城市河道排污口巡查方法及巡查系统技术方案

本发明专利技术公开了一种城市河道排污口巡查方法及巡查系统，包括水上移动基站以及排污口探测机器人，两者之间可通讯且两者之间设置有定位系统，水上移动基站可以调配管理排污口探测机器人并获取排污口探测机器人的数据，通过协同两者的工作可以高效完成河道排污口的搜查与定位工作并将数据反馈至用户手中，效率高；水上移动基站包括巡航载体，巡航载体上设置有控制中心、定位模块以及基站电源；排污口探测机器人包括水下机器人，水下机器人上设置有避障系统、排污口探测单元、机器人电源以及机器人控制器。本发明专利技术的城市河道排污口巡查系统包含的排污口探测机器人可在水下进行自动巡航探测排污口的位置，本系统对于河道治理工作意义非凡。

Inspection method and inspection system of sewage outlet in urban river

The invention discloses a city river outfall inspection method and inspection system, including water mobile base station and outfall detection robot, a positioning system is arranged between the communication and both between the two water mobile stations can be the distribution and management of sewage outfall outfall detection robot and obtain the robot data through both collaborative work can be done efficiently search and location of the river outfall and the data feedback to the user, the efficiency is high; the water on the mobile station including cruise cruise carrier, carrier is provided with a control center, a power supply module and base station; the sewage outfall detection robot including underwater robots, underwater robot obstacle avoidance system, set up the sewage outfall detection unit, power supply and robot robot controller. The drainage system of the urban river outfall inspection system of the invention includes a sewage outfall detection robot, which can automatically cruise and detect the location of the sewage outlet under the water. This system is of great significance for river regulation work.

【技术实现步骤摘要】
城市河道排污口巡查方法及巡查系统
本专利技术涉及巡查系统领域，特别是涉及一种排污口巡查方法及巡查系统。
技术介绍
城市水污染已严重地影响着河道两岸居民的日常生活和健康，水质改善迫在眉睫。然而，当前对水下排污口的排查与探测还主要依靠人工排查和抽干河道两种方式，排污口的排查与探测成本较高，效率较低、耗时较长，无法成为普遍适用的排查方式。因此，城市河道排污口巡查系统的研发具有重大的社会意义，它能精准有效地提供河道受污信息，一次巡航能发现巡航区域的大部分排污口，并将信息反馈到用户手中，帮助解决长期以来河道的污染难题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种探测到排污口并获取其精准位置信息的城市河道排污口巡查方法及巡查系统。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的城市河道排污口巡查方法，包括水上移动基站以及至少一个排污口探测机器人；包括如下步骤：步骤一：水上移动基站带着排污口探测机器人在河道中航行；步骤二：水上移动基站为排污口探测机器人分配探测任务并释放排污口探测机器人到水下执行探测任务，所述水上移动基站可与排污口探测机器人之间保持通讯并可获得各排污口探测机器人的位置；步骤三：排污口探测机器人在水下自动规划路径航行并探测水质数据，水上移动基站或排污口探测机器人根据探测的水质数据判断排污口的具体位置；步骤四：排污口探测机器人完成探测任务，水上移动基站回收所有的排污口探测机器人。进一步地，水上移动基站上搭载有避障模块与浊度传感器，其依靠所述避障模块在河道中自动根据避障算法航行，且其依靠所述浊度传感器初步确定排污口的大致位置，当浊度传感器检测到当前位置的浑浊度超过一定的阈值，水上移动基站释放排污口探测机器人去水下进一步探测排污口位置。进一步地，所述排污口探测机器人寻找排污口的步骤为：首先，探测当前位置的水质数据，然后，航行到下一点并继续探测水质数据，若该位置的水质数据好于前一位置的水质数据，则返回前一位置，再从前一位置向另一方向运动，直至找到水质比前一位置差的位置，再基于此位置寻找下一个水质更差的点，依此循环逐渐找到水质最差的位置则为排污口的位置。进一步地，所述排污口探测机器人在水下依据人工势场法进行运动规划导航。基于上述城市河道排污口巡查方法的巡查系统，所述水上移动基站与所述排污口探测机器人之间设置有通讯系统与定位系统；所述水上移动基站包括巡航载体，所述巡航载体上设置有控制中心、定位模块、避障模块、浊度传感器以及基站电源；所述排污口探测机器人包括可在水下运动的水下机器人，所述水下机器人上设置有避障系统、排污口探测单元、机器人电源以及机器人控制器。进一步地，所述通讯系统为水声通讯系统，所述水声通讯系统包括设置在巡航载体上的接收器以及设置在水下机器人上的发射器。进一步地，所述定位系统为超短基线定位系统，定位系统包括设置在所述巡航载体上的发射换能器与接收基阵以及设置在所述水下机器人上的应答器。进一步地，所述排污口探测单元包含PH值传感器、COD传感器以及氨氮传感器。进一步地，还包括可与所述水上移动基站进行数据通讯的云服务器。进一步地，所述水下机器人包括机器人本体以及驱动所述机器人本体运动的动力单元，所述动力单元包括转向电机、俯仰电机以及连接有螺旋桨的主推电机。有益效果：本专利技术的城市河道排污口巡查方法与巡查系统基于水上移动基站以排污口探测机器人，排污口探测机器人可在水下进行自动巡航探测排污口的位置，水上移动基站可以调配管理排污口探测机器人并获取排污口探测机器人的数据，通过协同两者的工作可以高效完成河道排污口的搜查与定位工作并将数据反馈至用户手中，效率高，对于河道治理工作意义非凡。附图说明附图1为城市河道排污口巡查系统的整体构成图；附图2为城市河道排污口巡查系统的工作流程图；附图3为水上移动基站的构成图；附图4为排污口探测机器人的构成图；附图5为动力系统的控制流程简图；附图6为避障系统的声呐布局图；附图7为排污口探测机器人的运动规划流程；附图8为改进人工势场法下排污口探测机器人的受力图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如附图1所示的城市河道排污口巡查系统，包括水上移动基站1以及排污口探测机器人2(简称AUV)，两者之间可通过通讯系统相互通讯且两者之间设置有用于确定两者相对位置的定位系统。系统可以只包含一台排污口探测机器人2，优选地，系统包含由多个排污口探测机器人2组成的机器人集群，水上移动基站1可以与机器人集群协同作业进行河道的探测任务。所述水上移动基站1与排污口探测机器人2之间通过水声通讯系统进行通讯，水声通信是一项已较为成熟的通信技术，在市场上也有销售，水声通讯系统一般采用水声扩频技术，建立有效通道来抵制多径效应，最后利用水声调制解调器实现数据传输。所述水声通讯系统包括设置在水上移动基站1上的接收器104以及设置在排污口探测机器人2上的发射器204。本专利技术的城市河道排污口巡查系统的工作流程如附图2所示，具体步骤为：步骤一：水上移动基站1带着排污口探测机器人2在河道中航行；步骤二：水上移动基站1为排污口探测机器人2分配探测任务并释放排污口探测机器人2到水下执行探测任务，水上移动基站1与排污口探测机器人2之间保持通讯并通过定位系统获得各排污口探测机器人2的位置；水上移动基站1分配任务的方式主要是按照区域布置任务，水上移动基站1将排污口探测机器人2分派至不同方向进行探测，这样可以提高效率也可以没有遗漏；步骤三：排污口探测机器人2在水下自动规划路径航行并探测水质数据，系统根据探测的水质数据判断排污口的具体位置；确定排污口位置的工作可以由排污口探测机器人2完成，也可以通过通信系统将数据上传至水上移动基站1，由水上移动基站1完成；步骤四：排污口探测机器人2完成探测任务，水上移动基站1回收所有的排污口探测机器人2。所述定位系统为超短基线定位系统(USBL)，定位系统包括设置在所述水上移动基站1上的发射换能器105与接收基阵106以及设置在所述排污口探测机器人2上的应答器205。发射换能器105发出一个声脉冲，应答器205收到后，回发声脉冲，接收基阵106收到后，测量出X、Y两个方向的相位差，并根据声波的到达时间计算出排污口探测机器人2到接收基阵106的距离R，从而计算得到排污口探测机器人2在平面坐标上的位置和排污口探测机器人2的深度。如附图3所示，所述水上移动基站1包括巡航载体101，所述巡航载体101上设置有控制中心102、定位模块103、避障模块107、浊度传感器108、基站电源109以及太阳能板110；所述定位模块103、避障模块107、浊度传感器108均连接控制中心102。定位模块103为GPRS模块或者北斗定位模块，可让控制中心102知道水上移动基站1所处的位置。巡航载体101为巡航船，根据城市河道的特点可采用玻璃钢制品船体，玻璃钢船最大优点是耐腐蚀、重量轻、维修容易、使用寿命长，船体巡航的动力由基站电源109提供，基站电源109优选为锂电池。为了保证系统的安全，与基站电源109连接有锂电池监测电路，锂电池监测电路包含单片机、电压计、温度传感器以及控制开关，可以随时监控锂电池的电压、温度等参数，若发生异常状况，可随时切断控制开关。巡航载体101可在控制中心102的控制下载河道中本文档来自技高网...

【技术保护点】
城市河道排污口巡查系统的巡查方法，其特征在于：包括水上移动基站(1)以及至少一个排污口探测机器人(2)；包括如下步骤：步骤一：水上移动基站(1)带着排污口探测机器人(2)在河道中航行；步骤二：水上移动基站(1)为排污口探测机器人(2)分配探测任务并释放排污口探测机器人(2)到水下执行探测任务，所述水上移动基站(1)可与排污口探测机器人(2)之间保持通讯并可获得各排污口探测机器人(2)的位置；步骤三：排污口探测机器人(2)在水下自动规划路径航行并探测水质数据，水上移动基站(1)或排污口探测机器人(2)根据探测的水质数据判断排污口的具体位置；步骤四：排污口探测机器人(2)完成探测任务，水上移动基站(1)回收所有的排污口探测机器人(2)。

【技术特征摘要】
1.城市河道排污口巡查系统的巡查方法，其特征在于：包括水上移动基站(1)以及至少一个排污口探测机器人(2)；包括如下步骤：步骤一：水上移动基站(1)带着排污口探测机器人(2)在河道中航行；步骤二：水上移动基站(1)为排污口探测机器人(2)分配探测任务并释放排污口探测机器人(2)到水下执行探测任务，所述水上移动基站(1)可与排污口探测机器人(2)之间保持通讯并可获得各排污口探测机器人(2)的位置；步骤三：排污口探测机器人(2)在水下自动规划路径航行并探测水质数据，水上移动基站(1)或排污口探测机器人(2)根据探测的水质数据判断排污口的具体位置；步骤四：排污口探测机器人(2)完成探测任务，水上移动基站(1)回收所有的排污口探测机器人(2)。2.根据权利要求1所述的巡查方法，其特征在于：水上移动基站(1)上搭载有避障模块(107)与浊度传感器(108)，其依靠所述避障模块(107)在河道中自动根据避障算法航行，且其依靠所述浊度传感器(108)初步确定排污口的大致位置，当浊度传感器(108)检测到当前位置的浑浊度超过一定的阈值，水上移动基站(1)释放排污口探测机器人(2)去水下进一步探测排污口位置。3.根据权利要求1所述的巡查方法，其特征在于：所述排污口探测机器人(2)寻找排污口的步骤为：首先，探测当前位置的水质数据，然后，航行到下一点并继续探测水质数据，若该位置的水质数据好于前一位置的水质数据，则返回前一位置，再从前一位置向另一方向运动，直至找到水质比前一位置差的位置，再基于此位置寻找下一个水质更差的点，依此循环逐渐找到水质最差的位置则为排污口的位置。4.根据权利要求1-3任一项所述的巡查方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文可，
申请(专利权)人：谢文可，
类型：发明
国别省市：江苏,32