一种智能渔业养殖无人船制造技术

一种智能渔业养殖无人船，包括船体结构、能源模块、动力模块、通信模块、巡航与避障模块、水质检测模块、采样与投放模块、控制与驱动模块、声纳模块、云端服务器和客户端，相较于传统的人工采样检测，无人船多要素水质检测模块的实时监测能够保证检测结果的时效性，能够及时做出应急处理，且极大降低人工、时间和物料成本；所有检测数据云端存储，对于渔业养殖和水质分析具有重要的科研和经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种智能渔业养殖无人船
本技术涉及智能渔业
，具体为一种智能渔业养殖无人船。
技术介绍
到目前为止，我国还是一个农业大国，渔业作为农业的重要组成部分之一，也是农村经济的重要支柱。改革开放以来，我国的渔业发展迅速，1978年到2015年渔业经济产值从40.54亿元增长到22019.94亿元。渔业发展对保障粮食安全、改善居民膳食结构、提高渔民的收入、稳定农业经济结构等发挥重要作用。由于具有品种丰富、口味鲜美、营养价值高等特点，水产品在居民的饮食消费中占比不断升高，水产品需求存在扩张的空间和趋势。但是我国渔业没有摆脱传统的粗放型养殖方式，随着水产行业的不断发展，养殖密度不断加大，在水产养殖过程中缺乏对水质环境的有效监控，养殖过程中不合理的投喂和用药极大地恶化了水质环境，影响水产品质量，加剧水产病害的发生，使得水产品质量安全、水环境污染、养殖风险等问题非常严重。“养鱼要先养水”，水生态作为整个生态系统重要的一环，也是鱼类生存和繁衍的栖息地，因此能够及时地掌握养殖水体以及养殖鱼类的动态变化，有助于人们能够及时地调控水质和防病治病，提高鱼类养殖的成活率、生长与繁衍的速度和鱼类安全品质，从而整体提高养殖效益。然而在传统的养殖方式中，水质人工采样和定点检测的方式时效性差、实施成本高、检测密度低，且多依靠经验判断鱼群情况，同时对于水质的治理和鱼群疾病防治的用药方式不合理会造成水体的二次污染。面对传统养殖方式中存在的问题，本技术提出了一种智能渔业养殖无人船，能够实现在养殖水域的自主巡航，实时监测水质的动态变化和鱼群运动情况，精准地采集水样和投放物料和药物，并将检测数据云端存储用于科研分析。该技术是无人船在渔业养殖行业的实践，对于推动传统渔业养殖方式的变革具有重要意义，同时该无人船具有重要的经济价值和科研价值。
技术实现思路
（一）解决的技术问题本技术的目的在于提供一种智能渔业养殖无人船，以解决上述
技术介绍
中提出的实际问题。（二）技术方案为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种智能渔业养殖无人船，包括船体结构、能源模块、动力模块、通信模块、巡航与避障模块、水质检测模块、采样与投放模块、控制与驱动模块、声纳模块、云端服务器和客户端，所述能源模块包括12V/26Ah的锂电池、单晶12V/20W的太阳能板、太阳能控制器，所述动力模块由两个12V/30W的直流电机组成，所述巡航避障模块由GPS模块和超声波传感器模块组成，所述GPS模块通过所述通信模块实时将位置信息传输到所述客户端，所述超声波传感器分别设有水下和水面两组，所述声纳模块为超声波探鱼器且设置于船体底部，所述采样与投放模块包括步进电机和双向水泵，所述检测模块包括温度传感器、酸碱度传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器、浊度传感器和盐度传感器，。优选的，所述通信模块采用第四代移动通信技术。优选的，所述控制与驱动模块是由型号为STM32F103ZET6芯片的控制器组成的。优选的，所述动力模块中的两个所述12V/30W的直流电机的电机型号为XD-3420。优选的，所述客户端基于C#语言在VS环境下设计的。（三）有益效果1.市面很少有专业应用于渔业养殖的无人船，填补无人船的渔业养殖方面的空白；2.无人船采用模块化组装，能够灵活改装，应对不同的实际场合；3.无人船采用清洁能源，并搭配太阳能电池，增加其续航能力且不会造成污染；4.无人船体积小，吃水浅，能够检测很多人工船无法到达区域；5.相较于传统的人工采样检测，无人船多要素水质检测模块的实时监测能够保证检测结果的时效性，能够及时做出应急处理，且极大降低人工、时间和物料成本；6.无人船的定点定深投放模块可以在指定地点和深度进行采样，解决对水质更高要求检测的问题；在对水体治理和鱼群疾病防治时采用定点定深定量投放，能够节约物料和药品，同时减小药品和物料造成的二次污染；7.无人船探鱼模块能够检测鱼群分布密集度和活动情况，结合GPS位置信息和水质检测数据，有利于分析鱼群的生长习性；8.采用禁忌搜索算法和巡航壁障模块规划最合理巡航路线，节省检测时间和电池消耗；9.所有检测数据云端存储，对于渔业养殖和水质分析具有重要的科研和经济价值。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为无人船整体结构图；图2为无人船动力模块工作流程图；图3为L298N芯片驱动电路图；图4为无人船巡航与避障系统工作流程图；图5为禁忌算法航线规划流程图；图6为无人船水质与鱼群检测工作流程图；图7为无人船采样与投放工作流程图；图8为L298N芯片控制方式和电机状态表。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。一种智能渔业养殖无人船，包括船体结构、能源模块、动力模块、通信模块、巡航与避障模块、水质检测模块、采样与投放模块、控制与驱动模块、声纳模块、云端服务器和客户端，所述能源模块包括12V/26Ah的锂电池、单晶12V/20W的太阳能板、太阳能控制器，所述动力模块由两个12V/30W的直流电机组成，所述巡航避障模块由GPS模块和超声波传感器模块组成，所述GPS模块通过所述通信模块实时将位置信息传输到所述客户端，所述超声波传感器分别设有水下和水面两组，所述声纳模块为超声波探鱼器且设置于船体底部，所述采样与投放模块包括步进电机和双向水泵，所述检测模块包括温度传感器、酸碱度传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器、浊度传感器和盐度传感器。所述通信模块采用第四代移动通信技术；所述控制与驱动模块是由型号为STM32F103ZET6芯片的控制器组成的；所述动力模块中的两个所述12V/30W的直流电机的电机型号为XD-3420；所述客户端基于C#语言在VS环境下设计而成的，能源模块采用12/26Ah锂电池一块，单晶12V/30W太阳能电池板一块，采用太阳能技术增加无人船续航能力，整船采用清洁能源不会造成水体污染，空载转速可达2500r/min，可正反转，圆柱体结构，尺寸为52*70mm，并对电机做防水处理，搭配双H桥电机驱动模块，即采用L298N为驱动芯片，两路PWM信号协同控制为无人船航行提供动力，通信模块使用了第四代移动通信技术，采用型号为USR-LTE-7S4无线通信模块，通过串口与STM32F103ZET6连接，能够进行高速的数据传输，实现无人船、云端服务器和客户之间的信息交互，摆脱了传统射频通信方式的距离限制。巡航避障模块由GPS模块和超声波传感器组成，通过客户端设置无人船航行路线，通过客户端在电子地图中规划巡航路线，当无人船航行时将GPS的定位信息传送到客户端，且于巡航路线比较计算，并将航向角度修正指令发送给船体；在航行中采用水下和水上两组超声波传感器，分别检测水面和水下障碍物，当检测到障碍物距离达到最小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能渔业养殖无人船，其特征在于：包括船体结构、能源模块、动力模块、通信模块、巡航与避障模块、水质检测模块、采样与投放模块、控制与驱动模块、声纳模块、云端服务器和客户端，所述能源模块包括12V/26Ah的锂电池、单晶12v/20W的太阳能板、太阳能控制器，所述动力模块由两个12V/30W的直流电机组成，所述巡航避障模块由GPS模块和超声波传感器模块组成，所述GPS模块通过所述通信模块实时将位置信息传输到所述客户端，所述超声波传感器分别设有水下和水面两组，所述声纳模块为超声波探鱼器且设置于船体底部，所述采样与投放模块包括步进电机和双向水泵，所述水质检测模块包括温度传感器、酸碱度传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器、浊度传感器和盐度传感器。

【技术特征摘要】
1.一种智能渔业养殖无人船，其特征在于：包括船体结构、能源模块、动力模块、通信模块、巡航与避障模块、水质检测模块、采样与投放模块、控制与驱动模块、声纳模块、云端服务器和客户端，所述能源模块包括12V/26Ah的锂电池、单晶12v/20W的太阳能板、太阳能控制器，所述动力模块由两个12V/30W的直流电机组成，所述巡航避障模块由GPS模块和超声波传感器模块组成，所述GPS模块通过所述通信模块实时将位置信息传输到所述客户端，所述超声波传感器分别设有水下和水面两组，所述声纳模块为超声波探鱼器且设置于船体底部，所述采样与投放模块包括步进电机和双向水泵，所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：申晓宁，黄遥，华昭杰，王一丹，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32