一种水环境监测无人船制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水环境监测无人船，舵桨设置在无人船船体后端并且可以自由转动，电机和电调固定在无人船船体后侧，电机与电调连接由电调调节转动，电调与控制器连接由控制器控制，电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS分别设置在无人船船体内，电源模块为各模块提供电源，水质传感器与4G通讯模块连接用于采集水质数据，4G通讯模块与控制器连接用于无线通讯，雷达激光与控制器连接用于障碍物检测，GPS与控制器连接用于对无人船进行定位，舵桨通过传动机构与电机连接由电机控制转动。本实用新型专利技术操控灵活方便，满足水质监测的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种水环境监测无人船
本技术涉及一种无人船，特别是一种水环境监测无人船。
技术介绍
水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海和地下水）及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。目前水质监测主要采用的是水质监测仪进行人工采样，这样的方式比较耗时耗力，并且人工采用大多数情况只能在岸边进行采样，如果需要采样江水或者湖水中间水质的时候，就需要坐船进行采样，这样耗费的成本很高而且船体泄露的汽油等也会影响水质采样的准确性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种水环境监测无人船，其能够自动在江湖中行走采样，解决人工采样困难的问题。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种水环境监测无人船，其特征在于：包含无人船船体、舵桨、电机、电调、电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS，舵桨设置在无人船船体后端并且可以自由转动，电机和电调固定在无人船船体后侧，电机与电调连接由电调调节转动，电调与控制器连接由控制器控制，电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS分别设置在无人船船体内，电源模块为各模块提供电源，水质传感器与4G通讯模块连接用于采集水质数据，4G通讯模块与控制器连接用于无线通讯，雷达激光与控制器连接用于障碍物检测，GPS与控制器连接用于对无人船进行定位，舵桨通过传动机构与电机连接由电机控制转动，传动机构包含第一摆臂、连杆和第二摆臂，第一摆臂垂直于电机输出轴设置并且第一摆臂一端固定在电机输出轴上，第一摆臂另一端与连杆一端铰接，第二摆臂沿舵桨径向设置并且第二摆臂一端固定在舵桨外侧，第二摆臂另一端与连杆另一端铰接。进一步地，所述控制器采用树莓派微型电脑。进一步地，所述电源模块包含12V电池和12V转5V减压器，12V转5V减压器与12V电池连接用于将电池的12V电源转化为5V电源，电调、电机、4G通讯模块和水质传感器分别与12V电池连接由12V电池直接供电，控制器、雷达激光和GPS分别与12V转5V减压器连接由12V转5V减压器提供5V电源。进一步地，所述电调的SGN/TTL接口与树莓派的GPIO20接口连接，电机的SGN/TTL接口与树莓派的GPIO17接口连接，GPS的USB接口与树莓派的USB1接口连接，雷达激光的RXD、TXD、GND、+5V接口与树莓派的USB2接口连接，4G通讯模块的GND、RX2、TX2接口与树莓派的USB3接口连接。进一步地，所述水质传感器包含JG-Sixprobe-485、铵离子电机测试器、蓝绿藻传感器、TSS水质传感器和叶绿素传感器，JG-Sixprobe-485通过RS232接口与4G通讯模块连接，铵离子电机测试器、蓝绿藻传感器、TSS水质传感器和叶绿素传感器通过RS485接口与4G通讯模块连接。进一步地，所述无人船船体内设置由一沿竖直方向设置的管道，管道下端穿过无人船船体底部设置，水质传感器设置在管道下端，水质传感器连接线设置在管道内并从管道上端穿出与4G通讯模块连接。本技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：水环境监测无人船能够通过预设的航线进行自动水质采样，也可以进行随机采样，通过雷达激光进行障碍物辨认，可以避免船体碰撞从而保证采样顺利进行，控制器对电机转动角度进行调节从而可以随意控制无人船航线和行进方向，操控灵活方便，满足水质监测的需求。附图说明图1是本技术的一种水环境监测无人船的示意图。图2是本技术的一种水环境监测无人船的传动机构的示意图。图3是本技术的一种水环境监测无人船的电路连接示意图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。如图1所示，本技术的一种水环境监测无人船，包含无人船船体1、舵桨2、电机3、电调4、电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS，舵桨2设置在无人船船体1后端并且可以自由转动，电机3和电调4固定在无人船船体1后侧，电机3与电调4连接由电调4调节转动，电调与控制器连接由控制器控制，电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS分别设置在无人船船体1内，电源模块为各模块提供电源，水质传感器与4G通讯模块连接用于采集水质数据，4G通讯模块与控制器连接用于无线通讯，雷达激光与控制器连接用于障碍物检测，GPS与控制器连接用于对无人船进行定位，舵桨通过传动机构与电机连接由电机控制转动，如图2所示，传动机构包含第一摆臂5、连杆6和第二摆臂7，第一摆臂5垂直于电机3输出轴设置并且第一摆臂5一端固定在电机3输出轴上，第一摆臂5另一端与连杆6一端铰接，第二摆臂7沿舵桨2径向设置并且第二摆臂7一端固定在舵桨2外侧，第二摆臂7另一端与连杆6另一端铰接。如图3所示，控制器采用树莓派微型电脑。RaspberryPi(中文名为“树莓派”,简写为RPi，(或者RasPi/RPI)是为学习计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于Linux。随着Windows10IoT的发布，我们也将可以用上运行Windows的树莓派。它是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，卡片主板周围有1/2/4个USB接口和一个10/100以太网接口（A型没有网口），可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有PC的基本功能只需接通电视机和键盘，就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。RaspberryPiB款只提供电脑板，无内存、电源、键盘、机箱或连线。电源模块包含12V电池和12V转5V减压器，12V转5V减压器与12V电池连接用于将电池的12V电源转化为5V电源，电调、电机、4G通讯模块和水质传感器分别与12V电池连接由12V电池直接供电，控制器、雷达激光和GPS分别与12V转5V减压器连接由12V转5V减压器提供5V电源。电调，全称电子调速器，英文ElectronicSpeedControl，简称ESC。针对电机不同，可分为有刷电调和无刷电调。它根据控制信号调节电动机的转速。电调的SGN/TTL接口与树莓派的GPIO20接口连接，电机的SGN/TTL接口与树莓派的GPIO17接口连接，GPS的USB接口与树莓派的USB1接口连接，雷达激光的RXD、TXD、GND、+5V接口与树莓派的USB2接口连接，4G通讯模块的GND、RX2、TX2接口与树莓派的USB3接口连接。水质传感器包含JG-Sixprobe-485、铵离子电机测试器、蓝绿藻传感器、TSS水质传感器和叶绿素传感器，JG-Sixprobe-485通过RS232接口与4G通讯模块连接，铵离子电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水环境监测无人船，其特征在于：包含无人船船体、舵桨、电机、电调、电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS，舵桨设置在无人船船体后端并且可以自由转动，电机和电调固定在无人船船体后侧，电机与电调连接由电调调节转动，电调与控制器连接由控制器控制，电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS分别设置在无人船船体内，电源模块为各模块提供电源，水质传感器与4G通讯模块连接用于采集水质数据，4G通讯模块与控制器连接用于无线通讯，雷达激光与控制器连接用于障碍物检测，GPS与控制器连接用于对无人船进行定位，舵桨通过传动机构与电机连接由电机控制转动，传动机构包含第一摆臂、连杆和第二摆臂，第一摆臂垂直于电机输出轴设置并且第一摆臂一端固定在电机输出轴上，第一摆臂另一端与连杆一端铰接，第二摆臂沿舵桨径向设置并且第二摆臂一端固定在舵桨外侧，第二摆臂另一端与连杆另一端铰接。

【技术特征摘要】
1.一种水环境监测无人船，其特征在于：包含无人船船体、舵桨、电机、电调、电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS，舵桨设置在无人船船体后端并且可以自由转动，电机和电调固定在无人船船体后侧，电机与电调连接由电调调节转动，电调与控制器连接由控制器控制，电源模块、控制器、水质传感器、4G通讯模块、雷达激光和GPS分别设置在无人船船体内，电源模块为各模块提供电源，水质传感器与4G通讯模块连接用于采集水质数据，4G通讯模块与控制器连接用于无线通讯，雷达激光与控制器连接用于障碍物检测，GPS与控制器连接用于对无人船进行定位，舵桨通过传动机构与电机连接由电机控制转动，传动机构包含第一摆臂、连杆和第二摆臂，第一摆臂垂直于电机输出轴设置并且第一摆臂一端固定在电机输出轴上，第一摆臂另一端与连杆一端铰接，第二摆臂沿舵桨径向设置并且第二摆臂一端固定在舵桨外侧，第二摆臂另一端与连杆另一端铰接。2.按照权利要求1所述的一种水环境监测无人船，其特征在于：所述控制器采用树莓派微型电脑。3.按照权利要求2所述的一种水环境监测无人船，其特征在于：所述电源模块包含12V电池和12V转5V减压器，12V转5V减压器与12V电池连接用于将电池的12V电源转化为5V电源，电调、电机、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓辉，刘瑞，胡亚伟，茅家伟，丁浩，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32