本发明专利技术涉及一种便携式无人水面移动水质监测装置，包括船身(1)和水质传感器(5)，其特征在于：所述船身(1)上设有用于驱动船身在上面移动的风力推进装置(6)，以及改变船身在上面移动方向的转向装置(7)；所述船身(1)还上设有密封盒(4)，密封盒(4)内设有供电模块(41)、主控制模块(42)、定位模块(43)、无线通信模块(44)和摄像头(45)。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：发明专利技术装置体积小，重量轻，易携带和部署，采用风力推进装置进行船体推进，无需水样采集，进行“边采集边分析”，还能将实水质检测结果发送给外部控制设备，实现无人水面移动和在线水质连续监测。
A Portable Unmanned Water Surface Moving Water Quality Monitoring Device
【技术实现步骤摘要】
一种便携式无人水面移动水质监测装置
本专利技术涉及一种便携式无人水面移动水质监测装置。
技术介绍
水质监测被称为水资源保护的“眼睛”，是水资源环境管理与保护的重要基础。目前普遍采用的是技术是利用水质监测站对采集样本的水质进行检测和分析，然而水质监测站由于位置固定难以实时发现和跟踪污染。随着物联网这个新兴产业的迅速发展，把智能感知装备嵌入到各种环境监控对象中，通过互联网与云计算机将环保领域物联网整合起来，可以实现人类社会与环境业务系统的整合，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策。目前市场上基于物联网技术的水质监测系统主要分为两类，一类是基于无线传感网络的在线水质监测系统，另一类是移动式水质在线监测系统。基于无线传感网络的在线水质监测系统中，必须在所需监测的区域内选择大量的采样点，在每个采样点上布置传感器，成为传感器节点，然后将所有传感器节点采集到的数据进行检测和分析；但是因为需要部署大量传感器节点，直接导致了系统成本过高，因此并不适用于普通水质监测。移动式水质在线监测系统最大的特点就是系统监测位点是可移动的，一种方法是将水质分析仪器搭载在移动车上，通过移动车的移动由操作人员采集不同水域的水，利用车上的分析仅器进行水质监测；这种方式适用于发生污染之后的应急监测或者常规的定期监测；另一种方法是采用水质监测船，将大量的水质分析仪器搭载在水质监测船上，通过水质监测船在水面的航行来采集不同区域的水质情况，这种方式适用于大型的水域如大江大河等，水质监测船往往提及较大，成本太高，而且存在二次污染。随着智能技术与物联网技术的发展，出现了无人机和无人船，但是由于现有的无人监测船存在体积大、携带不方便、设备昂贵等缺点，不适宜用于水质参数在线连续采集，也难以大规模推广。建立一种体积小、重量轻、易携带和部署、功率低、稳性好、参数多样、无人值守、且能连续采集的水面移动物联网装置是目前移动在线水质监测领域急待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能在线连续采集水质数据的便携式无人水面移动水质监测装置。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种便携式无人水面移动水质监测装置，包括船身和水质传感器，其特征在于：所述船身上设有用于驱动船身在上面移动的风力推进装置，以及改变船身在上面移动方向的转向装置；所述船身还上设有密封盒，密封盒内设有供电模块、主控制模块、定位模块、无线通信模块和摄像头，供电模块、定位模块、无线通信模块和摄像头均与主控制模块电连接，主控制模块通过无线通信模块与外部控制设备电连接；风力推进装置和转向装置通过导线与密封盒内的主控制模块连接，主控制模块通过内部预设的航行路线的或通过接收外部控制设备发来的航行路线，并根据定位模块和摄像头获取船身所处的实时位置数据，对风力推进装置和转向装置进行控制；所述水质传感器设置在密封盒外，且在船身置于被测水域中时能与被测水接触，水质传感器通过导线与密封盒内的主控制模块通信连接，主控制模块结合定位模块采集的实时位置数据，对水质传感器采集的水质数据进行在线收集和分析，得出实时水质检测结果，并能将实时水质检测结通过无线通信模块发送给外部控制设备。作为改进，所述船身包括两片平行设置的长条形支撑件，两片长条形支撑件的上方设有两个平行间隔设置的梯形支架，两个梯形支架的长边两端分别与两片长条形支撑件固定，两个梯形支架之间固定有甲板，所述密封盒固定在甲板上。再改进，两个梯形支架的上方设有三角形支架，风力推进装置和转向装置安装在三角形支架上。再改进，所述风力推进装置包括风叶，与风叶连接的电机，及与电机连接的用于控制电机速度转速的电机控制模块。所述转向装置包括转向舵机和矢量转向器，转向舵机与矢量转向器相联，电机安装在矢量转向器上，从而通过转向舵机控制电机的矢量位置。所述主控制模块采用型号为RaspberryPi3b的主控单元；所述控制盒内还设有与主控制模块连接的Arduino板；转向装置的控制线与Arduino板的PWM接口连接，主控制模块将转向控制指令通过Arduino板的PWM接口发送给转向舵机；电机控制模块的控制线与Arduino板的PWM接口连接，主控制模块将控制电机的转速和输出转矩的控制指令通过Arduino板的PWM接口发送给电机控制模块。所述水质传感器包括PH值传感器、浊度传感器和水温传感器。所述控制盒内还设有型号为STM32的单片机；水质传感器与型号为STM32的单片机连接，型号STM32的单片机将传感器数据通过USB接口传输给型号为RaspberryPi3b的主控单元。所述供电模块为充电宝。所述控制盒上设有与供电模块电连接的能为供电模块充电的电充接口，所述控制盒上设有与供电模块电连接的用于给风力推进装置供电的第一电源接口和用于给转向装置供电的第二电源接口。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的船体采用风力推进装置进行船体推进，可以有效避免水下螺旋桨推动方式的船体在运行时对水质采样过程的扰动，保证了水质监测数据的可靠；本专利技术无需水样采集，不需要船体在行进过程中暂停下来等水体稳定以后再抽取水样进行分析，这样大大降低了装置的体积、成本和功耗等，满足不同应用的监测要求；本专利技术在船体运行中可进行“边采集边分析”，主控制模块能够在线实时对水质进行连续的采集和分析，并根据实时位置数据，得到实水质检测结果，能够为污染溯源提供实时的依据，还能将实水质检测结果发送给外部控制设备，实现无人水面移动和在线水质连续监测。附图说明图1为本专利技术实施例中便携式无人水面移动水质监测装置的侧视图；图2为本专利技术实施例中便携式无人水面移动水质监测装置的主视图；图3为本专利技术实施例中便携式无人水面移动水质监测装置的俯视图；图4为本专利技术实施例中便携式无人水面移动水质监测装置中功能模块连接图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术提供的便携式无人水面移动水质监测装置，参见图1～3所示，包括船身1，船身1由两片平行设置的长条形支撑件11、12组成，两片长条形支撑件11、12的上方设有两个平行间隔设置的梯形支架21、22，两个梯形支架21、22的长边两端分别与两片长条形支撑件11、12固定，两个梯形支架21、22之间固定有甲板3，甲板3上固定有密封盒4；两个梯形支架21、22的上方固定有三角形支架8，三角形支架8上固定有风力推进装置6和转向装置7。整个船体长度为83厘米，宽度为35厘米，高度为40厘米，甲板上放置的密封盒的长度为14厘米，宽度为12厘米，高度为10厘米。船身材料为玻璃钢，支架和甲板材料为铝合金，密封盒为PVC材质。本实施例中，所述风力推进装置6包括风叶61，与风叶61连接的电机62，及与电机62连接的用于控制电机速度转速的电机控制模块63。所述转向装置7包括转向舵机71和矢量转向器72，转向舵机71与矢量转向器72相联，电机62安装在矢量转向器72上，从而通过转向舵机71控制电机62的矢量位置。本实施例中，密封盒4内设有供电模块41、主控制模块42、定位模块43、无线通信模块44和摄像头45，参见图4所示，供电模块41、定位模块43、无线通信模块44和摄像头45均与主控制模块42电连接，主控制模块42通过无线通信模块44与外部控制设备电连接；风力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种便携式无人水面移动水质监测装置，包括船身(1)和水质传感器(5)，其特征在于：所述船身(1)上设有用于驱动船身在上面移动的风力推进装置(6)，以及改变船身在上面移动方向的转向装置(7)；所述船身(1)还上设有密封盒(4)，密封盒(4)内设有供电模块(41)、主控制模块(42)、定位模块(43)、无线通信模块(44)和摄像头(45)，供电模块(41)、定位模块(43)、无线通信模块(44)和摄像头(45)均与主控制模块(42)电连接，主控制模块(42)通过无线通信模块(44)与外部控制设备电连接；风力推进装置(6)和转向装置(7)通过导线与密封盒(4)内的主控制模块(42)通信连接，主控制模块(42)通过内部预设的航行路线的或通过接收外部控制设备发来的航行路线，并根据定位模块(43)和摄像头(45)获取船身所处的实时位置数据，对风力推进装置(6)和转向装置(7)进行控制；所述水质传感器(5)设置在密封盒(4)外，且在船身置于被测水域中时能与被测水接触，水质传感器(5)通过导线与密封盒(4)内的主控制模块(42)连接，主控制模块(42)结合定位模块采集的实时位置数据，对水质传感器采集的水质数据进行在线收集和分析，得出实时水质检测结果，并能将实时水质检测结通过无线通信模块发送给外部控制设备。...
【技术特征摘要】
1.一种便携式无人水面移动水质监测装置，包括船身(1)和水质传感器(5)，其特征在于：所述船身(1)上设有用于驱动船身在上面移动的风力推进装置(6)，以及改变船身在上面移动方向的转向装置(7)；所述船身(1)还上设有密封盒(4)，密封盒(4)内设有供电模块(41)、主控制模块(42)、定位模块(43)、无线通信模块(44)和摄像头(45)，供电模块(41)、定位模块(43)、无线通信模块(44)和摄像头(45)均与主控制模块(42)电连接，主控制模块(42)通过无线通信模块(44)与外部控制设备电连接；风力推进装置(6)和转向装置(7)通过导线与密封盒(4)内的主控制模块(42)通信连接，主控制模块(42)通过内部预设的航行路线的或通过接收外部控制设备发来的航行路线，并根据定位模块(43)和摄像头(45)获取船身所处的实时位置数据，对风力推进装置(6)和转向装置(7)进行控制；所述水质传感器(5)设置在密封盒(4)外，且在船身置于被测水域中时能与被测水接触，水质传感器(5)通过导线与密封盒(4)内的主控制模块(42)连接，主控制模块(42)结合定位模块采集的实时位置数据，对水质传感器采集的水质数据进行在线收集和分析，得出实时水质检测结果，并能将实时水质检测结通过无线通信模块发送给外部控制设备。2.根据权利要求1所述的便携式无人水面移动水质监测装置，其特征在于：所述船身包括两片平行设置的长条形支撑件(11、12)，两片长条形支撑件(11、12)的上方设有两个平行间隔设置的梯形支架(21、22)，两个梯形支架(21、22)的长边两端分别与两片长条形支撑件(11、12)固定，两个梯形支架(21、22)之间固定有甲板(3)，所述密封盒(4)固定在甲板(3)上。3.根据权利要求2所述的便携式无人水面移动水质监测装置，其特征在于：两个梯形支架(21、22)的上方设有三角形支架(8)，风力推进装置(6)和转向装置(7)安装在三角形支架(8)上。4.根据权利要求1所述的便携式无人水面移动水质监测装置，其特征在于：所述风力推进装置(...
【专利技术属性】
技术研发人员：哈桑·阿瑟夫，陈海明，陆德顺，陈焕波，林苡默，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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