一种调节水体温度的太阳能无人船及其调节方法技术

本发明专利技术公开了一种调节水体温度的太阳能无人船，涉及无人船与水产养殖领域，包括船体、微处理器、推进模块、通讯模块、GPS定位模块、温度传感器一、电源模块、制冷模块及太阳能模块；制冷模块包括抽水泵、冷胆、蒸发器、直流压缩机和冷凝器，蒸发器为环绕冷胆的螺旋形铜管；太阳能模块设置在船体的顶部；温度传感器一向微处理器发送水域的水温信号一，温度传感器二向微处理器发送冷胆内的水温信号二，通讯模块用于微处理器与上位机之间的数据传输，GPS向微处理器发送船体的经纬度值；一种调节水体温度的太阳能无人船的调节方法。本发明专利技术采用压缩机制冷，增强水体制冷的效率，铺设柔性大阳能电池板，采集太阳能转化为电能，节省能源消耗。

A solar powered unmanned vessel for regulating water temperature and its regulating method

【技术实现步骤摘要】
一种调节水体温度的太阳能无人船及其调节方法
本专利技术涉及无人船与水产养殖的
，尤其涉及一种调节水体温度的太阳能无人船。
技术介绍
炎热的夏季是水产养殖的黄金季节,也是水产病害多发、鱼类死亡率高的阶段。这时候池塘上层水的温度比下层水的温度高，增加了上下水混合的阻力，从而形成“温跃层”，温跃层一旦形成，上层水体丰富的溶氧不能传输到下层，而且下层的营养盐也不能补充到上层，造成水质恶化，鱼塘减产等后果。传统方法通过增加增氧机运行时长来加大水体对流，但这种方法对增氧机附近局部水域效果较好，对整个水塘的整体降温效果并不理想。针对这个问题，现有公告号为CN106598122B的中国专利提出一种自主走航式的水温监控装置，解决了整体水域降温的问题，但是该专利中使用的半导体制冷器件受材料的优值系数及散热面散热环境影响，对水体制冷的效率较低。另外该专利中的半导体制冷模块以及无人船动力主要由电池提供，造成续航时间短的问题。在水产养殖的夏季水体制冷方面，市场需要一款续航持久，制冷效率高的水体制冷装置。
技术实现思路
针对上述产生的问题，本专利技术的目的在于提供一种调节水体温度的太阳能无人船及其调节方法，采用压缩机制冷模块的机械制冷方法，增强水体制冷的效率，同时采集太阳能转化为电能，节省能源消耗，操控方法多样。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种调节水体温度的太阳能无人船，其包括船体、微处理器、推进模块、通讯模块、GPS定位模块、温度传感器一、及电源模块，所述微处理器控制所述推进模块，所述推进模块用于向所述船体提供动力，所述太阳能无人船还包括：制冷模块，所述制冷模块设置在所述船体内，所述制冷模块包括抽水泵、冷胆、蒸发器、直流压缩机和冷凝器，所述蒸发器为环绕所述冷胆的螺旋形铜管，所述蒸发器中设有制冷剂，所述蒸发器的出口端、所述直流压缩机、所述冷凝器和所述蒸发器的入口端依次相连通形成一个循环通路，所述冷胆内设有液位传感器和温度传感器二，所述冷胆的进水管上设置有所述抽水泵，所述冷胆的出水管上设置有阀门，所述电源模块与所述制冷模块相连接；太阳能模块，所述太阳能模块设置在所述船体的顶部，所述太阳能模块与所述微处理器和所述电源模块均相连接，所述太阳能模块通过所述微处理器向所述制冷模块供电；所述温度传感器一用于检测水域水温并向所述微处理器发送水温信号一，所述温度传感器二用于检测所述冷胆内水温并向所述微处理器发送冷胆内的水温信号二，所述通讯模块用于所述微处理器与上位机之间的数据双向传输，所述GPS定位模块用于向所述微处理器发送所述船体的经纬度值。优选地，所述温度传感器一设置在所述船体的外壁上，所述温度传感器一、所述温度传感器二、所述通讯模块和所述GPS定位模块均与所述微处理器信号连接。上述的一种调节水体温度的太阳能无人船，其中，所述太阳能模块采用柔性太阳能电池板，在所述船体的上方固定有半圆形支架，所述柔性太阳能电池板铺设在所述半圆形支架上。优选地，所述电源模块包括有蓄电池，所述柔性太阳能电池板的发电量一部分储存至所述蓄电池内，所述蓄电池向所述船体内负载供电，所述电源模块可以实时监控所述蓄电池的电压和所述柔性太阳能电池板的发电量。通过采用上述技术方案，在光照条件丰富时，所述柔性太阳能电池板的发电量充足，被转换的太阳光能通过所述微处理器直接给所述船体内的负载供电，剩余部分的电能向所述蓄电池充电并储存起来，在光照条件不足时或负载电量消耗超出所述柔性太阳能电池板的发电量时，由所述柔性太阳能电池板和所述蓄电池同时向所述船体内的负载供电，在无光照条件时，由所述蓄电池向负载供电，两种供电系统共同工作，可以适应不同场景条件的供电。上述的一种调节水体温度的太阳能无人船，其中，所述微处理器控制所述制冷模块。优选地，所述温度传感器一的数量为两个，两个所述温度传感器分别设置在所述船体的左右两侧，两个所述温度传感器用于对所述船体的航行水域进行温度的实时监测并将数据返回至所述微处理器中，所述微处理器将两个数据的平均值作为所述水温信号一，所述微处理器将所述水温信号一通过所述通讯模块发送至所述上位机。一种调节水体温度的太阳能无人船的调节方法，其中，包括上述中任意一项所述的太阳能无人船，所述船体具有遥控模式、自主模式和自主返航模式，包括步骤：S1：所述上位机获取所述水温信号一；S2：选择所述船体的工作模式，若选择所述遥控模式则执行步骤S3.1，若选择所述自主模式则执行步骤S4.1，若选择所述自主返航模式则执行步骤S5.1；S3.1：所述上位机将操控信息发送给所述下位机，所述下位机控制所述船体航行；S3.2：人员实时观察所述上位机的组态界面上的所述水温信号一，并判断所述水温信号一是否大于预设的温度值，若是关闭所述推进模块并执行S6，若否执行S9；S4.1：在所述上位机的组态界面的水域图中规划巡航路径，从路径中均匀采样出n个路径点坐标，依次命名为P1，P2，...，Pn，所述微处理器将所述经纬度值转化成墨卡托坐标格式；S4.2：首先追踪P1点，当所述船体航行至P1点外部的预设空间范围内，开始追踪P2点；S4.3：抵达Pn点后，将P1点设为目标点，实现巡航路径的循环航行；S4.4：所述微处理器判断所述水温信号一是否大于预设的温度值，若是关闭所述推进模块并执行S6，若否执行S9；S5.1：将所述船体当前位置作为起点，在所述上位机的组态界面设置返航点作为终点，采用LOS导航算法，所述船体追踪返航点，完成自主返航；S6：开启所述制冷模块，所述抽水泵将待降温水域的水抽入所述冷胆中，当所述液位传感器检测到水位超过设定的最高水位线时，所述抽水泵停止工作；S7：制冷，所述直流压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体，经由所述冷凝器向外界空气中散热冷凝成高压液体，并将高压液体送入所述蒸发器中，低温的液态制冷剂在所述蒸发器中与所述冷胆中的水进行热交换，所述直流压缩机再将所述蒸发器中已吸热气化的制冷剂蒸汽吸回；S8：所述温度传感器二向所述微处理器发送所述水温信号二，所述微处理器判断所述水温信号二是否大于预设的温度值，若是重新执行S7，若否打开所述阀门进行排水，当所述液位传感器检测到所述冷胆内水位到达最低水位线时，关闭所述阀门并重新执行S6；S9：关闭所述制冷模块。上述的一种调节水体温度的太阳能无人船的调节方法，其中，当所述抽水泵工作后，所述液位传感器检测到所述冷胆内的水始终低于最低水位线时，所述微处理器向所述上位机发送故障信息并显示在组态界面上，若超过预设时间无人处理，则执行S5.1。优选地，所述预设时间为15分钟。上述的一种调节水体温度的太阳能无人船的调节方法，其中，所述S1是先启动所述太阳能无人船和所述上位机，所述温度传感器一实时采集所处水域的水温，并实时向所述微处理器发送所述水温信号一，所述微处理器将所述水温信号一发送至所述上位机，所述上位机的组态界面显示所述水温信号一。上述的一种调节水体温度的太阳能无人船的调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调节水体温度的太阳能无人船，其包括船体(1)、微处理器(2)、推进模块(3)、通讯模块(4)、GPS定位模块(5)、温度传感器一(6)、及电源模块(7)，所述微处理器(2)控制所述推进模块(3)，所述推进模块(3)用于向所述船体(1)提供动力，其特征在于，所述太阳能无人船还包括：/n制冷模块(8)，所述制冷模块(8)设置在所述船体(1)内，所述制冷模块(8)包括抽水泵(81)、冷胆(82)、蒸发器(83)、直流压缩机(84)和冷凝器(85)，所述蒸发器(83)为环绕所述冷胆(82)的螺旋形铜管，所述蒸发器(83)中设有制冷剂，所述蒸发器(83)的出口端、所述直流压缩机(84)、所述冷凝器(85)和所述蒸发器(83)的入口端依次相连通形成一个循环通路，所述冷胆(82)内设有液位传感器(87)和温度传感器二(88)，所述冷胆(82)的进水管上设置有所述抽水泵(81)，所述冷胆(82)的出水管上设置有阀门(86)，所述电源模块(7)与所述制冷模块(8)相连接；/n太阳能模块(9)，所述太阳能模块(9)设置在所述船体(1)的顶部，所述太阳能模块(9)与所述微处理器(2)和所述电源模块(7)均相连接，所述太阳能模块(9)通过所述微处理器(2)向所述制冷模块(8)供电；/n所述温度传感器一(6)用于检测水域水温并向所述微处理器(2)发送水温信号一，所述温度传感器二(88)用于检测所述冷胆(82)内水温并向所述微处理器(2)发送冷胆(82)内的水温信号二，所述通讯模块(4)用于所述微处理器(2)与上位机之间的数据双向传输，所述GPS定位模块(5)用于向所述微处理器(2)发送所述船体(1)的经纬度值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种调节水体温度的太阳能无人船，其包括船体(1)、微处理器(2)、推进模块(3)、通讯模块(4)、GPS定位模块(5)、温度传感器一(6)、及电源模块(7)，所述微处理器(2)控制所述推进模块(3)，所述推进模块(3)用于向所述船体(1)提供动力，其特征在于，所述太阳能无人船还包括：
制冷模块(8)，所述制冷模块(8)设置在所述船体(1)内，所述制冷模块(8)包括抽水泵(81)、冷胆(82)、蒸发器(83)、直流压缩机(84)和冷凝器(85)，所述蒸发器(83)为环绕所述冷胆(82)的螺旋形铜管，所述蒸发器(83)中设有制冷剂，所述蒸发器(83)的出口端、所述直流压缩机(84)、所述冷凝器(85)和所述蒸发器(83)的入口端依次相连通形成一个循环通路，所述冷胆(82)内设有液位传感器(87)和温度传感器二(88)，所述冷胆(82)的进水管上设置有所述抽水泵(81)，所述冷胆(82)的出水管上设置有阀门(86)，所述电源模块(7)与所述制冷模块(8)相连接；
太阳能模块(9)，所述太阳能模块(9)设置在所述船体(1)的顶部，所述太阳能模块(9)与所述微处理器(2)和所述电源模块(7)均相连接，所述太阳能模块(9)通过所述微处理器(2)向所述制冷模块(8)供电；
所述温度传感器一(6)用于检测水域水温并向所述微处理器(2)发送水温信号一，所述温度传感器二(88)用于检测所述冷胆(82)内水温并向所述微处理器(2)发送冷胆(82)内的水温信号二，所述通讯模块(4)用于所述微处理器(2)与上位机之间的数据双向传输，所述GPS定位模块(5)用于向所述微处理器(2)发送所述船体(1)的经纬度值。


2.根据权利要求1所述的调节水体温度的太阳能无人船，其特征在于，所述太阳能模块(9)采用柔性太阳能电池板，在所述船体(1)的上方固定有半圆形支架，所述柔性太阳能电池板铺设在所述半圆形支架上。


3.根据权利要求1所述的调节水体温度的太阳能无人船，其特征在于，所述微处理器(2)控制所述制冷模块(8)。


4.一种调节水体温度的太阳能无人船的调节方法，其特征在于，包括权利要求2至3中任意一项所述的太阳能无人船，所述船体(1)具有遥控模式、自主模式和自主返航模式，包括步骤：
S1：所述上位机获取所述水温信号一；
S2：选择所述船体(1)的工作模式，若选择所述遥控模式则执行步骤S3.1，若选择所述自主模式则执行步骤S4.1，若选择所述自主返航模式则执行步骤S5.1；
S3.1：所述上位机将操控信息发送给所述下位机，所述下位机控制所述船体(1)航行；
S3.2：人员实时观察所述上位机的组态界面上的所述水温信号一，并判断所述水温信号一是否大于预设的温度值，若是关闭所述推进模块(3)并执行S6，若否执行S9；
S4.1：在所述上位机的组态界面的水域图中规划巡航路径，从路径中均匀采样出n个路径点坐标，依次命名为P1，P2，...，Pn，所述微处理器(2)将所述经纬度值转...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军霞，王建华，饶六中，问靖，赵瑞昱，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31