一种物联网水下作业系统技术方案

本发明专利技术涉及无人潜水器领域，提供了物联网水下作业系统，该系统包括：水下机器人，其中的水下机器人设置有用于观察水下环境的摄像装置，用于获取水下环境信息的传感器以及抓取样品的机械爪；与水下机器人通信连接的上位机，能够控制水下机器人在水下运动以及机械爪动作，还能够接收水下机器人中摄像装置拍摄的画面以及传感器收集到的水下环境信息；以及物联网系统，物联网包括NB‑IoT模块以及NB‑IoT基站，NB‑IoT模块与上位机通信连接，能够收集到上位机所采集到的数据，NB‑IoT基站与NB‑IoT模块通信连接，能够将NB‑IoT模块收集到的数据传递至Internet网络或服务器。本发明专利技术中的物联网水下作业系统能够满足远程、深海水产养殖生产和科学研究对机器人的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种物联网水下作业系统
本专利技术涉及无人潜水器领域，具体涉及一种物联网水下作业系统。
技术介绍
随着国内海水养殖业的发展，养殖企业和个人迫切需要应用在水产养殖生产和科学研究的水下机器人，来对水下养殖水质及养植物生长的状况进行实时监测。现有的水下机器人分为两种，一种称为ROV即远程遥控潜水器，目前的ROV技术较为成熟，且已经形成了完整的产业，被广泛应用在抢险、海底探测、海洋石油探勘和海底管道铺设等方面；另一种水下机器人为有缆机器人，其通过电缆直连的方式控制水下机器人，由于其安全、高效和可持续性，适合用于靠岸浅海的水产养殖方面。现阶段内，在养殖与收获季节内存在着劳动强度大、作业环境差以及现代海水养殖面积较大而需要较多的人工来进行检测和采集信息的需求，养殖企业和个人迫切需要应用在远程、深海水产养殖生产和科学研究的水下机器人，这种机器人需要既能够进行水下作业，也能够对水下养殖水质及养植物生长的状况进行实时监测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提高一种物联网水下作业系统，以满足远程、深海水产养殖生产和科学研究对机器人的需求。为实现上述目的，本专利技术中的物联网水下作业系统采用如下技术方案：一种物联网水下作业系统，包括：水下机器人，其中设置有用于观察水下环境的摄像装置，用于获取水下环境信息的传感器以及抓取样品的机械爪；上位机，与水下机器人通信连接，能够控制水下机器人在水下运动以及机械爪动作，还能够接收水下机器人中摄像装置拍摄的画面以及传感器收集到的水下环境信息；<br>物联网系统，包括NB-IoT模块以及NB-IoT基站，所述NB-IoT模块与上位机通信连接，能够收集到上位机所采集到的数据，所述NB-IoT基站与NB-IoT模块通信连接，能够将NB-IoT模块收集到的数据传递至Internet网络或服务器。进一步的，所述水下机器人包括外壳，所述外壳的顶部呈矩形，且于外壳顶部四个边角处均设置有第一旋翼，第一旋翼包括回转轴和设置在回转轴外周面上的螺旋桨，第一旋翼动作时能够带动水下机器人在上下方向上动作，水下机器人在前进后退方向的两侧设置有第二旋翼，第二旋翼包括回转轴和设置在回转轴外周面上的螺旋桨，第二旋翼动作时能够带动水下机器人在前后方向上动作。进一步的，第一旋翼和/或第二旋翼中回转轴的回转轴线方向可调，以调整对应旋翼中螺旋桨与水流接触的反作用力。进一步的，第一旋翼和/或第二旋翼中沿回转轴的轴向间隔布置有两组以上螺旋桨，各组螺旋桨沿对应回转轴的周向均布。进一步的，第一和/或第二旋翼设置有可悬停快速动力响应单元。进一步的，所述水下机器人的外壳包括在上下方向上相对的顶板及底板，以及两分别能够连接顶板及底板的侧板，所述侧板的延伸方向与水下机器人的前进方向平行，顶板、底板及两侧板围成方筒状结构，方筒状结构在水下机器人前进方向上的两端具有开口。进一步的，第二旋翼设置在侧板与顶板、底板所围成的空间内。进一步的，方筒状结构内设置有控制模块，所述控制模块包括控制模块壳体，控制模块壳体内设置有控制器，控制器与摄像装置、传感器、机械爪及第一、第二旋翼通信连接，摄像装置安装在控制模块壳体内。进一步的，所述控制模块壳体包括圆筒，圆筒的轴线与水下机器人前进方向平行，圆筒的前端密封安装有半球状透明罩，所述摄像装置位于半球状透明罩围成的半球状空间内，圆筒的后端设置有供电缆及电线通过的开口。进一步的，所述传感器包括位于控制模块壳体内、以获取控制模块内电路环境湿度信息的湿度传感器，以及位于控制模块壳体外且浸泡在水中的PH传感器、温度传感器和压强传感器。其有益效果在于：本专利技术中的上位机与水下机器人通信连接，能够控制水下机器人进行水下作业，控制水下机器人来监测海产品生长状况和海水信息，有效降低了海洋养殖作业人员的劳动强度。同时，传感器固定在机器人上随机器人运动，可以移动检测水下养殖区内任意地点的环境信息，有效降低了成本和解决了维护难度的问题。另外上位机与物联网通信连接，信息发送至Internet网络或服务器，形成一个智能的监测管理系统，增强用户对海洋牧场检测能力，使水下机器人能够成为海水养殖产业中广泛应用的工具。在物联网中使用了NB-IoT技术，NB-IoT技术相较于传统物联网通信方式，提升20dB增益,相当于提升100倍覆盖区域能力，其强链接、高覆盖、低功耗的特点，更适应广阔近海海域的通信要求。附图说明图1为本专利技术中物联网水下作业系统实施例1的结构示意图；图2为图1中水下机器人的结构示意图；图3为图1中EODS软件的界面示意图；图4为图1中水下机器人所采集到数据的示意图；图中：10-水下机器人；11-上端板；12-凹型下固定板；13-侧固定板；14-第一旋翼；15-第二旋翼；16-控制模块；17-机械爪；18-供电单元；19-照明灯；20-上位机；30-NB-IoT模块；40-NB-IoT基站；50-传感器组；51-PH传感器；52-压强传感器；53-陀螺仪；54-温度传感器。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以下结合实施例对本专利技术中物联网水下作业系统的特征和性能作进一步的详细描述。本专利技术中物联网水下作业系统的实施例1：如图1所示，物联网水下作业系统主要包括三部分，分别为在水中进行作业的水下机器人10，供操作者使用的上位机20，以及与上位机20之间建立通信的物联网系统。其中，如图2所示，水下机器人10包括外壳，外壳包括作为顶板的上端板11、作为底板的凹型下固定板12以及作为侧板的侧固定板13。上端板11为矩形，具有四个边角，凹型下固定板12在上下方向上的投影呈凹字形，具有一个缺口。而外壳的侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物联网水下作业系统，其特征在于，包括：/n水下机器人，其中设置有用于观察水下环境的摄像装置，用于获取水下环境信息的传感器以及抓取样品的机械爪；/n上位机，与水下机器人通信连接，能够控制水下机器人在水下运动以及机械爪动作，还能够接收水下机器人中摄像装置拍摄的画面以及传感器收集到的水下环境信息；/n物联网系统，包括NB-IoT模块以及NB-IoT基站，所述NB-IoT模块与上位机通信连接，能够收集到上位机所采集到的数据，所述NB-IoT基站与NB-IoT模块通信连接，能够将NB-IoT模块收集到的数据传递至Internet网络或服务器。/n

【技术特征摘要】
1.一种物联网水下作业系统，其特征在于，包括：
水下机器人，其中设置有用于观察水下环境的摄像装置，用于获取水下环境信息的传感器以及抓取样品的机械爪；
上位机，与水下机器人通信连接，能够控制水下机器人在水下运动以及机械爪动作，还能够接收水下机器人中摄像装置拍摄的画面以及传感器收集到的水下环境信息；
物联网系统，包括NB-IoT模块以及NB-IoT基站，所述NB-IoT模块与上位机通信连接，能够收集到上位机所采集到的数据，所述NB-IoT基站与NB-IoT模块通信连接，能够将NB-IoT模块收集到的数据传递至Internet网络或服务器。


2.根据权利要求1所述的物联网水下作业系统，其特征在于，所述水下机器人包括外壳，所述外壳的顶部呈矩形，且于外壳顶部四个边角处均设置有第一旋翼，第一旋翼包括回转轴和设置在回转轴外周面上的螺旋桨，第一旋翼动作时能够带动水下机器人在上下方向上动作，水下机器人在前进后退方向的两侧设置有第二旋翼，第二旋翼包括回转轴和设置在回转轴外周面上的螺旋桨，第二旋翼动作时能够带动水下机器人在前后方向上动作。


3.根据权利要求2所述的物联网水下作业系统，其特征在于，第一旋翼和/或第二旋翼中回转轴的回转轴线方向可调，以调整对应旋翼中螺旋桨与水流接触的反作用力。


4.根据权利要求2或3所述的物联网水下作业系统，其特征在于，第一旋翼和/或第二旋翼中沿回转轴的轴向间隔布置有两组以上螺旋桨，各组螺旋桨沿对应回转轴的周...

【专利技术属性】
技术研发人员：林海波，郭峰，刘福来，徐颖昶，孙绪江，王琛，张书阁，周逸群，李庆岩，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37