一种基于无人船的微塑料智能采样系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于无人船的微塑料智能采样系统，包括：无人船船体内部设置有线路板和驱动模块；采样单元设置在弧形凹槽内；线路板上设置有发光器；线路板靠近船体的船头一侧设置有一样品瓶；样品瓶靠近船体的船头一侧设置有设置有照度传感器；线路板包括采集模块、处理模块和控制模块，采集模块用于采集信息；处理模块用于输出控制指令；控制模块用于根据处理模块输出的控制指令对无人船进行控制。通过线路板对无人船进行智能的控制，使得船体在水域内行驶，从而能够通过采样单元对水域中的微塑料进行采样，极大地降低了采样限制，提高了采样范围，同时，通过线路板控制船体，能够快速的完成采样操作，极大地提高了采样效率。样效率。样效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人船的微塑料智能采样系统


[0001]本专利技术涉及微塑料采样
，具体而言，涉及一种基于无人船的微塑料智能采样系统。

技术介绍

[0002]目前，微塑料是指直径较小的塑料微粒，近年来，重要江河湖海的水域微塑料污染逐年加剧，微塑料污染已经威胁着我们的生态系统，成为了全球科学家共同关注的重大全球环境问题。
[0003]水体中的微塑料主要来源于人类使用含有微塑料颗粒产品导致微塑料进入环境和大块塑料垃圾分解或破碎成微小颗粒进入环境。人类使用的微塑料颗粒通过会进入生活污水，由于塑料微珠体积小、密度轻、数量多，以当前污水的常规处理工艺很难有效去除，因此绝大部分塑料微珠会进入自然水体。大块塑料垃圾在降解过程中也会产生大量的塑料微粒，这些塑料微粒通过垃圾、土壤及地表水循环途径进入江河湖海水域中，造成微塑料污染，进而通过食物链对淡水和海洋生态系统甚至人体健康造成潜在危害。
[0004]现有技术中，大都采用人工取样的方式进行微塑料的采样操作，极大地降低了采样效率。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提出了一种基于无人船的微塑料智能采样系统，旨在解决在对水体中的微塑料进行采样时，如何有效的提高水体中的微塑料的采样的采样效率问题。
[0006]一个方面，本专利技术提出了一种基于无人船的微塑料智能采样系统，包括：
[0007]无人船，所述无人船的船体内部设置有线路板和驱动模块，所述船体外底面上开设有弧形凹槽；
[0008]采样单元，设置在所述弧形凹槽内，所述采样单元内设置有网口流量计和样品容纳空间，所述采样单元用于在所述无人船的带动下，采集预设水域中的微塑料样品；其中，
[0009]所述线路板上设置有发光器，所述发光器用于发射光源；所述线路板靠近所述船体的船头一侧设置有一样品瓶，所述样品瓶通过连接管道与所述采样单元相连通，所述样品瓶的下端部设置有排放管道；所述样品瓶靠近所述船体的船头一侧设置有设置有照度传感器，且所述发光器、样品瓶和照度传感器沿同一延长线进行设置；
[0010]所述线路板包括采集模块、处理模块和控制模块，所述采集模块与所述发光器、照度传感器和网口流量计电连接，所述采集模块用于采集所述照度传感器检测到的光照强度信息和网口流量计采集到的流量信息，且所述采集模块将采集到的信息传输至处理模块内进行处理；所述处理模块用于输出控制指令；所述控制模块用于根据所述处理模块输出的控制指令对所述无人船进行控制；
[0011]所述处理模块用于在获取到所述照度传感器采集的光照强度信息后，根据获取到的光照强度信息判断是否使无人船继续行驶：
[0012]当光照强度信息满足预设条件时，使所述无人船结束微塑料样品采集并返航；
[0013]当光照强度信息不满足预设条件时，使所述无人船继续行驶，以继续进行微塑料样品的采集。
[0014]进一步地，所述处理模块还用于在根据获取到的光照强度信息判断是否使所述无人船继续行驶之前，根据所述无人船的运行时长设定无人船的运行速度。
[0015]进一步地，所述处理模块还用于获取所述无人船的实时运行时长ΔS，且所述处理模块内设定有第一预设运行时长S1、第二预设运行时长S2、第三预设运行时长S3和第四预设运行时长S4，且S1＜S2＜S3＜S4；所述处理模块内还设定有第一预设运行速度A1、第二预设运行速度A2、第三预设运行速度A3和第四预设运行速度A4，且A1＞A2＞A3＞A4＞0；
[0016]所述处理模块还用于根据所述无人船的实时运行时长ΔS与各个预设运行时长之间的关系，从各个预设运行速度中选定其中之一作为所述无人船的运行速度：
[0017]当ΔS＜S1时，选定所述第一预设运行速度A1作为无人船的运行速度；
[0018]当S1≤ΔS＜S2时，选定所述第二预设运行速度A2作为无人船的运行速度；
[0019]当S2≤ΔS＜S3时，选定所述第三预设运行速度A3作为无人船的运行速度；
[0020]当S3≤ΔS＜S4时，选定所述第四预设运行速度A4作为无人船的运行速度；
[0021]当S4≤ΔS时，将所述无人船的速度设定为0，使所述无人船静止，并将将所述样品容纳空间内采集到的微塑料样品输送至所述样品瓶内，并获取此时的光照强度信息，记为第一光照强度Z01；
[0022]所述处理模块还用于在获取到所述第一光照强度Z01后，判断所述第一光照强度Z01是否满足预设条件。
[0023]进一步地，所述处理模块还用于设定第一预设光照强度Z1、第二预设光照强度Z2、第三预设光照强度Z3和第四预设光照强度Z4，且Z1＜Z2＜Z3＜Z4；
[0024]所述处理模块还用于在判断所述第一光照强度Z01是否满足预设条件时，根据所述第一光照强度Z01与预设预设光照强度之间的关系确定所述无人船的运行状态：
[0025]当Z01≤Z1时，使所述无人船停止微塑料样品的采集，并使所述无人船返航；
[0026]当Z01＞Z1时，使所述无人船继续运行，以继续进行微塑料样品的采集。
[0027]进一步地，所述处理模块还用于设定第一预设运行速度修正系数a1、第二预设运行速度修正系数a2、第三预设运行速度修正系数a3和第四预设运行速度修正系数a4，且1＜a1＜a2＜a3＜a4＜1.5；
[0028]所述处理模块还用于在当Z01＞Z1，使所述无人船继续运行以进行微塑料样品的采集，且当ΔS＜1.5*S1时，根据所述第一光照强度Z01与各预设光照强度之间的关系，选定无人船运行速度修正系数，以对所述第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度：
[0029]当Z1＜Z01≤Z2时，选定所述第一预设运行速度修正系数a1对第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度，所述无人船的运行时长小于1.5*S1期间的运行速度为Z4*a1；
[0030]当Z2＜Z01≤Z3时，选定所述第二预设运行速度修正系数a2对第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度，所述无人船的运行时长小于1.5*S1期间的运行速度为Z4*a2；
[0031]当Z3＜Z01≤Z4时，选定所述第三预设运行速度修正系数a3对第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度，所述无人船的运行时长小于1.5*S1期间的运行速度为Z4*a3；
[0032]当Z4＜Z01时，选定所述第四预设运行速度修正系数a4对第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度，所述无人船的运行时长小于1.5*S1期间的运行速度为Z4*a4。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人船的微塑料智能采样系统，其特征在于，包括：无人船，所述无人船的船体内部设置有线路板和驱动模块，所述船体外底面上开设有弧形凹槽；采样单元，设置在所述弧形凹槽内，所述采样单元内设置有网口流量计和样品容纳空间，所述采样单元用于在所述无人船的带动下，采集预设水域中的微塑料样品；其中，所述线路板上设置有发光器，所述发光器用于发射光源；所述线路板靠近所述船体的船头一侧设置有一样品瓶，所述样品瓶通过连接管道与所述采样单元相连通，所述样品瓶的下端部设置有排放管道；所述样品瓶靠近所述船体的船头一侧设置有设置有照度传感器，且所述发光器、样品瓶和照度传感器沿同一延长线进行设置；所述线路板包括采集模块、处理模块和控制模块，所述采集模块与所述发光器、照度传感器和网口流量计电连接，所述采集模块用于采集所述照度传感器检测到的光照强度信息和网口流量计采集到的流量信息，且所述采集模块将采集到的信息传输至处理模块内进行处理；所述处理模块用于输出控制指令；所述控制模块用于根据所述处理模块输出的控制指令对所述无人船进行控制；所述处理模块用于在获取到所述照度传感器采集的光照强度信息后，根据获取到的光照强度信息判断是否使无人船继续行驶：当光照强度信息满足预设条件时，使所述无人船结束微塑料样品采集并返航；当光照强度信息不满足预设条件时，使所述无人船继续行驶，以继续进行微塑料样品的采集。2.根据权利要求1所述的基于无人船的微塑料智能采样系统，其特征在于，所述处理模块还用于在根据获取到的光照强度信息判断是否使所述无人船继续行驶之前，根据所述无人船的运行时长设定无人船的运行速度。3.根据权利要求2所述的基于无人船的微塑料智能采样系统，其特征在于，所述处理模块还用于获取所述无人船的实时运行时长ΔS，且所述处理模块内设定有第一预设运行时长S1、第二预设运行时长S2、第三预设运行时长S3和第四预设运行时长S4，且S1＜S2＜S3＜S4；所述处理模块内还设定有第一预设运行速度A1、第二预设运行速度A2、第三预设运行速度A3和第四预设运行速度A4，且A1＞A2＞A3＞A4＞0；所述处理模块还用于根据所述无人船的实时运行时长ΔS与各个预设运行时长之间的关系，从各个预设运行速度中选定其中之一作为所述无人船的运行速度：当ΔS＜S1时，选定所述第一预设运行速度A1作为无人船的运行速度；当S1≤ΔS＜S2时，选定所述第二预设运行速度A2作为无人船的运行速度；当S2≤ΔS＜S3时，选定所述第三预设运行速度A3作为无人船的运行速度；当S3≤ΔS＜S4时，选定所述第四预设运行速度A4作为无人船的运行速度；当S4≤ΔS时，将所述无人船的速度设定为0，使所述无人船静止，并将将所述样品容纳空间内采集到的微塑料样品输送至所述样品瓶内，并获取此时的光照强度信息，记为第一光照强度Z01；所述处理模块还用于在获取到所述第一光照强度Z01后，判断所述第一光照强度Z01是否满足预设条件。4.根据权利要求3所述的基于无人船的微塑料智能采样系统，其特征在于，
所述处理模块还用于设定第一预设光照强度Z1、第二预设光照强度Z2、第三预设光照强度Z3和第四预设光照强度Z4，且Z1＜Z2＜Z3＜Z4；所述处理模块还用于在判断所述第一光照强度Z01是否满足预设条件时，根据所述第一光照强度Z01与预设预设光照强度之间的关系确定所述无人船的运行状态：当Z01≤Z1时，使所述无人船停止微塑料样品的采集，并使所述无人船返航；当Z01＞Z1时，使所述无人船继续运行，以继续进行微塑料样品的采集。5.根据权利要求4所述的基于无人船的微塑料智能采样系统，其特征在于，所述处理模块还用于设定第一预设运行速度修正系数a1、第二预设运行速度修正系数a2、第三预设运行速度修正系数a3和第四预设运行速度修正系数a4，且1＜a1＜a2＜a3＜a4＜1.5；所述处理模块还用于在当Z01＞Z1，使所述无人船继续运行以进行微塑料样品的采集，且当ΔS＜1.5*S1时，根据所述第一光照强度Z01与各预设光照强度之间的关系，选定无人船运行速度修正系数，以对所述第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度：当Z1＜Z01≤Z2时，选定所述第一预设运行速度修正系数a1对第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度，所述无人船的运行时长小于1.5*S1期间的运行速度为Z4*a1；当Z2＜Z01≤Z3时，选定所述第二预设运行速度修正系数a2对第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度，所述无人船的运行时长小于1.5*S1期间的运行速度为Z4*a2；当Z3＜Z01≤Z4时，选定所述第三预设运行速度修正系数a3对第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度，所述无人船的运行时长小于1.5*S1期间的运行速度为Z4*a3；当Z4＜Z01时，选定所述第四预设运行速度修正系数a4对第四预设运行速度A4进行修正，并将修正后的第四预设运行速度A4作为无人船在运行时长小于1.5*S1期间继续运行时的运行速度，所述无人船的运行时长小于1.5*S1期间的运行速度为Z4*a4。6.根据权利要求4所述的基于无人船的微塑料智能采样系统，其特征在于，所述处理模块还用于设定第五预设运行速度A5、第六预设运行速度A6、第七预设运行速度A7和第八预设运行速度A8，且A4＞A5＞A6＞A7＞A8；所述处理模块还用于在所述无人船继续运行，以继续进行微塑料样品的采集时，根据所述无人船的实时运行时长ΔS与各个预设运行时长...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秋莲，韩龙，韩彤，付振超，梅鹏蔚，夏妍梦，杨莹，张震，
申请(专利权)人：天津市生态环境监测中心，
类型：发明
国别省市：