水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統的製作方法
2023-09-16 01:37:20 1
專利名稱：水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，通過水下機器人多參數檢測，檢測的數據無線傳輸到水上PC基站，水體中各經緯度的水質參數經分析後，以三維圖形的形式標註並顯示出來，有助於數據分析和處理。
背景技術：
隨著工業技術的迅猛發展，環境汙染問題日益嚴重，水資源的保護問題成為社會發展中不可忽略的問題之一。水質檢測是水資源保護的重要環節。國內現有的水質檢測設備主要是:浮標式檢測系統和應急自動檢測車(船)系統。浮標式檢測系統採用浮標觀測技術，可以定點全天候、連續、定點觀測浮標周邊區域的水質參數，並實時將數據傳輸到岸。應急自動檢測車(船)系統是一種可移動的現場水質檢測設備，根據環境需要而行駛到固定點檢測水質。但是從當前應用現狀看，浮標式水質檢測範圍有限，靈活性比較低。而且長期的定點檢測致使浮標底座滋長雜物，影響測量精度。車(船)載式水質檢測成本較高，需要投資大量的人力物力，而且實時性要求也比較低。因此迫切需要一種可以靈活測試水質參數的系統。
實用新型內容實用新型目的:本實用新型提出一種簡單實用的水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，不僅解決了以上不足，而且結合基站和無線傳輸技術，實時以圖像的形式形象地顯示水體各個經緯度的水質參數，以便進一步數據分析。技術方案:一種水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，包括用於數據的發送和接收的PC基站，內嵌導航和多個傳感器裝置的水下機器人(AUV)設備，以及用於多個檢測點傳遞數據的無線通信網絡；所述PC基站，通過GPS衛星信號接收器接收衛星地圖，通過無線通信網絡接收水質參數和水下機器人設備的經緯度信息；PC基站初始化水下機器人設備在測試區域的航線、航速和定點測試時間數據，並通過無線串口將所述初始化數據上載到水下機器人設備的內置計算機上；PC基站通過無線通信網絡獲得的水下水質參數信息，並通過計算機上直觀顯示水質參數信息；所述水下機器人設備包括內置計算機、都卜勒測速儀、指南針、側掃聲納、多傳感器採集系統等，是水下導航和水質參數測定的核心單元；所述內置計算機接收到PC基站發來的初始化數據後，告知側掃聲納，側掃聲納結合都卜勒測速儀、指南針對水下機器人設備進行水下導航到相應的經緯度，進行設定點的水質參數測試；所述多傳感器採集系統採集水質參數，並且匹配到相應的經緯度，將匹配結果送到水下機器人設備的內置計算機；當水下機器人設備浮出水面測下一個測試點之前，水下機器人設備將此刻測試點的匹配結果通過無線通信網絡發送到PC基站，然後開始測試下一個點，依次循環下去，直到測試完所有的點，回歸到初始化的地點，停止執行任務。[0008]所述水下機器人設備的頭頂配備了天線和數據機；內置計算機將接收的數據傳送給數據機，再通過天線以無線電波的形式發送到PC基站。所述水質參數包括水溫、濁度、藍綠藻、葉綠素a、溶解氧、PH、0RP。所述多傳感器採集系統上設有自動清洗裝置。有益效果:與現有技術相比，本實用新型所提供的水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，具有如下優點:①PC基站可以預先設定需要檢測的點，並且在該點的水面及垂直以下90米的水質參數均可測試到；②水下機器人放到水中，通過GPS自動導航到設定的監測點，尤其是具有挑戰性的自然環境也不影響其執行任務，因此是以最低的成本和最小的個人風險獲取最高解析度的數據；③多傳感器融合技術，對水溫、濁度、藍綠藻、葉綠素a、溶解氧、PH、ORP等數據能有效獲取和處理，傳送的機器人內置計算機。多源傳感器還配備了自動清洗系統，可以定時清理在傳感器探頭的汙染物，提高了測試的靈敏度；④AUV導航分為水上和水下兩種情形。水上導航主要通過GPS，水下導航藉助於側掃聲納、都卜勒測速儀、指南針三者協調獲得當前AUV的經緯度。
圖1為本實用新型實施例的結構框架圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型。如圖1所示:水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，包括用於數據的發送和接收的PC基站2，內嵌導航和多個傳感器裝置的水下機器人5設備，以及用於多個檢測點傳遞數據的無線通信網絡；PC基站2，通過GPS衛星信號接收器4接收衛星地圖，通過無線通信網絡接收水質參數和水下機器人5設備的經緯度信息；PC基站2初始化水下機器人5設備在測試區域的航線、航速和定點測試時間一系列數據，並通過無線串口將所述初始化數據上載到水下機器人5設備的內置計算機上；PC基站2通過無線通信網絡獲得的水下水質參數信息，並通過計算機上直觀顯示水質參數信息；水下機器人5設備的頭頂配備了天線和數據機6 ;內置計算機將接受的數據傳送給數據機6，再通過天線以無線電波的形式發送到PC基站2。水下機器人5設備包括內置計算機7、都卜勒測速儀8、指南針、側掃聲納9、多傳感器採集系統等，是水下導航和水質參數測定的核心單元；內置計算機7接收到PC基站2發來的初始化數據後，告知側掃聲納9，側掃聲納9結合都卜勒測速儀8、指南針對水下機器人5設備進行水下導航到相應的經緯度；多傳感器採集系統上設有自動清洗裝置，可以定時清理在傳感器探頭的汙染物，提高了測試的靈敏度；多傳感器採集系統採集水溫、濁度、藍綠藻、葉綠素a、溶解氧、PH、ORP等水質參數，並且匹配到相應的經緯度，將匹配結果送到水下機器人5設備的內置計算機7 ;當水下機器人5設備浮出水面測下一個測試點之前，水下機器人5設備將此刻測試點的匹配結果通過無線通信網絡發送到PC基站2，然後開始測試下一個點，依次循環下去,直到測試完所有的點，回歸到初始化的地點,停止執行任務。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，其特徵在於:包括用於數據的發送和接收的PC基站，內嵌導航和多個傳感器裝置的水下機器人設備，以及用於多個檢測點傳遞數據的無線通信網絡； 所述PC基站，通過GPS衛星信號接收器接收衛星地圖，通過無線通信網絡接收水質參數和水下機器人設備的經緯度信息；PC基站初始化水下機器人設備在測試區域的航線、航速和定點測試時間數據，並通過無線串口將所述初始化數據上載到水下機器人設備的內置計算機上；PC基站通過無線通信網絡獲得的水下水質參數信息，並通過計算機上直觀顯示水質參數信息； 所述水下機器人設備包括內置計算機、都卜勒測速儀、指南針、側掃聲納、多傳感器採集系統；所述內置計算機接收到PC基站發來的初始化數據後，告知側掃聲納，側掃聲納結合都卜勒測速儀、指南針對水下機器人設備進行水下導航到相應的經緯度，進行設定點的水質參數測試；所述多傳感器採集系統採集水質參數，並且匹配到相應的經緯度，將匹配結果送到水下機器人設備的內置計算機；當水下機器人設備浮出水面測下一個測試點之前，水下機器人設備將此刻測試點的匹配結果通過無線通信網絡發送到PC基站，然後開始測試下一個點，依次循環下去，直到測試完所有的點，回歸到初始化時設定的停留地點，完成任務。
2.如權利要求1所述的水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，其特徵在於:所述水下機器人設備的頭頂配備了天線和數據機；內置計算機將接收的數據傳送給數據機，再通過天線以無線電波的形式發送到PC基站。
3.如權利要求1所述的水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，其特徵在於:所述多傳感器採集系統上設有自動清洗裝置。
專利摘要本實用新型公開一種水質多參數水下三維分布檢測與標註及數據分析系統，包括用於數據的發送和接收的PC基站，內嵌導航和多個傳感器裝置的水下機器人設備，以及用於多個檢測點傳遞數據的無線通信網絡；PC基站，通過GPS衛星信號接收器接收衛星地圖，通過無線通信網絡接收水質參數和水下機器人設備的經緯度信息；PC基站初始化水下機器人設備在測試區域的航線、航速和定點測試時間數據，並通過無線串口將所述初始化數據上載到水下機器人設備的內置計算機上；PC基站通過無線通信網絡獲得的水下水質參數信息，並通過計算機上直觀顯示水質參數信息；水下機器人設備包括內置計算機、都卜勒測速儀、指南針、側掃聲納、多傳感器採集系統。
文檔編號G01N33/18GK203053954SQ201220398688
公開日2013年7月10日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者顧慧, 王慧斌, 沈潔, 王鑫, 徐立中 申請人:河海大學