无人驾驶水域环境智能监测船
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云洲无人船云洲无人船:未来海洋探索的先锋引言云洲无人船(Yunzhou Autonomous Surface Vehicle,ASV),是一种集合了先进的无人技术和航海科学的海洋勘探工具。
作为未来海洋探索的先锋,云洲无人船的出现,将为人类揭开蓝色星球最深处的神秘面纱。
第一章:云洲无人船的背景海洋占据着地球表面的71%,然而我们对海洋的了解却仅仅停留在1%左右。
由于深层次水域恶劣的环境条件以及长时间的海上航行所需的高成本和风险,传统的人工航行勘探方式往往无法满足对海洋深层信息的需求。
在这一背景下,云洲无人船得以应运而生。
第二章:云洲无人船的特点1. 自主导航能力云洲无人船采用先进的导航控制系统,能够通过卫星定位、激光测距和惯性导航等技术,实现无人航行。
这种自主导航能力使得云洲无人船能够自主规划航线,避开潜在的障碍物,并能够及时应对突发状况。
2. 多传感器集成为了获取更全面的海洋数据,云洲无人船集成了多种传感器,包括水文、气象、气候、地球物理和海洋生物学等。
通过收集和分析这些数据,云洲无人船可以为海洋科学家和环境保护人员提供更为准确和全面的信息。
3. 灵活多变的任务适应性云洲无人船具有灵活多变的任务适应性。
它可以用于海洋科学研究、海洋资源勘探、海洋环境监测等领域。
同时,云洲无人船还可以通过搭载不同的仪器和设备,进行水下探测、海底测量、水质检测等任务,为人类的海洋探索提供更多可能性。
第三章:云洲无人船的应用1. 海洋科学研究云洲无人船可以携带各种传感器和科学仪器,用于收集海洋数据,例如海洋温度、盐度、氧含量、海流速度等等。
通过分析这些数据,科学家们能够更好地理解海洋的生态系统,并为海洋保护和管理提供科学依据。
2. 海洋资源勘探云洲无人船可以用于海洋资源的勘探,例如矿产资源、海洋能源等。
它可以通过多传感器集成,快速获取大量的数据,为资源勘探和开发提供科学支持。
3. 海洋环境监测云洲无人船可以用于海洋环境的监测和保护。
如何使用无人船进行水域测量和水质监测水是生命之源,对水域的测量和水质的监测一直是环境保护和水资源管理的重要任务。
然而,传统的人工测量方法不仅费时费力,还存在着安全隐患。
近年来,随着科技的发展,无人船技术的应用逐渐成为水域测量和水质监测的新选择。
本文将介绍如何使用无人船进行水域测量和水质监测的方法和技术。
一、无人船的基本原理无人船,顾名思义,就是没有人操控的船只。
其基本原理是通过无线通信技术和自主导航系统,利用传感器等设备对水域进行测量和监测。
无人船在船体结构、导航系统和能源供应等方面与传统船只存在差异。
船体结构通常采用轻型材料,以提高自身浮力和机动性。
导航系统则包括全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS),能够实现船只的精确定位和路径规划。
能源供应方面,无人船一般采用电力或太阳能供电,以减少燃料消耗和环境污染。
二、水域测量方法使用无人船进行水域测量可以借助激光测距仪、声纳和相机等设备。
具体而言,可以通过安装在无人船上的激光测距仪对水深进行测量,进而绘制水深图和水下地形图。
声纳则用于测量水下物体的位置和形状,可广泛应用于海底地形测绘、水生物调查等领域。
相机用于拍摄水域景观照片,以提供更直观的信息和数据支持。
这些测量方法的组合使用不仅能够获得详细的水域信息,还能够提高测量的准确性和效率。
三、水质监测技术水质监测是评估水环境状况和保护水资源的重要手段。
无人船可以通过搭载传感器来采集水质参数,如温度、溶解氧、氨氮、浊度和藻类浓度等。
传感器将水质参数转化为电信号,并通过数据采集系统传送到中心控制台进行实时处理。
这样可以实时监测水质状况,发现异常情况,及时采取相应措施。
同时,无人船还可以利用机载相机记录水体表面的图像信息,通过图像处理技术提取水质信息。
这些技术和手段的综合应用,能够提高水质监测的精度和时效性。
四、无人船在水域测量和水质监测中的优势和应用领域相比传统的水域测量和水质监测方法,无人船具有诸多优势。
无人船测绘技术在水质监测中的应用随着科技的不断进步,无人船作为一种创新的测绘工具,正逐渐在水质监测中发挥着重要的作用。
传统的水质监测工作需要人工操作和巡查,耗时耗力,且存在一定的隐患。
而无人船测绘技术的出现,不仅可以提高监测效率,还能够降低人力风险,并且能够实现监测数据的自动化采集。
无人船测绘技术通过多种传感器和设备的搭载,能够对水体进行多方位的监测,获取更加全面的数据。
例如,通过声波测深仪可以测量水体深度,通过水质监测仪器可以测量水体的PH值、溶解氧浓度等指标,通过红外热像仪可以检测水体中的异常温度分布等。
这些丰富多样的数据能够为水质监测提供更加准确、全面的依据。
除了数据的准确性外,在监测过程中,无人船还具有灵活性和实时性的优势。
相比于传统的人工巡查方式,无人船可以通过遥控操作或者预设路线自动驾驶,从而避免了人力劳动的风险和不便。
此外,无人船可以根据需求随时调整巡航速度和采样频率,实现更加个性化的监测策略。
这种实时性的监测方式,可以极大地提高监测的效率和反应速度。
在水质监测中,无人船的应用还可以进一步扩展到巡测航线的规划和水域环境的评估等方面。
通过先进的测绘技术,无人船可以对水域进行高清晰度地图的制作,并结合深度数据和水质指标等信息进行综合分析,从而为环境保护决策提供科学依据。
同时,无人船还可以通过遥感技术,对水域中的植被覆盖、水生生物等进行监测和评估,为生态环境的保护和修复提供支持。
尽管无人船测绘技术在水质监测中具有许多优势,但也存在一些挑战和难点。
首先是设备的稳定性和可靠性。
在复杂的水域环境中,无人船需要面对各种水流、水质和气候等因素的影响,对其自身稳定性和设备可靠性提出了更高的要求。
其次是数据的处理和分析。
虽然无人船可以收集大量的数据,但如何对这些数据进行高效的处理和分析,以提取有价值的信息,仍然是一个亟待解决的问题。
总的来说,无人船测绘技术在水质监测中的应用前景广阔。
它通过提高监测效率、降低人力风险、提供准确全面的数据和实现实时监测等优势,能够为水质监测工作带来更大的便利和效益。
如何利用无人船进行水域测量和监测随着科技的快速发展,无人船(Unmanned Surface Vessels,USVs)作为一种无人驾驶的水上船只,正被越来越广泛地应用于水域测量和监测领域。
无人船具有灵活、高效、低成本等优点,成为水域测量和监测的新工具。
本文将介绍如何利用无人船进行水域测量和监测,并探讨其应用前景。
一、无人船的基本特点无人船是一种通过自主导航系统进行航行的船只,可以完成多种任务,如水位测量、水质监测、水下地形测绘等。
与传统测量方法相比,无人船具有以下突出特点:1. 自主导航能力:无人船可以根据设定的路径进行自主航行,通过GPS和自动驾驶系统实现精确的导航和位置定位。
2. 多功能性:无人船可以搭载各种传感器和设备,如激光测距仪、多光谱相机、水质传感器等,实现多种水域测量和监测任务。
3. 灵活性和可移动性:无人船体积小、重量轻,可以轻松进入水域并快速完成任务。
同时,无人船可以通过改变航线和速度等参数来适应不同任务需求。
二、无人船在水域测量中的应用1. 水位测量:无人船搭载的水位传感器可以实时测量水体的高度,通过与事先建立的水位标尺相结合,可以准确测算出水位的变化情况。
这对于治理洪涝灾害、预警水位过高等方面具有重要意义。
2. 水质监测:无人船可以搭载水质传感器,检测水体的溶解氧、浊度、PH值等指标,以评估水域的水质状况。
通过定期监测,可以掌握水质的变化趋势,及时发现并解决水质问题。
3. 水下地形测绘:无人船搭载激光测距仪等设备,可以进行水下地形的精确测绘。
通过获取水底地形数据,可以为水利工程设计、海洋地质研究等提供重要参考。
三、无人船在水域监测中的应用1. 自动巡航监测:无人船可以设定自动巡航路径,定期监测水域的状况。
通过搭载多光谱相机等设备,可以实时获取水域的图像数据,用于分析水域植被覆盖、水生态环境等方面的情况。
2. 预警监测:无人船可以通过传感器监测水域的水质、气象条件等,当监测值超过设定的阈值时,可以及时发出警报,以便相关部门采取相应的措施。
智能无人船:海洋探索的新平台在人类对未知世界的探索中,海洋始终是一块充满神秘和挑战的领域。
随着科技的发展,我们有了新的工具——智能无人船,它们如同海洋中的精灵,以其独特的方式揭示着大海的秘密。
智能无人船的设计初衷,是为了在不直接派遣人员的情况下,完成对海洋环境、资源等的调查与研究。
这些船只装备有先进的传感器、通信设备和自主导航系统,能够在复杂的海洋环境中独立作业,将数据实时传送回研究中心。
从功能上看,智能无人船就像是海洋中的“移动实验室”,它们能够进行水文气象观测、海底地形测绘、环境污染监测等多种任务。
与传统的有人船舶相比,智能无人船在成本、效率和安全性上都有显著优势。
它们不需要生命支持系统,减少了维护成本;可以长时间在海上工作,提高了数据采集的连续性和准确性;同时避免了人员直接面对海上风险。
然而,智能无人船并非万能。
它们的续航能力和抗恶劣天气能力仍有待提高。
此外,如何确保数据传输的安全性和隐私保护,也是技术发展中必须面对的问题。
尽管如此,智能无人船作为海洋探索的新平台,其潜力不容小觑。
在环境保护方面,智能无人船可以定期监测海洋污染情况,及时发现并报告非法排污行为。
在资源勘探领域,它们能够深入到人类难以到达的深海区域,寻找矿产资源和生物多样性。
在科学研究上,智能无人船收集的数据有助于我们更好地理解海洋生态系统的变化,预测气候变化对海洋的影响。
智能无人船的发展也带来了法律和伦理上的新问题。
例如,当这些船只在公海进行作业时,应遵循哪些国际法规?它们采集的数据归谁所有?这些问题需要国际社会共同探讨和解决。
智能无人船正成为海洋探索的新平台,它们以前所未有的方式拓展了我们对海洋的认知边界。
尽管存在挑战和争议,但智能无人船的未来充满希望。
随着技术的不断进步,我们有理由相信,这些海洋中的精灵将带领我们进入一个更加广阔的海洋世界。
如何使用无人船进行测绘与勘查无人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)是一种利用先进的技术和自主控制系统进行操控的水面船只。
近年来,随着科技的迅猛发展,无人船在测绘与勘查领域的应用越来越广泛。
本文将探讨如何使用无人船进行测绘与勘查,并介绍其优势和挑战。
一、无人船在测绘与勘查中的应用1. 水文测绘:无人船可以搭载各种传感器,如声呐、激光雷达等,对水域进行精确的深度测量和地形图绘制。
通过收集大量的水文数据,可以帮助科研人员和相关部门对水域环境进行全面的分析和评估。
2. 海洋勘探:无人船可以搭载摄像头、声纳等设备,对海洋底部进行详细的勘探,探索海底地貌、资源分布等信息。
同时,还可以用于海洋生物调查,帮助科研人员研究海洋生态系统的结构和变化。
3. 河流调研:无人船可以在河流中自主巡航,并搭载气象、水质等传感器收集数据。
通过对河流的全面调研,可以帮助相关部门制定有效的河流治理措施,保护河流环境和水资源。
4. 灾害评估:在自然灾害发生后,无人船可以快速进入受灾区域,通过搭载红外相机、多光谱摄像机等设备,对受灾地区的情况进行无死角的勘查与评估。
这有助于救援人员更好地了解受灾情况,有针对性地进行救护和救援行动。
二、无人船测绘与勘查的优势1. 安全性:利用无人船进行测绘与勘查可以避免人员直接进入危险环境,降低工作风险和人员伤亡的可能性。
尤其是在海洋和深山等复杂环境中,无人船的应用更加具有优势。
2. 精确度:无人船搭载的传感器可以进行高精度的数据采集和测量,相比传统的人工方法,能够提供更加精确和详尽的数据,为科研和工程项目提供更准确的信息。
3. 可重复性:无人船的自主控制系统可以准确地重复执行任务,保证数据的一致性和可比性。
这对于长期监测和跟踪变化的环境非常重要,例如海洋环境的长期变化和水域淤积的监测。
4. 成本效益:相较于传统的测绘与勘察方法,利用无人船进行测绘与勘查可以节省大量的人力和物力资源。
2024年无人水面艇市场发展现状介绍无人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)是一种无人驾驶的水面船只,具有自主导航、执行任务以及数据收集的能力。
目前,无人水面艇市场正呈现出快速发展的态势。
本文将对2024年无人水面艇市场发展现状进行详细分析。
市场规模无人水面艇市场在过去几年间经历了快速增长。
据市场研究机构的数据显示,2019年无人水面艇市场规模达到了X亿美元,预计到2025年将达到X亿美元,年均增长率超过X%。
市场主要驱动因素包括不断增长的需求、航海技术的进步以及政府支持政策的推动。
应用领域无人水面艇在多个领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域:海洋科学研究无人水面艇可以用于海洋科学研究领域,如海洋生态研究、海洋资源勘探等。
它们可以搭载各种传感器,收集并传输各类海洋数据,帮助科学家更好地理解海洋环境。
海上安全巡航无人水面艇在海上安全领域的应用越来越广泛。
它们可以执行巡航任务,监控海域中的非法活动、寻找遇险船只等。
无人水面艇具有自主导航的能力,可以实时传输数据给监控中心。
地理勘测和海洋测绘无人水面艇可以用于地理勘测和海洋测绘。
它们可以搭载高精度测量设备和相机,进行地形测量、水文学调查等任务。
无人水面艇在这个领域具有高效、低成本的优势。
水质监测和环境保护无人水面艇可以被用于水质监测和环境保护。
它们可以搭载各种传感器,监测水质指标(如PH值、溶解氧含量等)以及水体中的污染物。
这对于保护水源和环境具有重要意义。
技术发展趋势随着技术的不断进步,无人水面艇市场将会迎来更多的机遇和挑战。
以下是一些技术发展趋势:人工智能(AI)和自主导航人工智能技术的进步将使得无人水面艇具备更强的自主导航能力和决策能力。
AI技术可以使无人水面艇更好地应对复杂的海洋环境和任务场景。
高精度传感器和设备高精度传感器和设备的发展将为无人水面艇市场提供更多的机会。
高精度相机、雷达、水声设备等将提供更准确的数据采集和处理能力。
无人船测量技术简介近年来,无人船测量技术以其高效、自动化和精确性等优势,在海洋测绘、环境监测、资源勘探和水域安全等领域得到了广泛应用。
无人船作为一种无人驾驶、自主导航的水上载具,具备良好的适应性和可控性,为测绘人员带来了新的工作方式和更高的安全性。
本文将从无人船的类型、测量原理、应用领域和未来发展等方面对无人船测量技术进行简单介绍。
首先,根据载荷和用途的不同,无人船可以分为测量船、采样船和无人潜航器等类型。
测量船一般配备多种测量设备,如多波束测深仪、多光谱相机和全球定位系统等,可完成水深、水质、水温等参数的测量工作。
采样船则主要用于采集水样、沉积物、藻类等样品,并进行后续实验分析。
无人潜航器则可下潜到深海或复杂海域进行测量和观测,具备较高的灵活性和机动性。
其次,无人船测量技术的实现主要依靠多种传感器和导航系统,并借助自主导航算法进行路径规划和航迹控制。
其中,多波束测深仪是无人船测量的核心设备之一,可利用声波进行水深测量,通过获取回波信号的时间和强度信息,判断水体底质情况。
同时,多光谱相机可对水域进行高精度的光学测量,获取水质、海藻、底质等信息。
全球定位系统等导航系统则能够提供无人船的位置信息,实现航线规划和位置控制。
这些设备和系统相互协作,保证了无人船的自主性和测量的准确性。
无人船测量技术广泛应用于海洋测绘、环境监测、资源勘探和水域安全等领域。
在海洋测绘中,无人船能够高效地获取水深和海底地形数据,为海洋地质的研究和海底管线敷设提供支持。
在环境监测方面,无人船可以实时监测水质、水温和水流等参数,帮助管理部门及时制定应对措施。
在资源勘探领域,无人船可以进行矿产勘探、海洋生物资源调查等工作,为资源开发提供数据支撑。
此外,在水域安全方面,无人船可用于巡航、监视和应急救援等任务,提高水域的安全性和管理效率。
未来,随着无人船和测量设备的不断升级和改进,无人船测量技术将会得到更广泛的应用和发展。
无人船可搭载更多的传感器和设备,如声纳、气象仪器和气体传感器等,实现对水体的全面监测。
使用无人船进行水域测绘和水生态研究无人船在现代科学研究中扮演着越来越重要的角色,特别是在水域测绘和水生态研究领域。
随着技术的不断进步,无人船成为了测绘和研究水域的利器。
本文将探讨无人船在水域测绘和水生态研究中的应用以及其带来的益处。
首先,无人船在水域测绘中的应用广泛而有效。
传统的水域测绘工作通常需要人工船和人力,但这种方法存在诸多限制,如费用高昂、耗时较长等。
无人船的出现解决了这些问题。
无人船配备了先进的水下声纳设备和遥感仪器,能够快速准确地获取水下地形数据、水质信息等。
无人船不受时间和空间限制,可以在复杂的水域环境下进行作业,如河流、湖泊、海洋等。
同时,无人船还能够实时传输数据,使得研究人员可以及时分析和处理数据,提高工作效率。
其次,无人船在水生态研究中也发挥着重要的作用。
水生态系统是生物多样性保护和环境管理的关键领域,了解水生态系统的结构和功能对于有效保护和管理水资源至关重要。
无人船可以帮助研究人员收集大量的水生态数据,如水质指标、水生物信息等。
通过对这些数据的分析和研究,可以有效评估水域的健康状况,发现潜在的问题并采取相应的措施。
此外,无人船还可用于监测水生物的迁徙和行为模式,以及研究水生态系统对气候变化等外部环境的响应。
这些研究成果可以为环保部门和决策者提供科学依据,促进可持续水资源管理和保护。
尽管无人船在水域测绘和水生态研究中有诸多优势,但也面临一些挑战。
首先,无人船技术的发展仍然不够成熟。
目前,虽然已有许多无人船型号和系统可供选择,但在大规模应用时,仍需要进一步改进和完善。
其次,无人船的成本较高,对于一些资源有限的研究机构和个人来说,无人船可能不太经济。
此外,水域测绘和水生态研究本身也存在一定的难度和挑战,需要研究人员具备相关的知识和技能。
然而,尽管存在这些挑战,无人船在水域测绘和水生态研究中的应用前景仍然广阔。
随着技术的不断进步和应用经验的积累,无人船的性能将不断提高,成本将逐渐降低。
云洲无人船云洲无人船:海上探索与创新引言云洲无人船代表了人类科技在海洋领域的进步和创新。
它是一种无人操控的水面船只,利用先进的技术实现了自主导航和海洋数据收集,为海洋科学和环境保护作出了巨大贡献。
本文将介绍云洲无人船的工作原理、应用领域和未来发展前景。
一、工作原理云洲无人船利用先进的导航系统、传感器和自动控制技术实现了自主导航。
它可以根据预设的任务和路线规划,进行自动航行,并在航行过程中收集和传输各种海洋数据。
云洲无人船还配备了太阳能发电系统和能量储存装置,可以在长时间航行中保持稳定的动力供应。
二、应用领域1. 海洋科学研究:云洲无人船可以配备各种海洋观测设备,包括声呐、水质监测仪、气象传感器等,用于收集海洋生态、海洋气候和地质等方面的数据。
这些数据对于了解海洋环境演变、预测海洋灾害和保护海洋生态非常重要。
2. 海洋生态监测:云洲无人船可以配备潜水器材,用于海底生态的探索和监测。
它可以搭载摄像设备,拍摄海底生物群落和海洋地貌,为海洋生态保护和资源管理提供关键信息。
3. 海上交通监测:云洲无人船可以在海上进行巡航,监视海上交通状况,及时发现和报告潜在的危险情况。
它还可以作为无人机的指挥中心,协调无人机的空中巡航和海上救援行动。
4. 海洋环境保护:云洲无人船可以用于监测海洋污染和捕捞活动,保护海洋生态环境。
它可以在被污染的海域进行采样和测试,提供有关海洋污染的数据,帮助相关部门制定环境保护措施。
三、未来发展前景云洲无人船代表了无人船技术在海洋领域的重要突破,其未来发展前景广阔。
随着人工智能和自动化技术的不断进步,云洲无人船将变得更加智能和高效。
未来,我们可以预见以下发展趋势:1. 多功能化:云洲无人船将进一步拓展其应用领域,具备更多的功能,例如进行海洋资源勘探、海上救援等。
2. 智能化:云洲无人船将结合更多的人工智能技术,具备自主决策和自学习能力,提高任务执行的效率和准确性。
3. 网络化:云洲无人船将构建与其他无人船和地面指挥中心的网络,实现信息共享和协同工作,提高海上任务的整体效率。
生 态 与 环 境 工 程
中国新技术新产品- 169 -
1 船体控制系统
船体在航行中受到风,浪等影响,不能完全按照直线航行。
所以通过电子罗盘,完成船与地磁北极夹角的测量并处理,保持船体的航向,同时通过GPS 模块得到的经纬度坐标,确保船体在预期轨道上。
船体航向稳定性和机动性往往是矛盾的。
利用船体航向控制装置就能较好的解决这个问题,也就是自动操舵仪。
电子罗盘测量船体的航向与预期航向的偏差信号,送入自动舵系统,计算出所需的舵角指令信号,并控制舵机转舵,船体开始改变航向,当船体的航向与预期航向一致时,航向误差为零,于是自动舵输出零舵角信号,舵机让舵回到零位,使船在预期航向前行。
自动舵可以把船的航向精确控制于设定航向。
但是,当船体收到横向干扰力会使船产生了横向平移,且自动舵无法纠正船体横向平移。
此时我们加入GPS 模块对船体进行控制,既形成了航迹舵控制系统。
通过GPS 模块得到船体当前的经纬度,和预定轨迹比较,得到船与预定轨迹的距离,再利用模糊PID 算法,从而重新控制船体运动方向,实现轨迹追踪。
船与预定轨迹距离d 的计算公式如下:
d=(y-b)*cos(angle)-(x-a)*sin(angle)(1)
式中,x、y 为预定轨迹上的一点的经纬度,angle 为预定轨迹与正东方向的夹角,顺时针方向为正,a、b 代表当前船体的经纬度,d 为正代表船体在航迹的左边。
以上对船的这一系列控制算法,保证了船的正确行驶。
2 能源供给系统
无人驾驶水域环境智能监测船是户外运行,具备使用太阳能的条件和潜力。
太阳能是一种清洁能源,不对环境产生任何危害;太阳光照射在地球上普遍存在,使用成本低,船体不需反复进基站补给,可满足船的长时间工作。
为了是使充电结构简单有效,我们使用42V/300W 的太阳能板进行充电,采
用BUCK 拓扑。
考虑到对负载的电压电流检测信号需要与负载共地,我们将开关管置于太阳能板正端。
为避免电能浪费在开关管上造成能源浪费和发热,在开关管开通时必须完全导通,开关管驱动电压就必须大于太阳能板正端电压,因此必须添加一个电源。
又因普通MOS 管耐压为20V,所以我们设计了推挽变换器产生一个以MOS 管源极为零电位的20V 隔离电源为驱动电路供电。
而以地为零电位的主控芯片则通过光耦对开关管占空比进行调节。
因主控芯片和负载共地,所以负载的电压和电流就很容易分别通过分压和放大电路传递给主控芯片。
3 水质检测系统
水质监测系统是该船的核心,由水质传感器、单片机等组成。
采用水泵对水体进行抽样,再利用各水质传感器实现对各种水环境参数的检测,通过适当信号处理单元经STM32单片机分析处理后上传主机,并在LCD 上显示。
水质监测传感器部分担负起正确检测各项环境参数的任务,为了保证检测的准确性,采用了含信号处理电路的成品模块。
水温、pH 值检测采用龙戈电子pH 传感器,模块上除pH 传感器外还集成了水温传感器,适合我们计算pH 值时考虑自动温度补偿。
该成品提供水温检测范围0至100℃,pH 值检测范围0~14。
单片机采用嵌入式单片机STM32,内置多路12位AD。
该控制器主要完成对各参数信号的电信号采集、滤波、计算分析、LCD 显示、环境参数上传主机等任务。
4 无线通讯系统
无线通信发送采用SIM900模块通过短信实现。
短信性能稳定、使用方便且受其他影响小。
在代码中可设置了白名单号码,只有白名单发送来的信息才会得到解码处理,可有效防止垃圾短信。
白名单发送信息进行解码,根据不同命令可将GPS 定位坐标以及测得的水质参数等数据发送还上位机进行解码处理。
所有数据均通过短信传输,短信收发应用了较适合数据传输的PDUMode。
所有消息都可以在接收区中清晰地看到,可一键查看船体所在位置当前水质状况功能,通过该功能可以方便地查看水质情况,同时显示采集时间,软件在显示时将所有数据保存在文件中,方便日后查询。
5 远程监控系统
远程监控系统也采用SIM900模块通过彩信实现,根据上位机或者白名单手机号码的命令通过彩信将摄像头采集到的图像数据发还给上位机,通过彩信方式传回上位机,上位机将数据解码后予以显示,可远距离查看船周边情况。
任何有移动网络的地方,都可以实现远距离控制船的航行控制和图像采集。
同时增添一键查看当前位置功能,并能在地图上显示,且在地图上便能够方便地指定船体的前进路线以及目的地。
上位机采用电脑控制,电脑控制端采用了我们较为熟悉也比较常用同时也是兼容较高的软件Microsoft Visual C++6.0编写,我们创建的是单文档程序,由于无线通信用到的是SIM900A 模块,该模块以串口方式通信,通用AT 指令集,于是我们应用了微软公司提供的ActiveX 控件“Microsoft Communications Control,version6.0”以方便软件与模块进行交互。
软件整体界面以方便操作,简洁明了为主指进行设计。
结语
智能无人水域环境监测船集成了单片机、ARM 控制器、GPS、电子罗盘、GPRS、C++面向对象程序设计、电机驱动和控制以及多种水质监测传感器,研究内容丰富,动手实践工作量饱满,给本课题组的成员提供了很好的开发平台。
参考文献
[1]史震等.运动控制系统[M].北京:清华大学出版社,2008,05.
[2]张静等.MATLAB 在控制系统中的应用[M].北京:电子工业出版社,2007,05.
无人驾驶水域环境智能监测船
林群馥 傅隆亮 陈晓斌 曹 阳 林 建 (中国计量学院,浙江 杭州 310018)
摘 要:本文针对目前国内水质监测人员紧缺,监测数据难以保证准确性和实效性等问题,介绍了一种以太阳能作为动力的无人驾驶水域环境监测船,通过GPS、电子罗盘进行定位及导航,GPRS 与远程基站无线传输数据,实现船舶的远程控制及无线通讯,并将监测到的环境参数和船舶周边影像传回到基站或手机上。
该监测船可替代人完成偏远或恶劣环境下的全天候水域环境监测,具有较好的应用前景。
关键词:环境监测;GPS 导航;GPRS 通信;太阳能中图分类号:U674 文献标识码:A
浙江省大学生科研创新团队资助项目
DOI:10.13612/tp.2014.03.142。