一种水上勘探采样船的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水上勘探采样船，其特征在于：所述的勘探采样船中设有微处理器同时收集视觉模块、卫星导航模块、无线数据传递单元的实时信息后，微处理器控制机械手电机控制单元、水样采集分析及水下地貌信息记录单元、螺旋桨驱动及姿态调整控制单元；供电电源及管理单元为整个勘探采样船进行供电。本实用新型能广泛地应用于环保部门及民间组织对江河湖泊水域污染情况进行水样采集，水面环境监测及水下地貌探测等任务，为环境监测及船舶在水域行驶时提供必要的地貌信息，保障其他船舶安全行驶。同时本实用新型具有较高的自动化水平，可以借助卫星导航自动航行并且对采集水样及时进行现场分析，同时具有在恶劣环境航行的能力。
【专利说明】一种水上勘探采样船
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及特种船舶的设计与制造领域，特别涉及一种水上勘探采样船。
【背景技术】
[0002]随着社会的不断进步和发展，水上勘探船的在生活中随处可见，而现有的水上勘探船需要很多不必要的人工干预，不能够实现远程的遥感遥测对水样采集，及对水域的地貌信息水质信息进行采集与监控，例如专利申请号为201110173075.6的“无线遥控的自动采样监测船”，主要主要的功能是完成水样采集和水面的图像监控，但是缺乏对所采集的水样进行现场分析的能力，没有自动返航的功能，并且缺乏在较恶劣的海上环境中工作的能力。
[0003]针对上述问题，提供一种具有高度自动化的水上勘探采集船，在其工作时最大程度减少人工干预，可以对采集水样及时进行现场分析，同时具有在恶劣环境航行的能力。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种水上勘探采样船，可以借助卫星导航自动航行并且对采集水样及时进行现场分析，同时具有在恶劣环境航行的能力。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的勘探采样船中设有微处理器同时收集视觉模块、卫星导航模块、无线数据传递单元的实时信息后，微处理器控制机械手电机控制单元、水样采集分析及水下地貌信息记录单元、螺旋桨驱动及姿态调整控制单元；供电电源及管理单元为整个勘探采样船进行供电。
[0006]所述的微处理器连接有故障诊断单元，对于船体的各个部件实现故障诊断。
[0007]所述的螺旋桨驱动及姿态调整控制单元为勘探采样船的两侧均设有设有姿态调整转向螺旋桨，船尾部设有向前及转向螺旋桨。
[0008]所述的水样采集分析及水下地貌信息记录单元包括在勘探采样船的移动平台上设有水样采集器下放步进电机控制电机轮带动采集下放钢丝穿过下放口进行水样采集；水样分析传感器位于移动平台的两侧，依次排开分布；船体底部同时设有声纳探头。
[0009]所述的机械手电机控制单元为移动平台上还设有机械手旋转电机带动机械手，机械手位于下放口附近，将采集到的水样移动至两侧的水样分析传感器上。
[0010]所述的机械手前端设有机械手关节电机，控制机械手拾取采集到的水样本。
[0011]所述的供电电源及管理单元为太阳能电板通过稳压电路连接到系统电源为整个勘探采样船进行供电；稳压电路同时连接充电电路、充电回路继电器给备用电池进行充电，备用电池通过电源切换继电器接入系统电源。
[0012]所述的微处理器连接有倾角传感器、三轴陀螺仪、电子指南针，对船身姿态进行实
时掌握。
[0013]所述的微处理器连接时钟电路。
[0014]所述的采集下放钢丝穿过固定在支架上的轮滑机构实现水样采集，支架固定在船体的移动平台上。
[0015]一种水上勘探采样船，由于采用上述的结构，本实用新型能广泛地应用于环保部门及民间组织对江河湖泊水域污染情况进行水样采集，水面环境监测及水下地貌探测等任务，为环境监测及船舶在水域行驶时提供必要的地貌信息，保障其他船舶安全行驶。同时本实用新型具有较高的自动化水平，可以借助卫星导航自动航行并且对采集水样及时进行现场分析，同时具有在恶劣环境航行的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明；
[0017]图1为本实用新型一种水上勘探采样船的结构框图；
[0018]图2为本实用新型一种水上勘探采样船的结构示意图；
[0019]图3为本实用新型一种水上勘探采样船船头的结构示意图；
[0020]图4为本实用新型一种水上勘探采样船的逻辑框图；
[0021]图5为本实用新型一种水上勘探采样船的软件判断流程图；
[0022]在图1-5中，1、移动平台；2、姿态调整转向螺旋桨；3、水样采集器下放步进电机；
4、电机轮；5、下放口 ；6、前进及转向螺旋桨；7、机械手旋转电机；8、机械手；9、滑轮机构；
10、支架；11、采集下放钢丝；12、声纳探头；13、机械手关节电机；14、水样分析传感器；15、微处理器；16、机械手电机控制单元；17、视觉模块；18、卫星导航模块；19、故障诊断模块；20、螺旋桨驱动及姿态调整控制单元；21、水样采集分析及水下地貌信息记录单元；22、无线数据传输单元；23、供电电源及管理单元。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型是一种具有自平衡能力的新型水上勘探和水样采集船，通过移动平台I上自带的各种水样分析传感器14就可实时的对采集的水样进行现场分析，并将分析所得数据通过无线数据传送单元22将数据传送回监控室或监控端。独特的螺旋桨安装位置设计使其能在原地实现任何一个方向的转向，配合移动平台I上的陀螺仪和倾角传感器可以实时的对移动平台的姿态进行调整，使其能在大风浪的水域中例如在大海上平稳的航行与工作。移动平台I的底端安装的声呐探头12能实时的对水下地貌特征进行数据采集，并自动标记水下暗礁等的地理坐标信息，为其他船舶在该水域安全行驶提供有用信息。
[0024]具体的如图1-5所示，本实用新型为微处理器15同时收集视觉模块17、卫星导航模块18、无线数据传递单元22的实时信息后，微处理器15控制机械手电机控制单元16、水样采集分析及水下地貌信息记录单元21、螺旋桨驱动及姿态调整控制单元20工作；供电电源及管理单元23为整个勘探采样船进行供电。微处理器15连接有故障诊断单元19，对于船体的各个部件实现故障诊断。
[0025]螺旋桨驱动及姿态调整控制单元20为勘探采样船的两侧均设有设有姿态调整转向螺旋桨2，船尾部设有向前及转向螺旋桨6。
[0026]水样采集分析及水下地貌信息记录单元21包括在勘探采样船的移动平台I上设有水样采集器下放步进电机3控制电机轮4带动采集下放钢丝11穿过下放口 5进行水样采集；水样分析传感器14位于移动平台I的两侧，依次排开分布；船体底部同时设有声纳探头12。
[0027]机械手电机控制单元16为移动平台I上还设有机械手旋转电机7带动机械手8，机械手8位于下放口 5附近，将采集到的水样移动至两侧的水样分析传感器14上。机械手8前端设有机械手关节电机13，控制机械手8拾取采集到的水样本。
[0028]供电电源及管理单元23为太阳能电板通过稳压电路连接到系统电源为整个勘探采样船进行供电；稳压电路同时连接充电电路、充电回路继电器给备用电池进行充电，备用电池通过电源切换继电器接入系统电源。
[0029]微处理器15连接有倾角传感器、三轴陀螺仪、电子指南针，对船身姿态进行实时掌握。微处理器15连接时钟电路。
[0030]采集下放钢丝11穿过固定在支架10上的轮滑机9构实现水样采集，支架10固定在船体的移动平台I上。
[0031]本新型水上勘探与水样采集船的组成模块主要有微处理器控制部分，传感部分，太阳能供电部分，远程数据传送接收部分，声呐探头，陀螺仪，故障诊断单元，电机控制部分等组成。其中微处理器控制部分主要是控制各个功能模块工作和处理传感器和无线数据传送模块的数据。
[0032]微处理器15接收由无线数据传送单元22传送来的控制命令其中包括水质监控区及水下地貌测量区坐标信息，设定控制参数和采集信息等。然后微处理器15解析控制命令借助卫星导航模块18、视觉模块17，控制机器运动到达目的地，按照要求进行水样采集与分析，水下地貌信息采集和暗礁地理位置坐标记录等任务，通过无线数据数传送单元22将信息反馈给远程终端或计算机。一次采样中，微处理器16控制水样采集器下放步进电机3通过采集器下放钢丝11将水样采集器下放到设定的水深，水样采集器下放步进电机3停止并执行水样采集。采集完成后微处理器15将采集到的样本进行分类，然后控制机械手8夹取水样采集器并把它放到指定水样分析传感器14的位置，进行水样分析。然后继续采集水样。重复此过程直到所有的控制命令执行完毕，并发送反馈信息报告任务执行完毕，并等待下一个任务到来。若接收到无下一任务或自动返航命令时则按照导航系统和电子指南针的引导，在前进及转向螺旋桨6的驱动下原路返回。
[0033]在水面有风浪干扰时，微处理器15可以通过陀螺仪和倾角传感器反馈的信息利用PID控制原理控制前进及转向螺旋桨6，姿态调整及转向螺旋桨2等四个螺旋桨的工作对移动平台I的姿态进行调整，使其保持平稳运行。
[0034]故障诊断单元19对微处理器15的输入信号进行检测，微处理器15的输入信号是各个功能单元或器件的信号输入或输出回路。通过监控这些回路的工作状态就能很好的反应系统的各部分是否工作状态。当有故障发生时可以单独存储故障信息，并且以短消息的形式将故障信息反馈给控制人员和维修人员，以及时解决故障。自身携带的电池管理系统能对电源进行管理。电池管理系统可以检测电池电量，在电量过低时通过太阳能电板对电池充电。并进行必要的电源切换，在阳光充足时采用太阳能电板供电，在夜间则采用备用电池供电。因此可以满足长期在野外工作的要求。
[0035]上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的勘探采样船中设有微处理器(15)同时收集视觉模块(17)、卫星导航模块(18)、无线数据传递单元(22)的实时信息后，微处理器(15)控制机械手电机控制单元(16)、水样采集分析及水下地貌信息记录单元(21)、螺旋桨驱动及姿态调整控制单元(20)工作；供电电源及管理单元(23)为整个勘探采样船进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的微处理器(15)连接有故障诊断单元(19)。
3.根据权利要求1所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的螺旋桨驱动及姿态调整控制单元(20)为勘探采样船的两侧均设有姿态调整转向螺旋桨(2)，船尾部设有向前及转向螺旋桨(6)。
4.根据权利要求1所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的水样采集分析及水下地貌信息记录单元(21)包括在勘探采样船的移动平台(I)上设有水样采集器下放步进电机(3 )控制电机轮(4 )带动采集下放钢丝(11)穿过下放口( 5 )进行水样采集；水样分析传感器(14)位于移动平台(I)的两侧，依次排开分布；船体底部同时设有声纳探头(12)。
5.根据权利要求1所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的机械手电机控制单元(16)为移动平台(I)上还设有机械手旋转电机(7)带动机械手(8)，机械手(8)位于下放口(5)附近，将采集到的水样移动至两侧的水样分析传感器(14)上。
6.根据权利要求5所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的机械手(8)前端设有机械手关节电机(13 )，控制机械手(8 )拾取采集到的水样本。
7.根据权利要求1所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的供电电源及管理单元(23)为太阳能电板通过稳压电路连接到系统电源为整个勘探采样船进行供电；稳压电路同时连接充电电路、充电回路继电器给备用电池进行充电，备用电池通过电源切换继电器接入系统电源。
8.根据权利要求1所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的微处理器(15)连接有倾角传感器、三轴陀螺仪、电子指南针，对船身姿态进行实时掌握。
9.根据权利要求1所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的微处理器(15)连接时钟电路。
10.根据权利要求4所述的一种水上勘探采样船，其特征在于:所述的采集下放钢丝(11)穿过固定在支架(10)上的轮滑机(9)构实现水样采集，支架(10)固定在船体的移动平台(I)上。
【文档编号】G01N1/10GK203689153SQ201320609427
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】喻全余, 徐洪飞, 李维尧, 徐成明, 王宇, 马梦军, 刘浩, 王晓亮, 娄宇翔, 明伟, 徐伟, 马耀鹏, 陈天龙, 张春浩, 康彬, 孙红英 申请人:安徽工程大学