一种自学习轨迹导航游弋式水质多参数远程监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于GPS定位技术和无线传感网络技术，尤其设及一种用于水产养殖、江河 管理和城市供水的水源取水口的水质进行游戈式动态测量并通过手机进行远程监控的系 统。
【背景技术】
[0002] 我国是水产养殖大国，多年来养殖规模不断扩张，养殖水体的自然承载能力已日 趋饱和，传统的靠扩规模来增产量的粗放型养殖模式已不适合水产养殖业的可持续发展。 近年来随着农业结构的调整，养殖模式正逐步向W高密度养殖和循环式养殖为代表的集约 型工厂化养殖模式转变。水质监控作为水产养殖中的一个重要环节，保持水中的溶氧量，pH 值，溫度在鱼类一定适宜范围之内，对鱼类生长起着决定性作用。现代化的养殖模式对于水 质监控的要求更为严苛。
[0003] 在我国，较长的一段时间内水质监测采用人工方式，由专业人员凭经验判断水质 状况或者人工采样到实验室分析，误差大、周期长。随着传感器技术的发展，便携式多参数 水质测量仪为养殖人员提供了更为准确、便捷的监测方式，但其对于人的依赖性依然很强， 并且不能全天候在线测量。水质自动在线监测仪器和系统在近十几年才开始开发与应用， 其存在的问题主要有：1)水质监测传感器节点多数采用有线方式布线困难、成本高且分布 范围小；2)传感器节点固定测量，点数过少则测量范围有限，增加测量点数则成本过高；3) 通常采用的现场监控和远程监控W电脑为操作对象，区域受限、便携性不高。
[0004] GPS技术在交通运输中的应用越来越广泛，它在现代交通智能管理、车辆调度指 挥、车船等交通工具的导向领航、车辆运行性能的动态监测等诸多方面提供了技术支撑。 GPS在农业领域中主要用于结合GIS进行农作物产量、±壤成分和性质分布监测，引导飞机 进行合理施肥、播种和喷洒农药等方面。
[0005] 目前，已有一些专利设及无线远程监测水质的专利，例如，公开号为CN103024007A 的发明专利"基于Zigbee和GPRS的远程水环境监测仪和监测方法"，通过多个Zigbee从节点 固定分布于不同区域采集整个水域的水质参数，通过Zigbee网络将从节点的采集数据发送 到主节点后经过ARM处理器进行数据封装后通过GPRS模块发送到远程上位机。该方法使用 多个采集节点，需要使用多套采集传感器设备，成本高。
【发明内容】
[0006] 为了解决当前固定式水质监控系统分布点数少、成本高的问题，本发明提出了一 种游戈式的水产养殖水质远程监控系统。通过该系统，可W对大面积养殖水域进行远程监 测，分区域控制增氧机的启停。
[0007] 首次操作手动遥控测量船使测量船学习移动路径，之后转为自动导航。通过测量 船的游戈巡航测量水域内多个目标点的水质情况，使用GPRS模块将测量数据上传至服务 器，服务器根据测得数据与设定值的比较控制测量点附近事先布置好的执行装置产生相应 的动作，来达到调节水质的目的；同时系统也可W将数据通过服务器发送给移动设备的安 卓客户端，使得用户可W进行手动控制。实现本发明的技术方案如下：
[0008] 一种自学习轨迹导航游戈式水质多参数远程监控系统，包括:测量船、服务器W及 执行装置；
[0009] 所述测量船包括船体、W及设置在船体上的测量装置，所述测量装置一方面测量 水质参数和船体的位置信息、所述测量装置另一方面和服务器进行交互；
[0010] 所述服务器根据所述测量装置上传的信息来控制船体移动W及水质调节；
[0011] 所述执行装置与所述测量装置交互，所述执行装置用于调节水质。
[0012] 优选技术方案，所述测量装置包括:控制模块、信息采集模块、动力输出模块W及 电源模块;所述信息采集模块、所述动力输出模块均与所述控制模块相连，所述电源模块为 控制模块、信息采集模块、动力输出模块供电。
[0013] 优选技术方案，所述信息采集模块包括水质监测模块、GPS定位模块W及电子罗 盘，所述水质监测模块、所述GPS定位模块W及所述电子罗盘均与所述控制模块相连；
[0014] 优选技术方案，所述动力输出模块包括:驱动电路、左电机、右电机、传动装置;所 述驱动电路分别与控制模块、左电机、右电机W及传动装置相连接;所述传动装置为直流电 机。
[0015] 优选技术方案，所述控制模块包括GPRS模块和CC2530模块；所述GPRS模块和 CC2530模块相连;所述电源模块包括两组裡电池。
[0016] 优选技术方案，所述水质监测模块包括:pH传感器、巧光法溶解氧传感器、水位传 感器。
[0017] 优选技术方案，所述执行装置包括控制节点和执行器，所述执行器包括抽水累、排 水累、水车式增氧机W及叶轮式增氧机;所述控制节点由CC2530控制忍片、中间继电器和接 触器构成。
[0018] 优选技术方案，还包括遥控器，所述遥控器用于控制测量船的首次轨迹W及设定 目标点。
[0019] 优选技术方案，还包括设置在船体顶部的薄膜太阳能。
[0020] 优选技术方案，还包括与所述服务器交互的移动设备客户端。
[0021] 基于上述监控系统，本发明提出了一种水质多参数远程监控方法，包括如下步骤：
[0022] 步骤1，将执行器在水中合适的位置布置好；
[0023] 步骤2,手动控制遥控器，使得测量船沿水域行驶一圈，在行驶过程中确定若干个 监测的目标点，同时将目标点的位置信息记录下来并上传到服务器；
[0024] 步骤3,服务器根据测量船当前位置信息控制测量船的行驶方向，包括计算当前位 置与目标点的直线距离和方向角，再将方向角与磁北方向角对比得出船体的转向角，使的 巧慢船向靠近第i个目标航行;其中，i = 1，2，3…N，N为设置的目标点的个数；
[0025] 步骤4,延时10秒后再次执行步骤3;
[00%]步骤5，重复步骤4直至测量船自动到达第i个目标点；
[0027] 步骤6，停止行驶，进行水质监测，所述监测包括浅水区监测和深水区监测；
[00%]步骤7,将步骤6中监测的水质参数上传至服务器，服务器根据水质参数与预先设 定值对比进行水质调控；
[0029] 步骤8,重复步骤3至7,依次完成剩余目标点的水质监控;切断动力，对电池充电W 进行下一轮的监测。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0031 ] (1)克服传统检测终端固定分布，成本高、测量范围局限的缺点，移动测量水域内 多个点不同水层的水质情况。
[0032] (2)测量船具有GPS定位功能，补充了测量点的位置信息，有助于对区域内不同位 置的水质变化进行监控分析，细化控制，能够根据位置就近选择执行器。
[0033] (3)测量船具有学习功能，在首次设定后可W自动导航到各个目标点。
[0034] (4)可W根据不同的情况分区域控制不同增氧机工作。
[0035] (5)可通过手机在任何地方远程监控水质。
【附图说明】
[0036] 图1是本发明的测量装置示意图；
[0037] 图2是本发明的系统结构图；
[0038] 图3是本发明的程序流程图；
[0039] 图4是本发明的测量船自学习导航轨迹图；
[0040] 图5是本发明的手机客户端界面。
[0041 ]图6是驱动电路原理图。
【具体实施方式】
[0042] 本发明提出了一种自学习轨迹导航游戈式水质多参数远程监控系统，包括测量 船、服务器和执行装置。测量船由船体和位于船体上的测量装置组成，所述船体用于承载整 个测量装置的设备，为水上移动测量提供平台；所述测量装置一方面测量水质参数和船体 的位置信息、另一方面和服务器进行交互。所述服务器根据所述测量装置上传的信息来控 制船体移动W及水质调节。所述执行装置与所述测量装置交互，用于调节水质;执行装置包 括控制节点和执行器，执行器包括抽水累、排水累、水车式增氧机W及叶轮式增氧机，控制 节点位于控制柜内，用于控制执行器产生相应动作，控制节点由CC2530控制忍片连接继电 器、接触器构成，与执行器之间通过线缆连接实现对执行器的控制，控制柜可W安装在岸 边。当测量船运行到控制节点附近时该控制节点响应由测量船发出的控制指令，打开或关 闭对应的执行器。
[0043] 下面结合附图和具体实施例来对本发明作进一步说明。
[0044] 如图1和图2所示，位于测量船上的测量装置主要包括控制模块，信息采集模块，动 力输出模块，电源模块。
[0045] 控制模块由GPRS模块和CC2530模块构成，GPRS模块主要用于数据的远程传输与远 程控制，CC2530模块一方面通过GPRS模块和服务器交互、另一方面通过自带ZigBee模块分 别和遥控器、执行装置的控制节点交互，并进行现场控制。
[0046] 信息采集模块包括水质监测模块、GPS定位模块W及电子罗盘，水质监测模块由传 感器组构成，具体包括:抑传感器、巧光法溶解氧传感器、水位传感器，pH传感器用于获取水 质的pH值，巧光法溶解氧传感器用于获取水质的溶解氧和水溫;GPS定位模块用于获取船体 的经缔度信息；电子罗盘用于获取船体的磁北方向角。
[0047] 动力输出模块由左电机、右电机、驱动电路W及传动装置组成，通过驱动电路实现 对左电机、右电机W及传动装置的控制，通过控制左电机的转速和右电机的转速实现船体 水平行驶方向的调整，通过控制传动装置控制传感器组垂直方向移动，传动装置采用直流 电机。
[0048] 电源模块由两组裡电池构成，既能减轻整体重量又能增强测量船的续航能力。另 夕h船顶部贴附一层薄膜太阳能，结合太阳能控制器给裡电池充电。
[0049] 进一步如图2所