本发明属于环保领域，特别指一种多功能无人船的制作方法。
背景技术：
我国近年来随着城乡开发建设的快速发展，污染水体环境的问题十分突出，黑臭水体在不少地方都存在，这已经成为国家生态文明建设急需解决的问题。
随着无人技术的应用研究深入，国内外无人船技术近年来也取得较快发展。无人船技术涉及到水动力学、自动控制、信号处理、网络通信、传感器技术等多学科，具有较高的技术难度。2012年位于美国加州阿拉梅达的saildrone公司采用自动化无人船队提供海洋实时数据采集，船上有定制的传感器把检测到的数据传到陆地上，客户可用电脑通过公司客户端来操作实现实时测量，基本上能掌控所有实际运行，从码头出发、返航，并在繁忙水道上自主导航。国内现在也已经有水面船体搭载了一些传感器，如搭载单波束测深仪、小型侧扫声呐等仪器，进行水文流速信息搜集等。实施水文的标准化采样和在线监测，能避免传统人工监测的危险性和误操作，也解决了现有在线监测浮漂的架设难、维护难、成本高、覆盖面小等问题。但是既有水文参数在线测量功能又有对于污染水体原位修复功能的多功能无人船尚未见有相关报道。
技术实现要素：
本发明一种多功能无人船，搭载多种传感器和微纳米泡水处理装置，采用无线连接上位机的内置推进系统和控制系统，即具有流动水文站功能也具有流动水处理站的功能。多功能无人船结构如说明书附图1和表1所示，包括1船体、2船体加固部、3复合电池能源系统、4水文测量传感器系统、5船体推进动力系统、6远程控制系统、7微纳米泡水处理装置进水口、8微纳米泡水处理装置水汽混合出口、9摄像头云台、10避障装置、11微纳米泡水处理装置。
将多参数水文测量装置和微纳米泡水处理装置一体化的多功能无人船系统集成了gps导航、摄像头、以及ph值、水温、溶解氧等在线测量传感器，具有遥控自动跟踪控制功能。多功能无人船依靠与外界环境交互的传感器系统、导航系统、自动控制系统以及网络通讯系统，在海域或者淡水水体环境内有稳定的航行能力，具有实时监控自身的设备运行状况、感知外界信息、作出正确的决策并执行的能力。
本发明多功能无人船配置的在线水体原位生态修复装置是微纳米泡水处理专业设备11，该装置可产生50nm-30μm范围内的微纳米气泡，这种气泡上升速度是传统气泡的1/2000、在水中存在时间长、传质效果好，能使水体中的污染物质在气泡表层有效粘附上浮，同时抑制污染水体底层厌氧菌的有机质分解过程，实现水中污染物质的分离和水体的生态修复。考虑到常用的船用柴油机或柴油发电机能产生有害气体污染环境，本发明多功能无人船配置的能源供给系统采用不污染环境的复合电池能源系统3供电，为提高供电的持续时间，提高多功能无人船续航能力，采用由石墨烯基锂电池加超级电容器组成的复合电池供电系统。本发明多功能无人船配置的避障装置采用激光传感器系统，包括避障控制主板、gps、激光传感器，主控计算机和连接电缆。避障控制主板安装于避障装置10内部，分别与激光传感器和gps相连，gps天线安装于多功能无人船最高处，激光传感器安装在多功能无人船甲板前方，避障控制主板根据gps数据、激光数据确定障碍物的位置以及形状，并计算相应的可通行区域，将其传送给主控计算机，主控计算机控制无人船完成避障。本发明多功能无人船推进动力系统5采用采用避缠绕螺旋浆推进器，在船体后部左右侧各配置一个，通过遥控螺旋桨电机的转速和方向可以调节船体行进速度和行进方向。本发明多功能无人船的船体运动控制系统包括上位机和下位机，是将zigbee通信技术、gps卫星定位技术和gprs通信技术相结合，实现对多功能船的控制、导航以及对多个水文参数的在线监测和对于微纳米泡水处理装置的在线控制。本多功能无人船内置的控制装置由船体运动控制模块和信息采集部分组成。其中船体的运动控制部分核心芯片选用cc2530，将汇聚节点安置于船身远程控制系统6内，用于创建zigbee网络和控制船体推进动力系统5的螺旋桨左右电机的启停，将终端节点作为船的现场遥控器，通过zigbee网络遥控多功能船的运动，同时将cc2530协调器汇聚节点通过485串口连接gprs模块，接收远程的控制指令。信息采集部分又分为水文参数采集和地理信息采集，其中水文参数采集使用数字式的温度、溶解氧、ph值传感器等，地理信息采集使用gps定位模块，将传感器和gps定位模块通过rs485总线连接到gprs模块，再由gprs模块将数据传送给上位机服务器处理。服务器记录下多功能船的运动轨迹和所有测量目标点位置信息后，向多功能船发送指令，控制其按设定路线行进和进行水文参数采集；同时服务器将接收到的水文参数数据进行解析存入数据库，并且将数据发送给客户端，用于监视实时的水文参数变化和定位信息，并可根据需要发出指令，开启微纳米泡水处理装置进行污染水体的原位生态恢复，也可以远程控制多功能船修改其运动路线。本发明多功能无人船配置的控制系统电路板采用喷纳线路板制作方法制作。喷纳线路板是由喷印机直接在绝缘板上喷印微纳米导电膏，形成导电线路，不用覆铜板、不用水、不用腐蚀、不用感光显影，比覆铜板制作减少对于环境的污染。
附图说明
图1是多功能无人船结构示意图，其中1船体、2船体加固部、3复合电池能源系统、4水文测量传感器系统、5船体推进动力系统、6远程控制系统、7微纳米泡水处理装置进水口、8微纳米泡水处理装置水汽混合出口、9摄像头云台、10避障装置、11微纳米泡水处理装置；图2是多功能无人船远程控制系统框图，其中00为电源模块、01为gps定位模块、02为ph传感器及ph变送器、03为荧光法溶解氧传感器、04为运动控制模块、05为rs485总线、06为cc2530协调器及终端、07为zigbee网络、08为gprs-dtu模块、09为天线。
具体实施方式
一种多功能多功能无人船，由11部分组成，如说明书附图1和表2所示，主要组成包括包括1船体、2船体加固部、3复合电池能源系统、4水文测量传感器系统、5船体推进动力系统、6远程控制系统、7微纳米泡水处理装置进水口、8微纳米泡水处理装置水汽混合出口、9摄像头云台、10避障装置、11微纳米泡水处理装置。
主要性能指标如表2所示。船体1采用橡胶材料充气制作，长宽高为3*1.8*1.4m；复合电池能源系统3采用直流电源作为36v/750w直流电机驱动力；无人船远程控制参见图2，由上位机和下位机无人船内置的控制系统组成，无人船内置的控制系统由船体运动控制模块和信
表1
息采集部分组成。其中船体的运动控制部分核心芯片选用cc2530，将汇聚节点安置于船身远程控制系统6内，用于创建zigbee网络和控制船体推进动力系统5的螺旋桨左右电机的启停以及微纳米泡水处理装置11的开关，将终端节点作为船的现场遥控器，通过zigbee网络07遥控多功能船的运动，同时将06部件cc2530协调器汇聚节点通过05部件485串口连接08其中水文参数采集使用溶解氧传感器03、ph值传感器02等，地理信息采集使用gps定位模块01，将传感器和gps定位模块通过rs485总线连接到gprs模块，再由gprs模块将数据传送给上位机服务器处理，gps定位模块选择u-blox公司的第六代gps模块ne0-6m，其拥有多达50个接收器通道，具备快速的搜星及循迹能力，定位精度达2.5m。模块支持ttl
表2
串口输出，为了能够通过485总线通信，中间添加ttl转485的自转流向转换电路板。系统的软件设计由cc2530芯片控制驱动电机程序与遥控程序，服务器程序设计，android客户端程序3个部分组成。服务器既要记录多功能船的运动轨迹，计算出自动导航路径，又要定时发送采集传感器查询指令，记录水文参数的历史数据，还要与客户端之间进行数据交互。服务器以visualstudio2010为开发平台，服务器记录下多功能船的运动轨迹和所有测量目标点位置信息后，向多功能船发送指令，控制其按设定路线进行水文参数采集，同时，服务器将接收到的水文参数数据进行解析存入数据库，并且将数据发送给客户端，用于监视实时的水文参数变化和定位信息，并可根据需要发出指令，开启微纳米水处理装置进行污染水体的原位生态恢复，也可以远程控制多功能船修改其运动路线。
测试时将无人船放置于开阔的水库中，同时由安装有上位机监控中心软件的电脑给无人船发送控制命令。首先使其接通电源，主控板开启，无线模块初始化，然后打开上位机监控中心，设置完成之后进行无线连接，最后发送启动的控制命令，这时无人船能在水库中运动。同时上位机监控系统能实时接收到无人船发送回的gps定位和溶解氧、ph值水文参数等信息。无人船能够根据上位机监控系统发出来的控制指令进行运动和控制微纳米泡水处理装置的开闭，同时上位机监控中心也可以接收到无人船反馈回的数据。