一种无人船定点巡航水质采样系统的制作方法

本实用新型涉及水质监测技术领域，具体涉及一种无人船定点巡航水质采样系统。

背景技术：

我国水资源总量约为28000亿立方米，而人均却只有约2300立方米，只占世界人均拥有量的1/4，居121位，是13个贫水国之一。目前中国有近半的城市缺水，而我国污水、废水排放量每天约为108立方米，一项调查显示，全国目前已有82％的江河湖泊受到不同程度的污染，每年由于水污染造成的经济损失高达377亿元，因而对水质的监测有着重大意义。但是，目前我国水质监测主要是以人工采样后实验室分析、卫星遥感分析以及水质自动监测站等方法为主。对于大型湖泊等水域不易进行多点监测，过于耗费人力物力并且存在着资源消耗多、采样耗时久等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无人船定点巡航水质采样系统，该系统能够实现多个目标监测点的自动巡航，水质指标的自动采集，以及数据的无线传输等功能，有效提高了水质监测的覆盖面，节省了人力成本。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种无人船定点巡航水质采样系统，包括水质采集模块、运动传感器模块、GPS模块、无线传输模块、处理器模块、电源模块和远端监控中心，其中，所述处理器模块分别与所述水质采集模块、运动传感器模块、GPS模块、无线传输模块和电源模块相连接；所述电源模块分别与所述水质采集模块、运动传感器模块、GPS模块和无线传输模块相连接；所述处理器模块通过所述无线传输模块与所述远端监控中心相连接；

所述传感器模块包括水质检测传感器，无人船到达预定位置后通过所述水质检测传感器自动采集水质多项指标并传输给所述处理器模块；所述水质检测传感器为FiveProbeSensor多参数智能数字化传感器；

所述运动传感器模块获取无人船的姿态信息；所述运动传感器模块采用型号为MPU6050的可测量三轴角速度和三轴加速度的高精度芯片；

所述GPS模块获取无人船的定位信息；所述GPS模块采用北斗双定位S1216模块；

所述无线传输模块采用WLK01L39无线通信器；

所述处理器模块将收到的数据进行封装处理，通过所述无线传输模块发送给远端监控中心；所述处理器模块采用STM32F103ZET6微处理器芯片；

所述电池模块采用大容量12V锂聚合物电池。

优选地，所述水质多项指标为溶解氧、酸碱度、温度、盐度或者电导率。

本实用新型的工作原理：

用户预先设定无人船的巡航轨迹与目标监测点，运动传感器模块实时获取无人船的姿态信息，保持无人船的平稳航行，GPS模块将无人船的定位信息并传输给处理器模块，处理器模块将无人船的实时定位信息与预先设定的巡航轨迹进行对比，从而实时调整无人船的方向与速度；到达目标监测点后，传感器模块的水质检测传感器会自动采集水质多项指标，并通过无线传输模块发送给远端监控中心，供用户查看分析。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)本实用新型能够实现多个目标监测点的自动巡航，水质多项指标的自动采集，以及数据的无线传输等功能，有效提高了水质监测的覆盖面，节省了人力成本；

(2)本实用新型设计合理、实用性强，采用STM32F103ZET6高性能嵌入式处理器，该处理器处理无人船航行姿态数据及时，响应速度快，对节点数据处理速度快；

(3)本实用新型可以同时测量水质酸碱度、溶解氧、电导率、温度、浊度、氨氮等多项水质安全指标，还配备了拓展RS-485接口供其他类型传感器使用，可以根据实际需要替换不同的传感器，全面适应不同场合水质监测的需要；

(4)本实用新型可以实现无人船的多目标点的定点巡航，自动到达预先设定的目标监测点进行采样，运动传感器模块采用六轴运动传感器MPU6050，该传感器具备低功耗特点，该传感器角速度检测范围根据不同精度，具有±250°/sec、±500°/sec、±1000°/sec和±2000°/sec几种检测范围，加速度检测范围根据不同精度，具有±2g、±4g、±8g和±16g几种检测范围，可以实现无人船姿态实时精确检测。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的处理器模块电路组成原理图；

图3为本实用新型的无线模块与处理器模块接口电路原理图；

图4为本实用新型的GPS模块与处理器模块接口电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1～4所示，一种无人船定点巡航水质采样系统，包括水质采集模块、运动传感器模块、GPS模块、无线传输模块、处理器模块、电源模块和远端监控中心，其中，所述处理器模块分别与所述水质采集模块、运动传感器模块、GPS模块、无线传输模块和电源模块相连接；所述电源模块分别与所述水质采集模块、运动传感器模块、GPS模块和无线传输模块相连接；所述处理器模块通过所述无线传输模块与所述远端监控中心相连接。

所述传感器模块包括水质检测传感器，无人船到达预定位置后通过所述水质检测传感器自动采集水质的多项指标并传输给所述处理器模块，所述水质的多项指标为溶解氧、酸碱度、温度、盐度或者电导率；所述水质检测传感器为FiveProbeSensor多参数智能数字化传感器。

所述运动传感器模块获取无人船的姿态信息；所述运动传感器模块采用型号为MPU6050的可测量三轴角速度和三轴加速度的高精度芯片。

所述GPS模块获取无人船的定位信息；所述GPS模块采用北斗双定位S1216模块。

所述无线传输模块采用WLK01L39无线通信器；具体来说，如图3所示，无线传输模块采用WLK01L39无线通信器，配置WLK01L39为正常收发模式，可以通过串口与处理器模块实现数据收发通信，图3为无线传输模块与处理器模块的连接电路原理图。

所述处理器模块将收到的数据进行封装处理，通过所述无线传输模块发送给远端监控中心；所述处理器模块采用STM32F103ZET6微处理器芯片；具体来说，如图2所示，处理器模块以STM微处理器为核心，具有上电复位以及手动按键复位功能，晶振电路为系统提供所需的时钟，所有的数据处理，任务调度以及功能协调都是借由此模块实现，图2为处理器模块电路组成原理图，由STM32F103ZET6及其外围电路组成。

所述电池模块采用大容量12V锂聚合物电池。

用户预先设定无人船的巡航轨迹与目标监测点，运动传感器模块实时获取无人船的姿态信息，保持无人船的平稳航行，GPS模块将无人船的定位信息并传输给处理器模块，处理器模块将无人船的实时定位信息与预先设定的巡航轨迹进行对比，从而实时调整无人船的方向与速度；到达目标监测点后，传感器模块的水质检测传感器会自动采集水质的多项指标，并通过无线传输模块发送给远端监控中心，供用户查看分析。

本实用新型能够实现多个目标监测点的自动巡航，水质指标的自动采集，以及数据的无线传输等功能，有效提高了水质监测的覆盖面，节省了人力成本；设计合理、实用性强，采用STM32F103ZET6高性能嵌入式处理器，该处理器处理无人船航行姿态数据及时，响应速度快，对节点数据处理速度快；本实用新型可以同时测量水质酸碱度、溶解氧、电导率、温度、浊度、氨氮等多项水质安全指标，本实用新型还配备了拓展RS-485接口供其他类型传感器使用，可以根据实际需要替换不同的传感器，全面适应不同场合水质监测的需要；可以实现无人船的多目标点的定点巡航，自动到达预先设定的目标监测点进行采样，运动传感器模块采用六轴运动传感器MPU6050，该传感器具备低功耗特点，该传感器角速度检测范围根据不同精度，具有±250°/sec、±500°/sec、±1000°/sec和±2000°/sec几种检测范围，加速度检测范围根据不同精度，具有±2g、±4g、±8g和±16g几种检测范围，可以实现无人船姿态实时精确检测。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。