基于Hadoop多节点式无人水文监测船系统的制作方法

本项目涉及一种无人水文监测船。本系统主要针对中小河流流域水文信息的监测和分析，提出以远程水文监测模块为核心，以无线传感模块节点为基础，构建中小河流流域监测区域的监测网络，结合BDS\GPS无人定位技术，实现对监测区域的远程实现监控，通过对远程数据的分析和处理，实现对远程水文信息的分析和预警，根据分析和预警结果提出相应的应用方案或指导性对策。

背景技术：
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1.国内研究现状：

我国的水文监测系统通过各种探测器，探测到水利的温度、湿度、风速、风向、雨量、水质、水流速、水量、视频图像或图片等数字化信息，通过GPRS通道，上传到在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。传输通信通道可以兼容GPRS、CDMA、3G、Internet或性能更优越的通讯形式。但是记录方式以模拟方式为主，就是数字方式记录也很难方便的输入计算机处理；数据处理基本靠人工处理判断，费时易错；水文信息采集、传输、处理的实时性和准确性较差，无法适应现代水文的需求。总之，我国水文监测技术还处于萌芽阶段。

2.国外研究现状：

无人船设计远距离推进动力技术，抗风浪技术等，其核心技术是远程控制技术，涉及无线通信技术，运动控制技术以及环境监测等技术。已经有了原型机能够完成远程遥控，水域侦查的任务，根据具体应用的不同可在原型机上安装相应的组件。综合国内外研究现状，还没有一个价格低廉，运动灵活，记录方式方便的专利产生，我们小组的作品便是针对这一现状，设计与制作了本项目。

技术实现要素：
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1.发明目的：

通过该系统跟踪水文水质的变化。通过检查对比上位机生成的数据，在监测系统某一节点数据发生异常时及时警告，安排人员到相应水域去处理水污染等可能出现的问题。

2.基本思路：

设计船体结构，搭载无线模块，构建监测区的监测网络，搭载BDS\GPS定位模块，对监测的 远程实时监控，通过对远程数据的分析和处理，实现对远程水文信息的分析和预警，并提出相应的应用方案或指导性对策。

3.创新点：

(1)基于Hadoop平台--实现大数据的处理，并进行一定阶段内数据的预测，将结果调度分配给用户。

(2)基于BDS/GPS双模定位系统--实现自导航监测，精准定位，极大节省了监测过程中消耗的人力物力。

(3)无线回传模块及摄像头--实现监测数据的实时回传。

(4)太阳能电池板提供动力--解决供能问题，提高续航能力。

4.技术关键：

无线通信技术；Hadoop技术：PC机数据接收和处理模块技术。

5.主要技术指标：

基于Hadoop平台结构化处理数据；基于BDS/GPS双模无人定位系统；基于多节点式的测量；采用太阳能电池板供电；摄像头实现远程监视。

6.作品的科学性先进性：

现在最先进的水文监测系统通过各种探测器，探测到水利的温度、湿度、风速、风向、雨量、水质、水流速、水量、视频图像或图片等数字化信息，通过GPRS通道，上传到在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。传输通信通道可以兼容GPRS、CDMA、3G、Internet或性能更优越的通讯形式。但是价格普遍较贵，系统的载体灵活性很差，记录数据的方式还需优化。综合当前先进技术，我们设计了一个价格低廉，运动灵活，记录方式方便的系统，设计并制作了本项目。由于本项目制作成本低廉，并且适合中小型河流湖泊使用，通过市场分析，预计鱼塘主的购买量会占据主导地位，由于其低廉的价格，是鱼塘主等小资本阶层会普遍接受的，可被用于测量鱼塘小池不同深度的水温以及空气温度，这样才便于比较分析不同水层随气温的变化特征，为鱼的养殖做好水温调控和科学养殖管理提供科学依据。

7.该作品适用范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测；

运用BDS/GPS双模卫星定位系统，定位精度高，误差小。相对于水工测量中，利用全站仪来确定水面上一点，再施工放样要更加精确，避免了人为读数的误差。水文监测实现无人操控，具有很大的应用前景。作品将从如下几个方面分析它的市场优势及经济效益；

(1)监测指标记录更加准确，应用价值高。

(2)利用该种监测器测量更加灵活多变，突破因水域特殊对人工采集水样的限制。

(3)水利部门可在一艘母船上，同时携带若干个该种监测器，实现对同一河流，不同位置，多种水质监测指标的测量，减少人力物力。

(4)本项目小巧灵便，适用于多种复杂水域，续航能力强，使用周期长，具有良好的经济效益。

(5)本项目制作成本低廉，适合中小型河流湖泊使用，通过市场分析，预计鱼塘主的购买量会占据主导地位，由于其低廉的价格，是鱼塘主等小资本阶层会普遍接受的，可被用于测量鱼塘水池不同深度的水温以及空气温度，这样才便于比较分析不同水层随气温的变化特征，为鱼的养殖做好水温调控和科学养殖管理提供科学依据。

附图说明：

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构原理图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的数据接收终端的正视图。

图4是本发明的正视图。

图5是本发明的数据接收终端显示屏图。

具体实施方式：

打开图3中的数据接收终端的电源，即打开了无线摄像头的显示屏和水文数据的显示屏的电源开关：终端引出一个串口线，连接到电脑上，采集数据并保留历史数据。再将图4中的水文监测船放于要监测水域中，通过自导航系统来操作让其行驶到制定监测的地点，测量水文数据。最后传回到数据接收终端，在图5的显示屏上显示数据。