专利名称：水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，通过水下机器人多参数检测，检测的数据无线传输到水上PC基站，水体中各经纬度的水质参数经分析后，以三维图形的形式标注并显示出来，有助于数据分析和处理。
背景技术：
随着工业技术的迅猛发展，环境污染问题日益严重，水资源的保护问题成为社会发展中不可忽略的问题之一。水质检测是水资源保护的重要环节。国内现有的水质检测设备主要是:浮标式检测系统和应急自动检测车(船)系统。浮标式检测系统采用浮标观测技术，可以定点全天候、连续、定点观测浮标周边区域的水质参数，并实时将数据传输到岸。应急自动检测车(船)系统是一种可移动的现场水质检测设备，根据环境需要而行驶到固定点检测水质。但是从当前应用现状看，浮标式水质检测范围有限，灵活性比较低。而且长期的定点检测致使浮标底座滋长杂物，影响测量精度。车(船)载式水质检测成本较高，需要投资大量的人力物力，而且实时性要求也比较低。因此迫切需要一种可以灵活测试水质参数的系统。
实用新型内容实用新型目的:本实用新型提出一种简单实用的水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，不仅解决了以上不足，而且结合基站和无线传输技术，实时以图像的形式形象地显示水体各个经纬度的水质参数，以便进一步数据分析。技术方案:一种水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，包括用于数据的发送和接收的PC基站，内嵌导航和多个传感器装置的水下机器人(AUV)设备，以及用于多个检测点传递数据的无线通信网络；所述PC基站，通过GPS卫星信号接收器接收卫星地图，通过无线通信网络接收水质参数和水下机器人设备的经纬度信息；PC基站初始化水下机器人设备在测试区域的航线、航速和定点测试时间数据，并通过无线串口将所述初始化数据上载到水下机器人设备的内置计算机上；PC基站通过无线通信网络获得的水下水质参数信息，并通过计算机上直观显示水质参数信息；所述水下机器人设备包括内置计算机、多普勒测速仪、指南针、侧扫声纳、多传感器采集系统等，是水下导航和水质参数测定的核心单元；所述内置计算机接收到PC基站发来的初始化数据后，告知侧扫声纳，侧扫声纳结合多普勒测速仪、指南针对水下机器人设备进行水下导航到相应的经纬度，进行设定点的水质参数测试；所述多传感器采集系统采集水质参数，并且匹配到相应的经纬度，将匹配结果送到水下机器人设备的内置计算机；当水下机器人设备浮出水面测下一个测试点之前，水下机器人设备将此刻测试点的匹配结果通过无线通信网络发送到PC基站，然后开始测试下一个点，依次循环下去，直到测试完所有的点，回归到初始化的地点，停止执行任务。[0008]所述水下机器人设备的头顶配备了天线和调制解调器；内置计算机将接收的数据传送给调制解调器，再通过天线以无线电波的形式发送到PC基站。所述水质参数包括水温、浊度、蓝绿藻、叶绿素a、溶解氧、PH、0RP。所述多传感器采集系统上设有自动清洗装置。有益效果:与现有技术相比，本实用新型所提供的水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，具有如下优点:①PC基站可以预先设定需要检测的点，并且在该点的水面及垂直以下90米的水质参数均可测试到；②水下机器人放到水中，通过GPS自动导航到设定的监测点，尤其是具有挑战性的自然环境也不影响其执行任务，因此是以最低的成本和最小的个人风险获取最高分辨率的数据；③多传感器融合技术，对水温、浊度、蓝绿藻、叶绿素a、溶解氧、PH、ORP等数据能有效获取和处理，传送的机器人内置计算机。多源传感器还配备了自动清洗系统，可以定时清理在传感器探头的污染物，提高了测试的灵敏度；④AUV导航分为水上和水下两种情形。水上导航主要通过GPS，水下导航借助于侧扫声纳、多普勒测速仪、指南针三者协调获得当前AUV的经纬度。
图1为本实用新型实施例的结构框架图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。如图1所示:水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，包括用于数据的发送和接收的PC基站2，内嵌导航和多个传感器装置的水下机器人5设备，以及用于多个检测点传递数据的无线通信网络；PC基站2，通过GPS卫星信号接收器4接收卫星地图，通过无线通信网络接收水质参数和水下机器人5设备的经纬度信息；PC基站2初始化水下机器人5设备在测试区域的航线、航速和定点测试时间一系列数据，并通过无线串口将所述初始化数据上载到水下机器人5设备的内置计算机上；PC基站2通过无线通信网络获得的水下水质参数信息，并通过计算机上直观显示水质参数信息；水下机器人5设备的头顶配备了天线和调制解调器6 ;内置计算机将接受的数据传送给调制解调器6，再通过天线以无线电波的形式发送到PC基站2。水下机器人5设备包括内置计算机7、多普勒测速仪8、指南针、侧扫声纳9、多传感器采集系统等，是水下导航和水质参数测定的核心单元；内置计算机7接收到PC基站2发来的初始化数据后，告知侧扫声纳9，侧扫声纳9结合多普勒测速仪8、指南针对水下机器人5设备进行水下导航到相应的经纬度；多传感器采集系统上设有自动清洗装置，可以定时清理在传感器探头的污染物，提高了测试的灵敏度；多传感器采集系统采集水温、浊度、蓝绿藻、叶绿素a、溶解氧、PH、ORP等水质参数，并且匹配到相应的经纬度，将匹配结果送到水下机器人5设备的内置计算机7 ;当水下机器人5设备浮出水面测下一个测试点之前，水下机器人5设备将此刻测试点的匹配结果通过无线通信网络发送到PC基站2，然后开始测试下一个点，依次循环下去,直到测试完所有的点，回归到初始化的地点,停止执行任务。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，其特征在于:包括用于数据的发送和接收的PC基站，内嵌导航和多个传感器装置的水下机器人设备，以及用于多个检测点传递数据的无线通信网络； 所述PC基站，通过GPS卫星信号接收器接收卫星地图，通过无线通信网络接收水质参数和水下机器人设备的经纬度信息；PC基站初始化水下机器人设备在测试区域的航线、航速和定点测试时间数据，并通过无线串口将所述初始化数据上载到水下机器人设备的内置计算机上；PC基站通过无线通信网络获得的水下水质参数信息，并通过计算机上直观显示水质参数信息； 所述水下机器人设备包括内置计算机、多普勒测速仪、指南针、侧扫声纳、多传感器采集系统；所述内置计算机接收到PC基站发来的初始化数据后，告知侧扫声纳，侧扫声纳结合多普勒测速仪、指南针对水下机器人设备进行水下导航到相应的经纬度，进行设定点的水质参数测试；所述多传感器采集系统采集水质参数，并且匹配到相应的经纬度，将匹配结果送到水下机器人设备的内置计算机；当水下机器人设备浮出水面测下一个测试点之前，水下机器人设备将此刻测试点的匹配结果通过无线通信网络发送到PC基站，然后开始测试下一个点，依次循环下去，直到测试完所有的点，回归到初始化时设定的停留地点，完成任务。
2.如权利要求1所述的水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，其特征在于:所述水下机器人设备的头顶配备了天线和调制解调器；内置计算机将接收的数据传送给调制解调器，再通过天线以无线电波的形式发送到PC基站。
3.如权利要求1所述的水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，其特征在于:所述多传感器采集系统上设有自动清洗装置。
专利摘要本实用新型公开一种水质多参数水下三维分布检测与标注及数据分析系统，包括用于数据的发送和接收的PC基站，内嵌导航和多个传感器装置的水下机器人设备，以及用于多个检测点传递数据的无线通信网络；PC基站，通过GPS卫星信号接收器接收卫星地图，通过无线通信网络接收水质参数和水下机器人设备的经纬度信息；PC基站初始化水下机器人设备在测试区域的航线、航速和定点测试时间数据，并通过无线串口将所述初始化数据上载到水下机器人设备的内置计算机上；PC基站通过无线通信网络获得的水下水质参数信息，并通过计算机上直观显示水质参数信息；水下机器人设备包括内置计算机、多普勒测速仪、指南针、侧扫声纳、多传感器采集系统。
文档编号G01N33/18GK203053954SQ201220398688
公开日2013年7月10日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者顾慧, 王慧斌, 沈洁, 王鑫, 徐立中 申请人:河海大学