本发明涉及水质监测技术领域，尤其是一种基于地理信息的自动巡航水质监测系统。
背景技术：
水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。近年来，对水产养殖水域的环境监测大多采用自动监测的方式。然而，目前大部分水质自动监测系统存在布线困难、成本高和不够灵活等问题，而且大多水质自动监测系统为固定式的测量系统，单点测量能监测的范围有限，多点测量则成本高，推广普及困难。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于地理信息的自动巡航水质监测系统，能够进行多点移动测量。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于地理信息的自动巡航水质监测系统，包括监测船和远程服务器，所述监测船包括船体、船体驱动模块、水质参数采集模块、gps定位模块、无线通讯模块和主控模块，所述主控模块与船体驱动模块、水质参数采集模块和gps定位模块电连接，所述远程服务器通过所述无线通讯模块与所述主控模块通信连接；所述远程服务器用于向所述主控模块发送携带目标位置数据的监测指令；所述主控模块用于根据所述监测指令控制所述gps定位模块实时获取船体的当前位置数据，根据所述当前位置数据和所述目标位置数据规划巡航路线，并控制所述船体驱动模块驱动所述船体按照所述巡航路线移动；所述主控模块还用于在所述船体到达目标位置时，控制所述水质参数采集模块采集水质参数数据，将所述水质参数数据与所述目标位置数据相绑定生成水质监测数据，并将所述水质监测数据和实时获取的所述船体的当前位置数据发送至所述远程服务器；所述远程服务器还用于记录所述水质监测数据，并根据所述实时获取的所述船体的当前位置数据生成监测船的运动轨迹。
优选的，还包括移动客户端，所述远程服务器还用于将所述水质监测数据和所述运动轨迹发送至移动客户端，以便所述移动客户端能够查看所述水质监测数据和所述运动轨迹。
优选的，所述主控模块包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于根据所述监测指令控制所述gps定位模块实时获取船体的当前位置数据，根据所述当前位置数据和所述目标位置数据规划巡航路线，并控制所述船体驱动模块驱动所述船体按照所述巡航路线移动；所述第二控制器用于在所述船体到达目标位置时，控制所述水质参数采集模块采集水质参数数据，将所述水质参数数据与所述目标位置数据相绑定生成水质监测数据，并将所述水质监测数据和实时获取的所述船体的当前位置数据发送至所述远程服务器。
优选的，所述第一控制器和第二控制器均为单片机。
优选的，所述水质参数采集模块包括温度传感器、溶解氧传感器和ph值传感器，所述温度传感器、溶解氧传感器和ph值传感器均安装于所述船体底部，所述水质参数数据包括ph值数据、含氧量数据和水温数据。
优选的，所述无线通讯模块为gsm模块。
优选的，所述船体为双体式船体，所述船体驱动模块包括驱动芯片、驱动电路、第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机安装在所述船体尾部，所述驱动芯片具有第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端、第四信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端和第四信号输出端，所述驱动电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第一电阻、第二电阻、第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管和第四发光二极管，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管的负极均连接驱动电压，所述第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管的正极均接地，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管的正极与所述第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管的负极分别一一对应连接；所述第一信号输出端连接第一二极管的正极、第一电阻的一端和第一电机的第一输入端，所述第二信号输出端连接第二二极管的正极和第一电机的第二输入端，所述第三信号输出端连接第三二极管的正极和第二电机的第一输入端，所述第四信号输出端连接第四二极管的正极、第二电阻的一端和第二电机的第二输入端；所述第一电阻的另一端连接第一发光二极管的负极和第二发光二极管的正极，所述第一发光二极管的正极和第二发光二极管的负极连接第一电机的第二输入端；所述第二电阻的另一端连接第三发光二极管的正极和第四发光二极管的负极，所述第三发光二极管的负极和第四发光二极管的正极连接第二电机的第一输入端。
优选的，所述绝缘透明机柜上还设有用于控制每一线路启动或停止测试的启停按钮。
优选的，所述第一电机和第二电机为高速微型直流电机。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明能够进行自动巡航，完成测量任务，从而能够进行多点移动测量，提高了监测范围和监测的灵活性，降低了监测成本，具有体积小、易操作、使用便捷、低成本以及抗干扰性强等特点。
附图说明
图1是本发明实施例的基于地理信息的自动巡航水质监测系统的架构示意图。
图2是图1所示的自动巡航水质监测系统的船体驱动模块的原理示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，在本发明实施例中，基于地理信息的自动巡航水质监测系统包括监测船10和远程服务器20，监测船10包括船体(图未示)、船体驱动模块12、水质参数采集模块13、gps定位模块14、无线通讯模块15和主控模块16。主控模块16与船体驱动模块12、水质参数采集模块13和gps定位模块14电连接，远程服务器20通过无线通讯模块15与主控模块16通信连接。
在本实施例中，无线通讯模块15优选为gsm模块。
远程服务器20用于向主控模块16发送携带目标位置数据的监测指令；
主控模块16用于根据监测指令控制gps定位模块14实时获取船体的当前位置数据，根据当前位置数据和目标位置数据规划巡航路线，并控制船体驱动模块12驱动船体按照巡航路线移动。
主控模块16还用于在船体到达目标位置时，控制水质参数采集模块13采集水质参数数据，将水质参数数据与目标位置数据相绑定生成水质监测数据，并将水质监测数据和实时获取的船体的当前位置数据发送至远程服务器20。
远程服务器20还用于记录水质监测数据，并根据实时获取的船体的当前位置数据生成监测船的运动轨迹。其中，远程服务器20可以将原始水质监测数据显示在数据框里。为了提高定位的精度，在软件设计时采用卡尔曼滤波器对接收的数据进行过滤，过滤掉远程服务器20接收到的不规则数据，该方式具有移植性好、操作简单、成本低等优点；对处理后的数据进行相对误差和方差误差分析，并将卡尔曼滤波器处理后的数据和误差分析结果通过用户交互界面同步显示。
为了便于及时发布和随时查看水质情况，在本实施例中，自动巡航水质监测系统还包括移动客户端30，远程服务器20还用于将水质监测数据和运动轨迹发送至移动客户端30，以便移动客户端30能够查看水质监测数据和运动轨迹。
主控模块16包括第一控制器161和第二控制器162，第一控制器161用于根据监测指令控制gps定位模块14实时获取船体的当前位置数据，根据当前位置数据和目标位置数据规划巡航路线，并控制船体驱动模块12驱动船体按照巡航路线移动。第二控制器162用于在船体到达目标位置时，控制水质参数采集模块13采集水质参数数据，将水质参数数据与目标位置数据相绑定生成水质监测数据，并将水质监测数据和实时获取的船体的当前位置数据发送至远程服务器20。具体地，第一控制器161和第二控制器162可以均为单片机，第一控制器161和第二控制器162可以是开源的arduino单片机，arduino是一种开源的单片机控制器，它使用atmelavr单片机，采用基于开放源代码的软硬件平台，构建开放源代码的simplei/o接口板，使用java、c语言的processingwiring开发环境，开发环境和开发语言简单、易理解。第一控制器161和第二控制器162之间可以采用spi串行外接口进行通信。
水质参数采集模块13包括但不限于温度传感器、溶解氧传感器和ph值传感器，温度传感器、溶解氧传感器和ph值传感器均安装于船体底部，水质参数数据包括但不限于ph值数据、含氧量数据和水温数据。
参见图2，在本实施例中，船体为双体式船体，船体驱动模块12包括驱动芯片121、驱动电路122、第一电机123和第二电机124，第一电机123和第二电机124安装在船体尾部，驱动芯片121具有第一信号输入端in1、第二信号输入端in2、第三信号输入端in3、第四信号输入端in4、第一信号输出端out1、第二信号输出端out2、第三信号输出端out3和第四信号输出端out4，驱动电路122包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8、第一电阻r1、第二电阻r2、第一发光二极管dr1、第二发光二极管dr2、第三发光二极管dr3和第四发光二极管dr4，第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4的负极均连接驱动电压，第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8的正极均接地，第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4的正极与第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8的负极分别一一对应连接；第一信号输出端out1连接第一二极管d1的正极、第一电阻r1的一端和第一电机123的第一输入端，第二信号输出端out2连接第二二极管d2的正极和第一电机123的第二输入端，第三信号输出端out3连接第三二极管d3的正极和第二电机124的第一输入端，第四信号输出端out4连接第四二极管d4的正极、第二电阻r2的一端和第二电机124的第二输入端；第一电阻r1的另一端连接第一发光二极管dr1的负极和第二发光二极管dr2的正极，第一发光二极管dr1的正极和第二发光二极管dr2的负极连接第一电机123的第二输入端；第二电阻r2的另一端连接第三发光二极管d3的正极和第四发光二极管d4的负极，第三发光二极管d3的负极和第四发光二极管d4的正极连接第二电机124的第一输入端。
驱动芯片121可以选用型号为l298n的双h桥直流电机驱动芯片。
第一信号输入端in1、第二信号输入端in2、第三信号输入端in3、第四信号输入端in4接收第一控制器161的输入，其中，第一信号输入端in1和第二信号输入端in2作为第一电机123的正转驱动信号输入端和反转驱动信号输入端，第三信号输入端in3和第四信号输入端in4作为第二电机124的正转驱动信号输入端和反转驱动信号输入端。第一电机123和第二电机124可以采用高速微型直流电机，在额定电压下最高转速可达到2000转以上，第一电机123和第二电机124相互配合可以完成船体的前行和转向等动作。
通过上述方式，本发明实施例的基于地理信息的自动巡航水质监测系统通过采用地理信息技术、gps定位技术、单片机控制技术以及gprs通信技术相结合并采用监测船进行自动巡航来实现对水质的实时精准监测，从而能够进行多点移动测量，提高了监测范围和监测的灵活性，降低了监测成本，具有体积小、易操作、使用便捷、低成本以及抗干扰性强等特点
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。