用于水产养殖业的水下检测机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其是涉及用于水产养殖业的水下检测机器人。

背景技术：

随着人民生活水平的提高，对水产品的产量迅速增长，我国水产养殖业对水体检测、网箱漏洞检测、水污染检测预警以及水产计量等方面的需求正在逐步增大，但长期粗放型养殖方式下的人工定点取样、检测的方式工作量很大，从而无法做到对天气变化、水污染、疫病、水上异常事件的及时反馈预警，无法提供对供气供养和收获期的准确判断。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了用于水产养殖业的水下检测机器人，包括微控制器、水下运动机构、无线网络接口模块、水下摄像机、水下传感器组、水样采集机构和水样保存机构；水样采集机构采集所在区域的水样，然后传送到水下传感器组进行检测分析和数据提取；检测分析结果数据通过微控制器与无线网络接口模块，传输到位于陆地的控制服务器；水产计量装置通过接收并分析来自水下摄像机的实时图像，得到所在水域的水产数量、尺寸、颜色与成熟度信息；作业策略输入装置可用于输入所需检测路线以及水下各处的检测项信息，以达到高效率和移动式检测水体水温、化学成分、微生物和毒素，提高水下作业速度以及实时分析提取数据的技术目的。

本实用新型的用于水产养殖业的水下检测机器人，包括微控制器，以及连接在其上的水下运动机构、无线网络接口模块、水下摄像机、水下传感器组和水样保存机构，无线网络接口模块通过无线网络与控制服务器通讯连接；水下传感器组,还通过管道连接水样采集机构；其中：水样采集机构，采集所在区域的水样，然后传送到水下传感器组进行检测分析和数据提取；水样保存机构，用于采集并储存水下各处的水体样本；微控制器，通过无线网络接口模块将所采集的水下传感器数据和视频图像传输到位于陆地的控制服务器。

进一步地，水下检测机器人还包括水产计量装置，水产计量装置与水下摄像机和微控制器相连接；其中：水产计量装置，通过接收并分析来自水下摄像机的实时图像，得到所在水域的水产数量、尺寸、颜色与成熟度信息，然后传送到微控制器。

进一步地，水下传感器组包括水温传感器、化学成分分析装置、菌落分析装置和网箱检测传感器，其中：

化学成分分析装置，用于分析得到水域的盐度、pH值、含氧量以及氮化合物、磷化合物和钾化合物的浓度；

菌落分析装置，用于分析得到水体细菌、藻类和浮游生物的浓度与密度数据，网箱检测传感器用于检测网箱网眼和漏洞。

进一步地，水下检测机器人还包括作业策略输入装置，作业策略输入装置与控制服务器相连接。

进一步地，作业策略输入装置，提供输入水下检测机器人的检测路线以及水下各处的检测项信息，所输入的检测路线信息用于控制水下检测机器人的水下运动机构在水下运动轨迹，所输入的检测项信息控制水下传感器组在水下各处的工作状态。

进一步地，作业策略输入装置的输入操作界面为键盘、鼠标和触控屏的任意组合。

本实用新型具有如下有益效果：

首先，本实用新型采用水下运动机构，在覆盖大片水域的情况下只需要一套传感器和视频采集器，并包含水样保存机构，以便将水体样本保存以便上岸后进一步分析验证，从而大幅提高了大面积水体采样、检测、分析的作业效率，为灾害发现、处置以及施工时间点判断提供充分数据和预留时间；

其次，本实用新型包含无线网络接口模块，在水下采样、检测和分析的同时能向陆地的控制中心服务器实时发送过程数据和视频，做到随时监控、存储和接近实时的预警判断；

最后，本实用新型包含用于水产计量装置，在采样分析作业过程中实时计算水产的数量、尺寸、颜色与成熟度信息，从而为给料、供氧、调整养殖密度以及预测收获期提供重要数据参考。

附图说明

图1是用于水产养殖业的水下检测机器人的组成结构示意图，

图2是用于水产养殖业的水下检测机器人的水下传感器组的组成结构示意图。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

本实用新型的用于水产养殖业的水下检测机器人，其组成结构如图1的100所示，包括微控制器101、水下运动机构102、无线网络接口模块103、水下摄像机104、水下传感器组105、水样采集机构106和水样保存机构107。上述机构都具有防水设计，防水方式包括注塑、橡胶圈以及涂漆等。微控制器为单片机、微型计算机等运算单元；水下运动机构是水下电动机，可在微控制器的控制指令下按照前后左右、上浮、下沉等逻辑运动；水下实时位置的提取有多种方式，常用方式包括RFID、无线电定位，所在深度可通过水压检测或者超声波雷达获得。

无线网络接口模块103包括低频无线电通信以及超声波通信，由于通信频率较低，因而只能实现较低速度的数据传输；与之相对应的，控制服务器一侧具有相同通讯体制的无线网络接口模块。

实施例1

水下检测机器人100的无线网络接口模块103通过无线网络200，与控制服务器300相连接。微控制器101分别与水下运动机构102、无线网络接口模块103、水下摄像机104、水下传感器组105以及水样保存机构107相连接，述连接的接口包括USB接口、RS232串口、CAN总线接口以及以太网接口；水下传感器组105与水样采集机构106具有管道相连接，水样采集机构106采集的水样进入专用检测容器后，通过管道逐个输送到水下传感器组各自所需的检验台、检验管道和盛放器皿。

具体地说，水样采集机构106采集机器人所在区域的水样，然后通过管道传送到水下传感器组105进行检测分析和数据提取；微控制器101通过无线网络接口模块103，将所采集的水下传感器组数据和视频图像传输到位于陆地的控制服务器300；通过无线网络接口模块，在水下采样、检测和分析的同时能向陆地的控制中心服务器实时发送过程数据和视频，做到随时监控、存储和接近实时的预警判断，不漏过任何水下细节以及事后补救分析。

水样保存机构107用于采集并储存水下各处的水体样本，各处水体样本放置到不同的专用存储容器内，以便上岸后进一步分析验证。

本实用新型采用了防水的水下运动机构，在覆盖大片作业水域的情况下只需要一套传感器和视频采集器，从而大幅提高了大面积水体采样、检测、分析的作业效率和降低运行成本，为灾害发现、处置以及给料、供氧、收获等关键时间点提供充分数据和预留时间。

水下传感器组105的组成结构如图2，包括水温传感器1051、化学成分分析装置1052、菌落分析装置1053和网箱检测传感器11054，其中：水温传感器1051用于采集机器人所在区域水温；化学成分分析装置1052用于分析得到水域的盐度、pH值、含氧量、氮化合物、磷化合物、钾化合物以及各种常见化学毒素浓度，上述化学分析数据均与水产生长直接相关；菌落分析装置1053用于分析得到水体细菌、藻类和浮游生物的浓度与密度数据，此数据尤其用于提供水产的食物来源、生物群落平衡、传染病检测以及防范赤潮、富营养化等极端问题分析所需数据；网箱检测传感器1054用于检测网箱网眼和漏洞，此传感器对于水下动物养殖防范逃逸具有积极意义。

实施例2

在一种更优的实施例中，如图1中，水下检测机器人100还包括水产计量装置108，水产计量装置108与水下摄像机104、微控制器101相连接，水产计量装置108与水下摄像机104之间具有以太网连接或视频电缆连接，水产计量装置108与微控制器101具有USB连接或以太网连接；其用途为：水产计量装置108通过接收并计算分析来自水下摄像机104的实时图像，得到所在水域的水产数量、尺寸、颜色与成熟度信息，然后传送到微控制器101。

对水下视频的计算分析过程需针对每种水产独立设计不同的识别分析算法，不同算法之间具有相互独立的组件关系：1）、不同水产识别分析算法继承共同软件接口，并具有各自独特的识别标记；2）、水产计量装置的应用程序可根据水产识别标记，调用所需的水产识别算法进行后续的水产计量过程；3）、水产识别分析算法可根据需要进行定制化的裁减和增殖，以及根据识别的水产种类进行额外计费和服务计费。

通过在采样分析作业过程中实时计算计量水产的数量、尺寸、颜色与成熟度信息，从而为给料、供氧、调整养殖密度以及预测收获期提供重要数据参考；还通过取代传统潜水员人工观察水产、调查产量质量的方式，不仅降低成本和提高生产效率，而且大大降低生产安全风险和质量事故可能。

实施例3

在一种更优的实施例中，水下检测机器人的工作系统还包括作业策略输入装置400，作业策略输入装置400与控制服务器300相连接，其连接方式为以太网。作业策略输入装置400的输入操作界面为键盘、鼠标和触控屏的任意组合；为方便规范化使用，此处推荐采用仪器仪表式的按键盘、旋钮和触控屏一体化的操作方式。

作业策略输入装置400可提供输入水下检测机器人的检测路线以及水下各处的检测项信息。其中，所输入的检测路线信息用于控制水下检测机器人100的水下运动机构102在水下运动轨迹，以及在水下各处检测停留的时长；所输入的检测项信息控制水下传感器组105在水下各处的工作状态、参数以及工作强度。通过加入作业策略输入装置，使得水下检测机器人的作业过程自动化程度进一步加强，为从岸上自动化控制水下检测机器人的工作全过程提供必要的技术手段。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。