一種水上勘探采樣船的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種水上勘探采樣船，其特征在于：所述的勘探采樣船中設(shè)有微處理器同時(shí)收集視覺(jué)模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳遞單元的實(shí)時(shí)信息后，微處理器控制機(jī)械手電機(jī)控制單元、水樣采集分析及水下地貌信息記錄單元、螺旋槳驅(qū)動(dòng)及姿態(tài)調(diào)整控制單元；供電電源及管理單元為整個(gè)勘探采樣船進(jìn)行供電。本實(shí)用新型能廣泛地應(yīng)用于環(huán)保部門及民間組織對(duì)江河湖泊水域污染情況進(jìn)行水樣采集，水面環(huán)境監(jiān)測(cè)及水下地貌探測(cè)等任務(wù)，為環(huán)境監(jiān)測(cè)及船舶在水域行駛時(shí)提供必要的地貌信息，保障其他船舶安全行駛。同時(shí)本實(shí)用新型具有較高的自動(dòng)化水平，可以借助衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)航行并且對(duì)采集水樣及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，同時(shí)具有在惡劣環(huán)境航行的能力。
【專利說(shuō)明】一種水上勘探采樣船
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及特種船舶的設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，特別涉及一種水上勘探采樣船。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，水上勘探船的在生活中隨處可見(jiàn)，而現(xiàn)有的水上勘探船需要很多不必要的人工干預(yù)，不能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的遙感遙測(cè)對(duì)水樣采集，及對(duì)水域的地貌信息水質(zhì)信息進(jìn)行采集與監(jiān)控，例如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110173075.6的“無(wú)線遙控的自動(dòng)采樣監(jiān)測(cè)船”，主要主要的功能是完成水樣采集和水面的圖像監(jiān)控，但是缺乏對(duì)所采集的水樣進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析的能力，沒(méi)有自動(dòng)返航的功能，并且缺乏在較惡劣的海上環(huán)境中工作的能力。
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種具有高度自動(dòng)化的水上勘探采集船，在其工作時(shí)最大程度減少人工干預(yù)，可以對(duì)采集水樣及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，同時(shí)具有在惡劣環(huán)境航行的能力。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種水上勘探采樣船，可以借助衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)航行并且對(duì)采集水樣及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，同時(shí)具有在惡劣環(huán)境航行的能力。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的勘探采樣船中設(shè)有微處理器同時(shí)收集視覺(jué)模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳遞單元的實(shí)時(shí)信息后，微處理器控制機(jī)械手電機(jī)控制單元、水樣采集分析及水下地貌信息記錄單元、螺旋槳驅(qū)動(dòng)及姿態(tài)調(diào)整控制單元；供電電源及管理單元為整個(gè)勘探采樣船進(jìn)行供電。
[0006]所述的微處理器連接有故障診斷單元，對(duì)于船體的各個(gè)部件實(shí)現(xiàn)故障診斷。
[0007]所述的螺旋槳驅(qū)動(dòng)及姿態(tài)調(diào)整控制單元為勘探采樣船的兩側(cè)均設(shè)有設(shè)有姿態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向螺旋槳，船尾部設(shè)有向前及轉(zhuǎn)向螺旋槳。
[0008]所述的水樣采集分析及水下地貌信息記錄單元包括在勘探采樣船的移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有水樣采集器下放步進(jìn)電機(jī)控制電機(jī)輪帶動(dòng)采集下放鋼絲穿過(guò)下放口進(jìn)行水樣采集；水樣分析傳感器位于移動(dòng)平臺(tái)的兩側(cè)，依次排開(kāi)分布；船體底部同時(shí)設(shè)有聲納探頭。
[0009]所述的機(jī)械手電機(jī)控制單元為移動(dòng)平臺(tái)上還設(shè)有機(jī)械手旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手，機(jī)械手位于下放口附近，將采集到的水樣移動(dòng)至兩側(cè)的水樣分析傳感器上。
[0010]所述的機(jī)械手前端設(shè)有機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)，控制機(jī)械手拾取采集到的水樣本。
[0011]所述的供電電源及管理單元為太陽(yáng)能電板通過(guò)穩(wěn)壓電路連接到系統(tǒng)電源為整個(gè)勘探采樣船進(jìn)行供電；穩(wěn)壓電路同時(shí)連接充電電路、充電回路繼電器給備用電池進(jìn)行充電，備用電池通過(guò)電源切換繼電器接入系統(tǒng)電源。
[0012]所述的微處理器連接有傾角傳感器、三軸陀螺儀、電子指南針，對(duì)船身姿態(tài)進(jìn)行實(shí)
時(shí)掌握。
[0013]所述的微處理器連接時(shí)鐘電路。
[0014]所述的采集下放鋼絲穿過(guò)固定在支架上的輪滑機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水樣采集，支架固定在船體的移動(dòng)平臺(tái)上。
[0015]一種水上勘探采樣船，由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型能廣泛地應(yīng)用于環(huán)保部門及民間組織對(duì)江河湖泊水域污染情況進(jìn)行水樣采集，水面環(huán)境監(jiān)測(cè)及水下地貌探測(cè)等任務(wù)，為環(huán)境監(jiān)測(cè)及船舶在水域行駛時(shí)提供必要的地貌信息，保障其他船舶安全行駛。同時(shí)本實(shí)用新型具有較高的自動(dòng)化水平，可以借助衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)航行并且對(duì)采集水樣及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，同時(shí)具有在惡劣環(huán)境航行的能力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；
[0017]圖1為本實(shí)用新型一種水上勘探采樣船的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型一種水上勘探采樣船的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型一種水上勘探采樣船船頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型一種水上勘探采樣船的邏輯框圖；
[0021]圖5為本實(shí)用新型一種水上勘探采樣船的軟件判斷流程圖；
[0022]在圖1-5中，1、移動(dòng)平臺(tái)；2、姿態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向螺旋槳；3、水樣采集器下放步進(jìn)電機(jī)；
4、電機(jī)輪；5、下放口 ；6、前進(jìn)及轉(zhuǎn)向螺旋槳；7、機(jī)械手旋轉(zhuǎn)電機(jī)；8、機(jī)械手；9、滑輪機(jī)構(gòu)；
10、支架；11、采集下放鋼絲；12、聲納探頭；13、機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)；14、水樣分析傳感器；15、微處理器；16、機(jī)械手電機(jī)控制單元；17、視覺(jué)模塊；18、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊；19、故障診斷模塊；20、螺旋槳驅(qū)動(dòng)及姿態(tài)調(diào)整控制單元；21、水樣采集分析及水下地貌信息記錄單元；22、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元；23、供電電源及管理單元。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)用新型是一種具有自平衡能力的新型水上勘探和水樣采集船，通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)I上自帶的各種水樣分析傳感器14就可實(shí)時(shí)的對(duì)采集的水樣進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，并將分析所得數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳送單元22將數(shù)據(jù)傳送回監(jiān)控室或監(jiān)控端。獨(dú)特的螺旋槳安裝位置設(shè)計(jì)使其能在原地實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)方向的轉(zhuǎn)向，配合移動(dòng)平臺(tái)I上的陀螺儀和傾角傳感器可以實(shí)時(shí)的對(duì)移動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使其能在大風(fēng)浪的水域中例如在大海上平穩(wěn)的航行與工作。移動(dòng)平臺(tái)I的底端安裝的聲吶探頭12能實(shí)時(shí)的對(duì)水下地貌特征進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并自動(dòng)標(biāo)記水下暗礁等的地理坐標(biāo)信息，為其他船舶在該水域安全行駛提供有用信息。
[0024]具體的如圖1-5所示，本實(shí)用新型為微處理器15同時(shí)收集視覺(jué)模塊17、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊18、無(wú)線數(shù)據(jù)傳遞單元22的實(shí)時(shí)信息后，微處理器15控制機(jī)械手電機(jī)控制單元16、水樣采集分析及水下地貌信息記錄單元21、螺旋槳驅(qū)動(dòng)及姿態(tài)調(diào)整控制單元20工作；供電電源及管理單元23為整個(gè)勘探采樣船進(jìn)行供電。微處理器15連接有故障診斷單元19，對(duì)于船體的各個(gè)部件實(shí)現(xiàn)故障診斷。
[0025]螺旋槳驅(qū)動(dòng)及姿態(tài)調(diào)整控制單元20為勘探采樣船的兩側(cè)均設(shè)有設(shè)有姿態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向螺旋槳2，船尾部設(shè)有向前及轉(zhuǎn)向螺旋槳6。
[0026]水樣采集分析及水下地貌信息記錄單元21包括在勘探采樣船的移動(dòng)平臺(tái)I上設(shè)有水樣采集器下放步進(jìn)電機(jī)3控制電機(jī)輪4帶動(dòng)采集下放鋼絲11穿過(guò)下放口 5進(jìn)行水樣采集；水樣分析傳感器14位于移動(dòng)平臺(tái)I的兩側(cè)，依次排開(kāi)分布；船體底部同時(shí)設(shè)有聲納探頭12。
[0027]機(jī)械手電機(jī)控制單元16為移動(dòng)平臺(tái)I上還設(shè)有機(jī)械手旋轉(zhuǎn)電機(jī)7帶動(dòng)機(jī)械手8，機(jī)械手8位于下放口 5附近，將采集到的水樣移動(dòng)至兩側(cè)的水樣分析傳感器14上。機(jī)械手8前端設(shè)有機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)13，控制機(jī)械手8拾取采集到的水樣本。
[0028]供電電源及管理單元23為太陽(yáng)能電板通過(guò)穩(wěn)壓電路連接到系統(tǒng)電源為整個(gè)勘探采樣船進(jìn)行供電；穩(wěn)壓電路同時(shí)連接充電電路、充電回路繼電器給備用電池進(jìn)行充電，備用電池通過(guò)電源切換繼電器接入系統(tǒng)電源。
[0029]微處理器15連接有傾角傳感器、三軸陀螺儀、電子指南針，對(duì)船身姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握。微處理器15連接時(shí)鐘電路。
[0030]采集下放鋼絲11穿過(guò)固定在支架10上的輪滑機(jī)9構(gòu)實(shí)現(xiàn)水樣采集，支架10固定在船體的移動(dòng)平臺(tái)I上。
[0031]本新型水上勘探與水樣采集船的組成模塊主要有微處理器控制部分，傳感部分，太陽(yáng)能供電部分，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送接收部分，聲吶探頭，陀螺儀，故障診斷單元，電機(jī)控制部分等組成。其中微處理器控制部分主要是控制各個(gè)功能模塊工作和處理傳感器和無(wú)線數(shù)據(jù)傳送模塊的數(shù)據(jù)。
[0032]微處理器15接收由無(wú)線數(shù)據(jù)傳送單元22傳送來(lái)的控制命令其中包括水質(zhì)監(jiān)控區(qū)及水下地貌測(cè)量區(qū)坐標(biāo)信息，設(shè)定控制參數(shù)和采集信息等。然后微處理器15解析控制命令借助衛(wèi)星導(dǎo)航模塊18、視覺(jué)模塊17，控制機(jī)器運(yùn)動(dòng)到達(dá)目的地，按照要求進(jìn)行水樣采集與分析，水下地貌信息采集和暗礁地理位置坐標(biāo)記錄等任務(wù)，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)數(shù)傳送單元22將信息反饋給遠(yuǎn)程終端或計(jì)算機(jī)。一次采樣中，微處理器16控制水樣采集器下放步進(jìn)電機(jī)3通過(guò)采集器下放鋼絲11將水樣采集器下放到設(shè)定的水深，水樣采集器下放步進(jìn)電機(jī)3停止并執(zhí)行水樣采集。采集完成后微處理器15將采集到的樣本進(jìn)行分類，然后控制機(jī)械手8夾取水樣采集器并把它放到指定水樣分析傳感器14的位置，進(jìn)行水樣分析。然后繼續(xù)采集水樣。重復(fù)此過(guò)程直到所有的控制命令執(zhí)行完畢，并發(fā)送反饋信息報(bào)告任務(wù)執(zhí)行完畢，并等待下一個(gè)任務(wù)到來(lái)。若接收到無(wú)下一任務(wù)或自動(dòng)返航命令時(shí)則按照導(dǎo)航系統(tǒng)和電子指南針的引導(dǎo)，在前進(jìn)及轉(zhuǎn)向螺旋槳6的驅(qū)動(dòng)下原路返回。
[0033]在水面有風(fēng)浪干擾時(shí)，微處理器15可以通過(guò)陀螺儀和傾角傳感器反饋的信息利用PID控制原理控制前進(jìn)及轉(zhuǎn)向螺旋槳6，姿態(tài)調(diào)整及轉(zhuǎn)向螺旋槳2等四個(gè)螺旋槳的工作對(duì)移動(dòng)平臺(tái)I的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使其保持平穩(wěn)運(yùn)行。
[0034]故障診斷單元19對(duì)微處理器15的輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，微處理器15的輸入信號(hào)是各個(gè)功能單元或器件的信號(hào)輸入或輸出回路。通過(guò)監(jiān)控這些回路的工作狀態(tài)就能很好的反應(yīng)系統(tǒng)的各部分是否工作狀態(tài)。當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)可以單獨(dú)存儲(chǔ)故障信息，并且以短消息的形式將故障信息反饋給控制人員和維修人員，以及時(shí)解決故障。自身攜帶的電池管理系統(tǒng)能對(duì)電源進(jìn)行管理。電池管理系統(tǒng)可以檢測(cè)電池電量，在電量過(guò)低時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能電板對(duì)電池充電。并進(jìn)行必要的電源切換，在陽(yáng)光充足時(shí)采用太陽(yáng)能電板供電，在夜間則采用備用電池供電。因此可以滿足長(zhǎng)期在野外工作的要求。
[0035]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的勘探采樣船中設(shè)有微處理器(15)同時(shí)收集視覺(jué)模塊(17)、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊(18)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳遞單元(22)的實(shí)時(shí)信息后，微處理器(15)控制機(jī)械手電機(jī)控制單元(16)、水樣采集分析及水下地貌信息記錄單元(21)、螺旋槳驅(qū)動(dòng)及姿態(tài)調(diào)整控制單元(20)工作；供電電源及管理單元(23)為整個(gè)勘探采樣船進(jìn)行供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的微處理器(15)連接有故障診斷單元(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的螺旋槳驅(qū)動(dòng)及姿態(tài)調(diào)整控制單元(20)為勘探采樣船的兩側(cè)均設(shè)有姿態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向螺旋槳(2)，船尾部設(shè)有向前及轉(zhuǎn)向螺旋槳(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的水樣采集分析及水下地貌信息記錄單元(21)包括在勘探采樣船的移動(dòng)平臺(tái)(I)上設(shè)有水樣采集器下放步進(jìn)電機(jī)(3 )控制電機(jī)輪(4 )帶動(dòng)采集下放鋼絲(11)穿過(guò)下放口( 5 )進(jìn)行水樣采集；水樣分析傳感器(14)位于移動(dòng)平臺(tái)(I)的兩側(cè)，依次排開(kāi)分布；船體底部同時(shí)設(shè)有聲納探頭(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的機(jī)械手電機(jī)控制單元(16)為移動(dòng)平臺(tái)(I)上還設(shè)有機(jī)械手旋轉(zhuǎn)電機(jī)(7)帶動(dòng)機(jī)械手(8)，機(jī)械手(8)位于下放口(5)附近，將采集到的水樣移動(dòng)至兩側(cè)的水樣分析傳感器(14)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的機(jī)械手(8)前端設(shè)有機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)(13 )，控制機(jī)械手(8 )拾取采集到的水樣本。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的供電電源及管理單元(23)為太陽(yáng)能電板通過(guò)穩(wěn)壓電路連接到系統(tǒng)電源為整個(gè)勘探采樣船進(jìn)行供電；穩(wěn)壓電路同時(shí)連接充電電路、充電回路繼電器給備用電池進(jìn)行充電，備用電池通過(guò)電源切換繼電器接入系統(tǒng)電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的微處理器(15)連接有傾角傳感器、三軸陀螺儀、電子指南針，對(duì)船身姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的微處理器(15)連接時(shí)鐘電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水上勘探采樣船，其特征在于:所述的采集下放鋼絲(11)穿過(guò)固定在支架(10)上的輪滑機(jī)(9)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水樣采集，支架(10)固定在船體的移動(dòng)平臺(tái)(I)上。
【文檔編號(hào)】G01N1/10GK203689153SQ201320609427
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】喻全余, 徐洪飛, 李維堯, 徐成明, 王宇, 馬夢(mèng)軍, 劉浩, 王曉亮, 婁宇翔, 明偉, 徐偉, 馬耀鵬, 陳天龍, 張春浩, 康彬, 孫紅英 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)