床面智能水球

1.本发明涉及无人水下测量机器人技术领域，特别是涉及床面智能水球。


背景技术：

2.水下测量机器人已经广泛应用于民用、工业和科学研究领域，并且在军用领域也发挥着越来越重要的作用。现有的水下测量机器人入水后，需要测量水下的水文、水质、地质、环境、生态等各方面的数据信息，并将测量到的数据信息发送至云端数据中心，云端数据中心对采集到的各种数据信息进行分析处理，并最终形成水下床面的相关数据。然而，现有的水下测量机器人测量到的数据信息极为庞杂，在将数据信息传输至云端数据中心时，由于数据信息过大从而导致传输速度缓慢，并且，庞杂的数据信息也极大地影响了云端数据中心分析处理数据的效率。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有的水下测量机器人测量到的数据信息极为庞杂，在将数据信息传输至云端数据中心时，由于数据信息过大从而导致传输速度缓慢，并且，庞杂的数据信息也极大地影响了云端数据中心分析处理数据效率的问题，提供一种床面智能水球。
4.本技术一实施例提供一种床面智能水球，床面智能水球包括壳体和位于壳体内部的数据采集模块、数据处理模块以及数据传输模块；数据采集模块用于采集水下的数据信息，数据处理模块用于接收数据采集模块采集到的数据信息，并对数据信息进行分析处理，数据传输模块用于将处理后的数据信息传输至云端数据中心。
5.上述床面智能水球入水后，通过数据采集模块采集水下的数据信息，例如：河道地形、纵断面等数据信息，并将采集到的数据信息传输至数据处理模块，由数据处理模块对采集到的数据信息进行初步分析、评估、处理、融合、压缩，筛选出有用的数据信息，并将大量无用的数据信息清除。数据处理模块对采集到的数据信息进行分析处理，并将处理后的数据信息的分类存储。数据传输模块将处理后的数据信息传输至云端数据中心，由云端数据中心对处理后的数据信息再进行综合分析、融合、绘制，最终形成可视化的水文、水质、地质、环境、生态等水下床面相关数据。在这个过程中，数据采集模块采集到的大量的数据信息先通过数据处理模块进行分析处理，只将处理后的数据信息传输至云端大数据，与原本庞杂的数据信息相比，处理后的数据信息数据较小，床面智能水球将处理后的数据信息传输至云端数据中心传输速度快，并且，云端数据中心在分析处理时，效率也更高。
6.在其中一个是实施例中，床面智能水球还包括深度控制组件，深度控制组件位于壳体的内部，用于控制壳体上浮或下沉，当壳体上浮至水面时，数据传输模块将处理后的数据信息传输至云端数据中心；当壳体下沉至床面时，数据采集模块采集水下的数据信息。
7.在其中一个是实施例中，深度控制组件包括：
8.密封舱，密封舱固定于连接板；
9.储水仓，储水仓固定于连接板；
10.水泵，水泵安装于密封舱内，水泵的出水口通过第一管路与储水仓连通，水泵的出水口通过第二管路与壳体外部水域连通；水泵的入水口通过第三管路与储水仓连通，且水泵入水口通过第四管路与壳体外部水域连通；
11.开关组，开关组包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关，第一开关用于开启或关闭第一管路；第二开关用于开启或关闭第二管路；第三开关用于开启或关闭第三管路；第四开关用于开启或关闭第四管路；
12.数据处理模块用于控制水泵、第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开启或关闭。
13.在其中一个是实施例中，床面智能水球还包括定位模块，定位模块位于壳体的内部，定位模块包括水上定位组件和水下定位组件，当壳体处于水面时，水上定位模块用于定位壳体的位置；当壳体处于水下时，水下定位模块用于定位壳体的位置。
14.在其中一个是实施例中，水下定位组件包括：
15.加速度传感器，加速度传感器用于获取壳体运动时的加速度信息；
16.三轴螺旋传感器，三轴螺旋传感器用于获取壳体运动时的旋转角度信息；以及
17.磁力计，磁力计用于获取壳体运动时的方向信息。
18.在其中一个是实施例中，床面智能水球包括配重块，配重块设置于壳体的内部。
19.在其中一个是实施例中，数据采集模块包括声呐传感器，声呐传感器用于采集河床地貌信息和获取水文地质信息；
20.数据处理模块包括点云数据后处理软件，点云数据后处理软件用于接收河床地貌信息和获取水文地质信息，并对河床地貌信息和获取水文地质信息进行数据预处理，以形成水下地形云图。
21.在其中一个是实施例中，数据采集模块包括水下高清摄像头，水下高清摄像头用于采集床面形态图像、生物图像以及水体环境图像，数据处理模块用于接收并分析处理床面形态图像、生物图像以及水体环境图像。
22.在其中一个是实施例中，数据采集模块还包括红外浊度测量传感器，红外浊度测量传感器用于采集水体浊度；
23.数据处理模块用于接收水体浊度，并利用数据处理模块内置的模糊算法根据水体浊度校正床面形态图像、生物图像以及水体环境图像，以提高床面形态图像、生物图像以及水体环境图像的质量。
24.在其中一个是实施例中，数据采集模块还包括温度传感器和深度传感器。
附图说明
25.图1为一实施例中床面智能水球的结构剖面图；
26.图2为图1中第一区域的结构示意图；
27.图3为图1中深度控制组件工作的流程图；
28.图4为图1中第二区域的结构示意图；
29.图5为图1中分流盘的结构示意图。
30.附图标记说明：
31.床面智能水球100；
32.壳体110；连接板111；第一区域101；第二区域102；
33.数据采集模块120；
34.数据处理模块130；电路板密封盒131；
35.深度控制组件140；密封舱141；储水仓142；气囊143；水泵144；第一开关1251；第二开关1252；第三开关1253；第四开关1254；第一管路146；第二管路147；第三管路148；第四管路149；
36.配重块150；
37.电池组160；
38.分流盘170。
具体实施方式
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
45.请参考图1，本技术一实施例提供一种床面智能水球100，床面智能水球100包括壳体110和位于壳体110内部的数据采集模块120、数据处理模块130以及数据传输模块(未示出)。数据采集模块120用于采集水下的数据信息，数据处理模块130用于接收数据采集模块120采集到的数据信息，并对数据信息进行分析处理，数据传输模块用于将处理后的数据信息传输至云端数据中心。
46.上述床面智能水球100入水后，通过数据采集模块120采集水下的数据信息，例如：河道地形、纵断面等数据信息，并将采集到的数据信息传输至数据处理模块130，由数据处理模块130对采集到的数据信息进行初步分析、评估、处理、融合、压缩，筛选出有用的数据信息，并将大量无用的数据信息清除。数据处理模块130对采集到的数据信息进行分析处理，并将处理后的数据信息的分类存储。数据传输模块将处理后的数据信息传输至云端数据中心，由云端数据中心对处理后的数据信息再进行综合分析、融合、绘制，最终形成可视化的水文、水质、地质、环境、生态等水下床面相关数据。在这个过程中，数据采集模块120采集到的大量的数据信息先通过数据处理模块130进行分析处理，只将处理后的数据信息传输至云端大数据，与原本庞杂的数据信息相比，处理后的数据信息数据较小，床面智能水球100将处理后的数据信息传输至云端数据中心传输速度快，并且，云端数据中心在分析处理时，效率也更高。
47.在一实施例中，数据处理模块130采用树莓派pico和树莓派结合的形式。树莓派pico是一款微型数据采集器，具有低功耗，实时性好，支持通信方式多，拖拽式编译操作简单等特点，能够支持各数据模块的使用以及数据的预处理。并且，树莓派是世界上最小的单板电脑支持采用sd卡来搭载系统和存储数据，具有无线传输，蓝牙，硬件通信控制等功能。
48.在一实施例中，数据传输模块为北斗物联网，当然别的物联网模块也可以，只要能够实现数据传输即可。
49.云端数据中心与数据处理模块集中组织规划、分布式执行、相互协同，动态调整任务目标，增强了床面智能水球100数据采集分析处理的综合能力。床面智能水球100自主执行勘测任务，数据采集模块120、数据处理模块130以及数据传输模块之间不存在相互管理和控制关系，各自执行任务指令即可。并且床面智能水球100大部分时间按照自已的任务目标和控制策略自主执行指令，只在必要的时候通过云端数据中心进行信息交换与相互实现任务分配和任务协调，整体系统具有极强的扩展性，便于将广区域、大范围的勘测总任务，分解为能够由数据采集模块120、数据处理模块130以及数据传输模块单独解决的子任务，然后各子任务进行联合求解，最终子任务求解数据通过数据传输模块传输至云端数据中心，通过云端数据中心分析、处理、汇集成总体河道的勘测拼图。
50.请参考图1，在一实施例中，壳体110具有连接板111，连接板111将壳体110内部分为第一区域101和第二区域102，数据采集模块120和数据分析模块分别位于第二区域102，从而连接板111将壳体110分为相互独立的两个区域，两个区域互不干扰，方便两个区域内部的各个部件安装和工作。
51.请参考图1，在一实施例中，床面智能水球100还包括深度控制组件140，深度控制组件140位于第一区域101，用于控制壳体110上浮或下沉。当壳体110上浮至水面时，数据传输模块将处理后的数据信息传输至云端数据中心。当壳体110下沉至床面时，数据采集模块120采集水下的数据信息。
52.具体地，在本实施例中，第一区域101和第二区域102通过连接板111隔开，并且壳体110为全密封结构，有利于密封，防止水分进入壳体110内部，对壳体110内部的各个模块造成损坏。当壳体110在深度控制组件140的作用下上浮至水面时，数据传输模块将存储的处理后的数据信息传输至云端数据中心，由云端数据中心对处理后的数据信息再进行综合分析、融合、绘制，最终形成可视化的水文、水质、地质、环境、生态等水下床面相关数据。当壳体110在在深度控制组件140的作用下下沉至床面时，数据采集模块120用于采集数据信息，数据处理模块130用于分析处理信息并存储。
53.请参考图1，在一实施例中，壳体110的外形采用流线型的椭球形体，椭球形体具有高对称性，旋转阻力几乎为零，流体阻力相对较小，便于借助水流动力行进勘测，椭球形的壳体110能够有效减少水下勘测运动时产生的阻力和所消耗的能量。
54.在一实施例中，壳体110外部外覆薄膜太阳能板(未示出)，当壳体110上浮至上浮至水面时，太阳能板能够自动进行能源补给，为床面智能水球100提供能量。
55.请参考图1，在一实施例中，床面智能水球100还包括电路板密封盒131，电路板密封盒131位于第二区域102，并固定于连接板111上。数据处理模块130设置于电路板密封盒131的内部，从而电路板密封盒131对数据处理模块130进行二次保护，防止局部进水造成数据处理模块130损毁，进而导致床面智能水球100的报废。
56.请参考图1至图3，在一实施例中，深度控制组件140包括密封舱141、储水仓142、水泵144以及开关组。密封舱141和储水仓142固定于连接板111上。水泵144安装于密封舱141内，水泵144的出水口通过第一管路146与储水仓142连通，水泵144的出水口通过第二管路147与壳体110外部水域连通。水泵144的入水口通过第三管路148与储水仓142连通，且水泵144入水口通过第四管路149与壳体110外部水域连通。开关组包括第一开关1251、第二开关1252、第三开关1253以及第四开关1254，第一开关1251用于开启或关闭第一管路146。第二开关1252用于开启或关闭第二管路147。第三开关1253用于开启或关闭第三管路148。第四开关1254用于开启或关闭第四管路149。数据处理模块130用于控制水泵144、第一开关1251、第二开关1252、第三开关1253以及第四开关1254的开启或关闭。
57.具体地，当床面智能水球100需要下沉作业时，数据处理模块130控制水泵144吸水，并控制第一开关1251和第四开关1254开启，此时，第二开关1252和第三开关1253处于关闭状态。第一开关1251和第四开关1254开启即水流能够在第一管路146和第四管路149流通，从而水泵144吸水时，外部水域的水通过第四管路149进入水泵144的入水口，由水泵144的出水口流入第一管路146，进而通过第一管路146流入储水仓142内，使得储水仓142内部水量增多，即床面智能水球100内部水量增多，更多的水量使得床面智能水球100重量增大，则床面智能水球100下沉。当小球下沉至预设深度时，数据处理模块130关闭水泵144与第一开关1251和第四开关1254，数据采集模块120采集数据信息。当数据采集模块120完成预设的采集任务后，数据处理模块130控制水泵144排水，并控制第二开关1252和第三开关1253开启，此时，第一开关1251和第四开关1254处于关闭状态。第二开关1252和第三开关1253开启即水流能够在第二管路147和第三管路148流通，从而水泵144排水时，储水仓142内部的水通过第三管路148进入水泵144的入水口，由水泵144的出水口流入第二管路147，进而通过第二管路147流入外部水域内，使得储水仓142内部水量减少，即床面智能水球100内部水量减少，更少的水量使得床面智能水球100重量降低，床面智能水球100在浮力的作用下上
浮。当小球上浮至水面时，数据传输模块将数据处理模块130处理后的数据信息传输至云端控制中心，并接收来自云端控制中心的新的作业任务。
58.请参考图1和图2，在一实施例中，深度控制组件140还包括气囊143，气囊143与储水仓142连通，从而储水仓142内水的比重增加时，气囊143内部的气体在水压的作用下压缩，为进入的水留出更多的空间。储水仓142内部水量减少时，气囊143内部的气体膨胀，从而增大床面智能水球100的浮力。
59.请参考图2至图4，在一实施例中，深度控制组件140还包括分流盘170，第一管路146、第二管路147、第三管路148以及第四管路149背离水泵144的一端分别穿过分流盘170，从而分流盘170将第一管路146、第二管路147、第三管路148以及第四管路149的出口汇集，方便各个管路的连用和管理。
60.在一实施例中，数据处理模块130还包括深度控制器(未示出)，深度控制器控制水泵144开启或关闭，并且控制第一开关1251、第二开关1252、第三开关1253以及第四开关1254的开启或关闭。
61.在本实施例中，深度控制器为预先输入程序的单片机。当然，在其他实施例中，深度控制器也可以为别的部件，只要能够控制水泵144、第一开关1251、第二开关1252、第三开关1253以及第四开关1254的开启或关闭即可。
62.在一实施例中，床面智能水球100还包括定位模块(未示出)，定位模块位于第二区域102，定位模块包括水上定位组件和水下定位组件，当壳体110处于水面时，水上定位模块用于精准定位壳体110的位置。当壳体110处于水下时，水下定位模块用于计算定位壳体110的位置。
63.具体地，床面智能水球100在水面和水下时随着水流的运动而运动，从而数据采集模块120能够采集到床面智能水球100沿途的相关数据。云端数据中心对处理后的数据信息再进行分析、处理、汇集成总体河道的勘测拼图时，需要结合床面智能水球100沿途的位置信息，从而生成勘测拼图，因此，当床面智能水球100上浮至水面时，通过水上定位组件对其进行精准定位。当床面智能水球100下沉至水下时，通过水下定位组件对其进行计算定位。
64.在一实施例中，水上定位组件为北斗通信定位，通过北斗通信定位获取床面智能水球100的绝对地理位置坐标，定位精准。当然其他的定位方式也可以，只要能够实现定位即可。
65.在一实施例中，水下定位组件(未示出)包括加速度传感器、三轴螺旋传感器以及磁力计。加速度传感器用于获取壳体110运动时的加速度信息。三轴螺旋传感器用于获取壳体110运动时的旋转角度信息。磁力计用于获取壳体110运动时的方向信息。
66.具体地，当床面智能水球100位于水下时，通过加速度传感器、三轴螺旋传感器等来获取床面智能水球100在水下运行时的加速度信息、旋转角度信息以及方向信息，结合在水面时，通过北斗通信定位获取的床面智能水球100的绝对地理位置信息，通过数据处理模块130对采集的加速度信息、旋转角度信息以及方向信息进行数值计算分析，完成水下相对地理坐标转换。借助点云后处理软件，生成精细化、高空间分辨率的水下地形点云图。
67.请参考图1，在一实施例中，床面智能水球100包括配重块150，配重块150设置于第二区域102。
68.具体地，配重块150的数量为多个，配重块150分布安装第二区域102的不同方位，
可根据不同床面智能水球100的制造重心偏差在不同的位置放置不同数量的配重块150，保证床面智能水球100重心偏向第二区域102，使得床面智能水球100在任何情况下都可以自动恢复到平衡状态。例如在水下与障碍物相撞，也会再经过短暂的不规则运动后自动恢复到相对平衡状态，确保床面智能水球100在水下时，第二区域102始终更靠近床面。
69.在一实施例中，数据采集模块120包括声呐传感器，声呐传感器用于采集河床地貌信息和获取水文地质信息。数据处理模块130包括点云数据后处理软件，点云数据后处理软件用于接收河床地貌信息和获取水文地质信息，并对河床地貌信息和获取水文地质信息进行数据预处理，以形成水下地形云图。
70.具体地，由于声呐传感器具有扫测覆盖范围大、分辨率高和作业效率快等独特优点，因此，声呐传感器非常适用于河床变化复杂的浅滩、浅险地带的水域地貌勘测，从而通过声呐传感器能够更精确的采集到的河床地貌信息和水文地质信息。声呐传感器在工作时，发出多波束信号，并接收经过水底反射回来的多波束信号，将多波束信号转换为电信号，并对电信号进行放大及滤波处理，最后将电信号传输到点云数据后处理软件进行点云数据预处理，即对电信号进行回波信号去噪、距离去噪、时间去噪等，并且，对密集的点云数据缩减，最终形成符合工程需求的水下地形云图。在本实施例中，声呐传感器发出多波束信号，与传统使用的单波束信号相比，多波束信号以其高分辨率、大扫宽、全覆盖测量等技术优势，提高了作业效率和测量精度。
71.在一实施例中，数据采集模块120包括水下高清摄像头，水下高清摄像头用于采集床面形态图像、生物图像以及水体环境图像，数据处理模块130用于接收并分析处理床面形态图像、生物图像以及水体环境图像。
72.具体地，床面智能水球100在水下移动过程中，水下高清摄像头则会拍摄或录制水下的床面形态图像、生物图像、水体环境图像等，并将拍摄或录制的图像传输至数据处理模块130，由数据处理模块130对拍摄或录制的图像进行初步分析、评估、处理、融合、压缩等操作，并将处理后的图像信息存储。
73.在一实施例中，床面智能水球100还包括耐压摄像罩，耐压摄像罩罩于水下高清摄像头，从而耐压摄像罩能够抵抗水压，从而防护水下高清摄像头。
74.在一实施例中，数据采集模块120还包括红外浊度测量传感器，红外浊度测量传感器用于采集水体浊度。数据处理模块130用于接收水体浊度，并利用数据处理模块130内置的模糊算法根据水体浊度校正床面形态图像、生物图像以及水体环境图像，以提高床面形态图像、生物图像以及水体环境图像的质量。
75.具体地，浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中的悬浮物一般是泥土、砂粒、微细的有机物和无机物、浮游生物、微生物和胶体物质等，导致水体透明度低，受散射影响，水下摄像效果差。因此，设置有耐压摄像罩，耐压摄像罩罩于水下高清摄像头，耐压摄像罩与水下高清摄像头封闭空间内的介质为清水，如此，就使光线从被摄物体到镜头的传输过程中，在浑水中的路径缩短，减小了浑水的散射作用，从而提高了图像的清晰度。并且，数据处理模块130内置的模糊算法根据采集到的水体浊度，计算并矫正图像，进一步的提高图像质量。
76.在一实施例中，数据采集模块120还包括温度传感器和深度传感器。具体地，深度传感器采用高性能的扩散硅压阻式压力传感器作为测量元件，经过高可靠性的放大处理电
路及精密温度补偿，将被测介质的表压或绝压转换为标准的电压或电流信号，从而测量水体的深度。温度传感器则用于测量水体的温度。温度传感器和深度传感器的壳体110分别采用316l不锈钢隔离膜片，316l不锈钢隔离膜片抗腐蚀性、过载及抗干扰能力强，性能稳定。
77.请参考图1，在一实施例中，床面智能水球100包括电池组160，电池组160为数据采集模块120、数据分析模块以及数据传输模块供电。
78.具体地，电池组160主要由18650锂电池组160、电池盒、锂电池保护板组成，18650锂电池具有容量大、寿命长、高全性高、充放电循环次数多、便于串联并联组合等优点。并且由于18650锂电池组160高能量密度，体积小巧，便于多种外形组合，可以有效充份利用球形装置剩余空间，最大限度满足水下长周期勘测工作。锂电池保护板具有过放电压保护、过放电流保护、均衡电压、短路保护、温控保护等功能，同时具有多路不同电压电流输出，可以满足整套勘测装置不同传感器不同模块的不同功耗需求。
79.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
80.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种床面智能水球，其特征在于，所述床面智能水球包括壳体和位于所述壳体内部的数据采集模块、数据处理模块以及数据传输模块；所述数据采集模块用于采集水下的数据信息，所述数据处理模块用于接收所述数据采集模块采集到的所述数据信息，并对所述数据信息进行分析处理，所述数据传输模块用于将处理后的数据信息传输至云端数据中心。2.根据权利要求1所述的床面智能水球，其特征在于，所述床面智能水球还包括深度控制组件，所述深度控制组件位于所述壳体的内部，用于控制所述壳体上浮或下沉，当所述壳体上浮至水面时，所述数据传输模块将处理后的数据信息传输至所述云端数据中心；当所述壳体下沉至床面时，所述数据采集模块采集水下的数据信息。3.根据权利要求2所述的床面智能水球，其特征在于，所述深度控制组件包括：密封舱，所述密封舱固定于所述连接板；储水仓，所述储水仓固定于所述连接板；水泵，所述水泵安装于所述密封舱内，所述水泵的出水口通过第一管路与所述储水仓连通，所述水泵的出水口通过第二管路与所述壳体外部水域连通；所述水泵的入水口通过第三管路与所述储水仓连通，且所述水泵入水口通过第四管路与所述壳体外部水域连通；开关组，所述开关组包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关，所述第一开关用于开启或关闭所述第一管路；所述第二开关用于开启或关闭所述第二管路；所述第三开关用于开启或关闭所述第三管路；所述第四开关用于开启或关闭所述第四管路；所述数据处理模块用于控制所述水泵、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关的开启或关闭。4.根据权利要求2所述的床面智能水球，其特征在于，所述床面智能水球还包括定位模块，所述定位模块位于所述壳体的内部，所述定位模块包括水上定位组件和水下定位组件，当所述壳体处于水面时，所述水上定位模块用于定位壳体的位置；当所述壳体处于水下时，所述水下定位模块用于定位所述壳体的位置。5.根据权利要求4所述的床面智能水球，其特征在于，所述水下定位组件包括：加速度传感器，所述加速度传感器用于获取所述壳体运动时的加速度信息；三轴螺旋传感器，所述三轴螺旋传感器用于获取所述壳体运动时的旋转角度信息；以及磁力计，所述磁力计用于获取所述壳体运动时的方向信息。6.根据权利要求2所述的床面智能水球，其特征在于，所述床面智能水球包括配重块，所述配重块设置于所述壳体的内部。7.根据权利要求1所述的床面智能水球，其特征在于，所述数据采集模块包括声呐传感器，所述声呐传感器用于采集河床地貌信息和获取水文地质信息；所述数据处理模块包括点云数据后处理软件，所述点云数据后处理软件用于接收所述河床地貌信息和所述获取水文地质信息，并对所述河床地貌信息和所述获取水文地质信息进行数据预处理，以形成水下地形云图。8.根据权利要求1所述的床面智能水球，其特征在于，所述数据采集模块包括水下高清摄像头，所述水下高清摄像头用于采集床面形态图像、生物图像以及水体环境图像，所述数据处理模块用于接收并分析处理所述床面形态图像、所述生物图像以及所述水体环境图
像。9.根据权利要求8所述的床面智能水球，其特征在于，所述数据采集模块还包括红外浊度测量传感器，所述红外浊度测量传感器用于采集水体浊度；所述数据处理模块用于接收所述水体浊度，并利用所述数据处理模块内置的模糊算法根据所述水体浊度校正所述床面形态图像、所述生物图像以及所述水体环境图像，以提高所述床面形态图像、所述生物图像以及所述水体环境图像的质量。10.根据权利要求1所述的床面智能水球，其特征在于，所述数据采集模块还包括温度传感器和深度传感器。

技术总结
本发明涉及一种床面智能水球，床面智能水球包括壳体和位于壳体内部的数据采集模块、数据处理模块以及数据传输模块；数据采集模块采集水下的数据信息，数据处理模块接收数据采集模块采集到的数据信息，并对数据信息进行分析处理，数据传输模块将处理后的数据信息传输至云端数据中心。上述床面智能水球入水后，数据采集模块采集到的大量的数据信息先通过数据处理模块进行分析处理，只将处理后的数据信息传输至云端大数据，与原本庞杂的数据信息相比，处理后的数据信息数据较小，床面智能水球将处理后的数据信息传输至云端数据中心传输速度快，并且，云端数据中心在分析处理时，效率也更高。也更高。也更高。


技术研发人员：裘钧 王光谦 张炎 程亮 郏颖慧
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/5/9