基于5G+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船的制作方法

基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船
技术领域
1.本发明涉及河湖生态环境监测技术领域，具体为一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船。


背景技术：

2.目前环境监测无人船大都是一体式或左右双体型的设计、搭载任务模块有限、续航时间较短，比较难适应环境复杂的河湖水域，且存在数据传输稳定性差、图文传输不畅、无人装备失控失联、受地面信号干扰等问题。
3.因此，需要一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船来解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，包括动力模块、第一任务模块以及第二任务模块，所述动力模块的右侧安装有托环，所述动力模块和第一任务模块中均固定连接有动力电池和设备电池，所述动力模块的顶部且在控制电池的左侧安装有控制柜，所述动力模块的左右两侧均固定连接有rtk，所述动力模块rtk旁侧固定连接有数图传天线，所述第一模块的中部固定连接有用于定点定深采样控制的升起上建结构，所述动力模块的顶部且在升起上建结构的正面和背面均固定连接有航行灯，所述动力模块的左侧固定连接有快拆接头。
7.作为本发明优选的方案，所述第一任务模块包括第一壳体，所述第一壳体的内部固定连接有采样装置，所述采样装置的右侧固定连接有存放装置，所述第一壳体的外壁且在存放装置的两侧均固定连接有穿舱弯头，所述第一壳体的内部且在采样装置的左侧依次安装有动力电池和第一设备电池。
8.作为本发明优选的方案，所述第二任务模块包括第二壳体，所述第二壳体的内部安装有电极法多参数分析仪，所述第二壳体的内部且在电极法多参数分析仪的左侧安装有废水桶，所述第二壳体的内部且在废水桶的下方固定连接有纯水桶，所述第二壳体的内部且在废水桶的左侧固定连接有便携式水站，所述第二壳体的内部且在纯水桶的左侧固定连接有试剂恒温箱，所述第二壳体内部中心处的左侧从上至下依次安装有第二设备电池和声呐控制器，所述第二壳体的内部且在第二设备电池的左侧固定连接有声呐。
9.作为本发明优选的方案，所述升起上建结构包括固定连接在动力模块顶部的桅杆，所述桅杆的右侧固定连接有摄像头，所述桅杆的顶部固定连接有激光测距仪。
10.作为本发明优选的方案，所述动力模块的底部安装有两组驱动电机，且两组驱动电机的输出轴上均安装有螺旋桨，所述动力模块的外壁且在控制柜对应位置处开设有透气
孔，所述控制电池、rtk、数图传天线以及航行灯与控制柜之间均通过导线电性连接在一起，所述动力模块由铝合金制成，所述数图传天线通过5g网络与控制中心相连接。
11.作为本发明优选的方案，所述第一壳体由铝合金制成，所述动力电池和第一设备电池的外壁均设置有充电插座，所述采样装置贯穿第一壳体并延伸至第一壳体的底部，所述第一任务模块通过快拆接头与动力模块相连接。
12.作为本发明优选的方案，所述第二壳体由铝合金制成，所述第二壳体与第一壳体通过可拆卸结构相连接，所述第二设备电池的外壁设置有充电插座，所述电极法多参数分析仪、声呐以及第二设备电池与声呐控制器的连接方式均为电性连接。
13.作为本发明优选的方案，所述摄像头以及激光测距仪与控制柜的连接方式均为电性连接，所述桅杆由铝合金制成。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.1、本发明中，采用分体组合式设计，以动力模块作为载具，第一任务模块和第二任务模块可以选择载荷，可以根据用户需求任意搭载不同的模块，实现多任务同步运行。
16.2、本发明中，通过双目摄像头可以将动力模块前方的图像传输到控制中心，从而实现基于视觉的远程遥控操作，同时动力模块上安装的控制柜能够根据激光测距仪的测量结果实现自主避障，通过采样控制装置可实现定点、定深河湖样品采集及监测，同时具有自动路径规划和自动寻迹功能，也可以根据用户设定的路径自主航行，寻迹误差范围较小。
17.3、本发明中，使用动力模块作为载具，同时使用5g网络来传输数据，解决了固定型自动监测站用地难的问题，数据传输速度慢及不稳定的问题，解决了人工采样可达性受限，大尺度高密度采测过程需投入大量人力物力的问题。
18.4、本发明中，通过搭建预警分析模块，可实现在地面站端或平台端快速进行区域水质状态时空分析、区域预警数据统计分析、单项检测指标实时数据对比、多维水质指标对比分析，为污染溯源、超标预警与高效管控提供强有力的技术支撑。
附图说明
19.图1为本发明正视图；
20.图2为本发明第一任务模块俯视图；
21.图3为本发明第二任务模块俯视图；
22.图4为本发明第一任务模块安装示意图。
23.图中：1、动力模块；2、第一任务模块；3、第二任务模块；4、托环；5、控制电池；6、控制柜；7、rtk；8、数图传天线；9、升起上建结构；10、航行灯；11、快拆接头；201、第一壳体；202、采样装置；203、存放装置；204、穿舱弯头；205、动力电池；206、第一设备电池；301、第二壳体；302、电极法多参数分析仪；303、废水桶；304、纯水桶；305、便携式水质分析系统；306、试剂恒温箱；307、第二设备电池；308、声呐控制器；309、声呐；901、桅杆；902、摄像头；903、激光测距仪。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的
实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
26.需要说明的是，当元件被称为“固设于”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”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.实施例，请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：
29.一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，包括动力模块1、第一任务模块2以及第二任务模块3，动力模块1的右侧安装有托环4，动力模块1的顶部固定连接有控制电池5，动力模块1的顶部且在控制电池5的左侧安装有控制柜6，动力模块1的顶部且在控制柜6的正面和背面均固定连接有rtk7，动力模块1的顶部且在rtk7的左侧固定连接有数图传天线8，动力模块1的顶部且在控制柜6的左侧固定连接有升起上建结构9，动力模块1的顶部且在升起上建结构9的正面和背面均固定连接有航行灯10，动力模块1的左侧固定连接有快拆接头11。
30.进一步的，第一任务模块2包括第一壳体201，第一壳体201的内部固定连接有采样装置202，采样装置202的右侧固定连接有存放装置203，第一壳体201的外壁且在存放装置203的两侧均固定连接有穿舱弯头204，第一壳体201的内部且在采样装置202的左侧依次安装有动力电池205和第一设备电池206。
31.进一步的，第二任务模块3包括第二壳体301，第二壳体301的内部安装有电极法多参数分析仪302，第二壳体301的内部且在电极法多参数分析仪302的左侧安装有废水桶303，第二壳体301的内部且在废水桶303的下方固定连接有纯水桶304，第二壳体301的内部且在废水桶303的左侧固定连接有便携式水站305，第二壳体301的内部且在纯水桶304的左侧固定连接有试剂恒温箱306，第二壳体301内部中心处的左侧从上至下依次安装有第二设备电池307和声呐控制器308，第二壳体301的内部且在第二设备电池307的左侧固定连接有声呐309。
32.进一步的，升起上建结构9包括固定连接在动力模块1顶部的桅杆901，桅杆901的右侧固定连接有摄像头902，桅杆901的顶部固定连接有激光测距仪903。
33.进一步的，动力模块1的底部安装有两组驱动电机，且两组驱动电机的输出轴上均安装有螺旋桨，动力模块1的外壁且在控制柜6对应位置处开设有透气孔，控制电池5、rtk7、数图传天线8以及航行灯10与控制柜6之间均通过导线电性连接在一起，动力模块1由铝合金制成，数图传天线8通过5g网络与控制中心相连接。
34.进一步的，第一壳体201由铝合金制成，动力电池205和第一设备电池206的外壁均
设置有充电插座，采样装置202贯穿第一壳体201并延伸至第一壳体201的底部，第一任务模块2通过快拆接头11与动力模块1相连接。
35.进一步的，第二壳体301由铝合金制成，第二壳体301与第一壳体201通过可拆卸结构相连接，第二设备电池307的外壁设置有充电插座，电极法多参数分析仪302、声呐309以及第二设备电池307与声呐控制器308的连接方式均为电性连接。
36.进一步的，摄像头902以及激光测距仪903与控制柜6的连接方式均为电性连接，桅杆901由铝合金制成。
37.具体实施案例：
38.使用者根据需要任务目的选择合适的任务模块，当选择第一任务模块2时，使用者使用快拆接头11将第一任务模块2安装在动力模块1上，启动动力模块1，动力模块1会带动第一任务模块2在水面上移动，摄像头902可以将动力模块1的前方的图像传输到控制中心，从而实现基于视觉的远程遥控操作，同时动力模块1上安装的控制柜6能够根据激光测距仪903的测量结果实现自主避障，具有自动路径规划和自动寻迹功能，也可以根据用户设定的路径自主航行，寻迹误差范围0.2-1m；
39.当选择第二任务模块3时，使用者使用快拆接头11将第二任务模块3安装在动力模块1上，启动动力模块1，动力模块1会带动第二任务模块3在水面上移动，摄像头902可以将动力模块1的前方的图像传输到控制中心，从而实现基于视觉的远程遥控操作，同时动力模块1上安装的控制柜6能够根据激光测距仪903的测量结果实现自主避障，具有自动路径规划和自动寻迹功能，也可以根据用户设定的路径自主航行，寻迹误差范围0.2-1m。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，包括动力模块(1)、第一任务模块(2)以及第二任务模块(3)，其特征在于：所述动力模块(1)的右侧安装有托环(4)，所述动力模块(1)的顶部固定连接有控制电池(5)，所述动力模块(1)的顶部且在控制电池(5)的左侧安装有控制柜(6)，所述动力模块(1)的顶部且在控制柜(6)的正面和背面均固定连接有rtk(7)，所述动力模块(1)的顶部且在rtk(7)的左侧固定连接有数图传天线(8)，所述动力模块(1)的顶部且在控制柜(6)的左侧固定连接有升起上建结构(9)，所述动力模块(1)的顶部且在升起上建结构(9)的正面和背面均固定连接有航行灯(10)，所述动力模块(1)的左侧固定连接有快拆接头(11)。2.根据权利要求1所述的一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，其特征在于：所述第一任务模块(2)包括第一壳体(201)，所述第一壳体(201)的内部固定连接有采样装置(202)，所述采样装置(202)的右侧固定连接有存放装置(203)，所述第一壳体(201)的外壁且在存放装置(203)的两侧均固定连接有穿舱弯头(204)，所述第一壳体(201)的内部且在采样装置(202)的左侧依次安装有动力电池(205)和第一设备电池(206)。3.根据权利要求1所述的一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，其特征在于：所述第二任务模块(3)包括第二壳体(301)，所述第二壳体(301)的内部安装有电极法多参数分析仪(302)，所述第二壳体(301)的内部且在电极法多参数分析仪(302)的左侧安装有废水桶(303)，所述第二壳体(301)的内部且在废水桶(303)的下方固定连接有纯水桶(304)，所述第二壳体(301)的内部且在废水桶(303)的左侧固定连接有便携式水站(305)，所述第二壳体(301)的内部且在纯水桶(304)的左侧固定连接有试剂恒温箱(306)，所述第二壳体(301)内部中心处的左侧从上至下依次安装有第二设备电池(307)和声呐控制器(308)，所述第二壳体(301)的内部且在第二设备电池(307)的左侧固定连接有声呐(309)。4.根据权利要求1所述的一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，其特征在于：所述升起上建结构(9)包括固定连接在动力模块(1)顶部的桅杆(901)，所述桅杆(901)的右侧固定连接有摄像头(902)，所述桅杆(901)的顶部固定连接有激光测距仪(903)。5.根据权利要求1所述的一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，其特征在于：所述动力模块(1)的底部安装有两组驱动电机，且两组驱动电机的输出轴上均安装有螺旋桨，所述动力模块(1)的外壁且在控制柜(6)对应位置处开设有透气孔，所述控制电池(5)、rtk(7)、数图传天线(8)以及航行灯(10)与控制柜(6)之间均通过导线电性连接在一起，所述动力模块(1)由铝合金制成，所述数图传天线(8)通过5g网络与控制中心相连接。6.根据权利要求2所述的一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，其特征在于：所述第一壳体(201)由铝合金制成，所述动力电池(205)和第一设备电池(206)的外壁均设置有充电插座，所述采样装置(202)贯穿第一壳体(201)并延伸至第一壳体(201)的底部，所述第一任务模块(2)通过快拆接头(11)与动力模块(1)相连接。7.根据权利要求3所述的一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，其特征在于：所述第二壳体(301)由铝合金制成，所述第二壳体(301)与第一壳体(201)通过可拆卸结构相连接，所述第二设备电池(307)的外壁设置有充电插座，所述电极法多参数分析仪(302)、声呐(309)以及第二设备电池(307)与声呐控制器(308)的连接方式均为电性连接。
8.根据权利要求4所述的一种基于5g+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，其特征在于：所述摄像头(902)以及激光测距仪(903)与控制柜(6)的连接方式均为电性连接，所述桅杆(901)由铝合金制成。

技术总结
本发明涉及河湖生态环境监测技术领域，尤其为一种基于5G+物联网的河湖生态环境智能化监测无人船，包括动力模块、第一任务模块以及第二任务模块，所述动力模块的右侧安装有托环，所述动力模块和第一任务模块中均固定连接有动力电池和设备电池，所述动力模块的顶部且在控制电池的左侧安装有控制柜，所述动力模块的左右两侧均固定连接有RTK，所述动力模块RTK旁侧固定连接有数图传天线，所述第一模块的中部固定连接有用于定点定深采样控制的升起上建结构，本发明可以有效解决目前环境监测无人船存在的搭载任务模块有限、续航时间较短，比较难适应环境复杂的河湖水域、数据传输稳定性差、图文传输不畅、无人装备失控失联、受地面信号干扰等问题。号干扰等问题。号干扰等问题。


技术研发人员：肖玲君 何姝 姜璐璐 熊颖郡 陈耿佳
受保护的技术使用者：武汉市宇驰检测技术有限公司
技术研发日：2022.10.17
技术公布日：2023/3/14