CN111086613A - 一种监测河水水质的无人潜航器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种监测河水水质的无人潜航器及方法，它包括潜航器本体，所述潜航器本体靠近尾部的一端对称设置有尾部侧翼结构，所述潜航器本体的尾部安装有用于推动整个无人潜航器的螺旋推动机构；所述潜航器本体靠近头部的一端对称设置有头部机械臂结构；所述潜航器本体的前端腔体内部设置有用于控制其升降潜俯的充水***；所述潜航器本体的内部设置有耐压仓，所述耐压仓设置有主控制器，所述主控制器上设置有接收器，所述主控制器设置有分析检测模块，所述主控制器设置有信息采集模块，所述主控制器设置有记忆模块，所述主控制器设置有远程信息处理模块。其能够用于河水的自动监测。

Description

一种监测河水水质的无人潜航器及方法
技术领域
本发明涉及无人潜航器技术领域，尤其涉及一种监测河水水质的无人潜航器及方法。
背景技术
河水的物理化学特性及其动态特征，河水的物理性质主要指水温、颜色、透明度、嗅和味，化学性质由溶解和分散于河流水中的气体、离子、分子，胶体物质及悬浮固体、微生物及这些物质的含量所决定，水质检测仪可以现地测量ph值、电导率、溶解氧、盐度、溶解质（tds）、海水比重、温度、浊度、深度、氧化还原电位（orp）。能满足各种地表水、地下水、工业和生活污水、养殖及再生水的测量需要，可广泛地应用于环境保护、科研监测、生产控制等领域，是工业自动化时代环境监测与管理理想的专用仪器之一，早期的水下无人潜航器只是用于民用领域，可以代替潜水员进行沉船打捞、深水勘探以及水下电缆铺设等作业和施工。直到上个世纪90年代，无人潜航器的相关技术发展相对成熟，其在军事领域的重要价值才日渐被人们重视，美海军水文和海洋单位使用配备有大量传感器的UUV绘制海床图，为潜艇和两栖作战计划提供必要数据。
无人潜航器也用于搜救、情报、监视和侦察任务，同时，美国已经开始测试一种新型深海UUV用于跟踪敌方潜艇，开发时序要求严格的打击能力也成为一种实际可能，它可通过远程操作来进攻——将会支撑起舰队行动、海上拒止、海洋封锁等任务，控制住重要的海洋航线，它可作为诱饵将敌潜艇诱骗离开舰艇编队，在其 他兵器协同下进行围歼；可对水面、水下目标进行侦察或敌侦察进行反侦察，或者作为潜艇的外部声传感器平 台，扩大潜艇的搜索和侦察范围或组成反潜警戒线；可深入敌布设的水雷区绘制雷区图，引导己方舰艇安全通过 雷区或为己方扫/猎雷舰提供支援；可布放水雷并对己方所布水雷区。专家认为，不用惧怕恶劣的水文环境和海底极高的危险度，可以长时间、高密级地侦察搜集水中的各种情报，是未来战争当之无愧的“海底侦察兵”。
发明内容
本发明的主要目的是解决上述背景技术存在的不足，提供一种监测河水水质的无人潜航器及方法，其能够用于河水的自动监测。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种监测河水水质的无人潜航器，它包括潜航器本体，所述潜航器本体靠近尾部的一端对称设置有尾部侧翼结构，所述潜航器本体的尾部安装有用于推动整个无人潜航器的螺旋推动机构；所述潜航器本体靠近头部的一端对称设置有头部机械臂结构；所述潜航器本体的前端腔体内部设置有用于控制其升降潜俯的充水***；所述潜航器本体的内部设置有耐压仓，所述耐压仓设置有主控制器，所述主控制器上设置有接收器，所述主控制器设置有分析检测模块，所述主控制器设置有信息采集模块，所述主控制器设置有记忆模块，所述主控制器设置有远程信息处理模块。
所述尾部侧翼结构固定在潜航器本体外侧壁上的第一固定板，所述潜航器本体外壁远离第一固定板的一端固定连接有第二固定板，所述第一固定板与第二固定板对称设置，所述第一固定板开设有螺纹孔，所述第二固定板开设有螺纹孔，所述第一固定板通过螺纹连接有第一尾翼，所述第二固定板通过螺纹连接有第二尾翼，所述第一尾翼与第二尾翼对称设置。
所述螺旋推动机构包括设置在潜航器本体尾部的旋转轴，所述旋转轴上安装有螺旋桨，所述螺旋桨的外部设置有用于对其进行保护的螺旋桨保护壳；所述旋转轴与驱动电机相连，并驱动其转动。
所述头部机械臂结构包括固定在潜航器本体的外壁远离第一固定板的一端的第一驱动轴，所述第一驱动轴上设置有卡座，所述卡座卡接有可变形机械臂；所述潜航器本体的外壁远离第二固定板的一端设置有第二驱动轴，所述第二驱动轴设置有卡座，所述卡座卡接有可变形机械臂，所述第一驱动轴、第二驱动轴与第一固定板、第二固定板水平设置。
所述潜航器本体远离螺旋桨的一端设置有耐高压防水探头，所述耐高压防水探头的两端对称设置有探照灯。
所述充水***包括设置在潜航器本体头部内部的载水仓，所述载水仓的侧端设置有注水口，所述载水仓远离注水口的一端设置有高压排水口。
所述潜航器本体靠近载水仓的一端设置有驱动器，所述驱动器的两端分别与第一驱动轴和第二驱动轴螺纹套接。
所述耐压仓远离主控制器的一端设置有能源模块，所述潜航器本体的外壁侧端设置有水温感应器，所述潜航器本体外壁侧端远离水温感应器的一端设置有水质检测器，所述水温感应器与水质检测器对称设置。
所述一种监测河水水质的无人潜航器的监测方法，它包括以下步骤：
S1：通过控制升降潜俯的充水***，向载水仓内部注入河水，进而控制潜航器本体进入更深处；
S2：通过控制可变形机械臂，通过可变形机械臂加快潜航器潜入水底；
S3：通过水温感应器和水质检测器将检测的信息传递到接收器，然后分析检测模块对水质进行分析检测，信息采集模块对信息进行采集，记忆模块对信息进行记忆储存，远程信息处理模块对信息进行传输；
S4：工作过程中，通过能源模块提供各方便所使用的能源，通过螺旋桨保护壳能够对螺旋桨进行保护，避免碰撞硬物发生损坏；
S5：通过耐高压防水探头和探照灯将水底的情况传递给接收器，对信息进行处理。
本发明有如下有益效果：
1、通过潜航器本体设置有第一固定板和第二固定板，第一固定板、第二固定板开设有螺纹孔，能够固定第一尾翼和第二尾翼，通过螺纹连接能够在第一尾翼、第二尾翼出现故障时方便更换尾翼，通过载水仓能够江河水注入，方便潜航器本体进入更深处，通过可变形机械臂能够有效的加快潜航器潜入水底。
2、通过水温感应器和水质检测器能够将检测的情况传递到接收器，然后分析检测模块对水质进行分析检测，信息采集模块对信息进行采集，记忆模块对信息进行记忆储存，远程信息处理模块对信息进行传输。
3、通过能源模块能够提供各方便所使用的能源，通过螺旋桨保护壳能够对螺旋桨进行保护，能够避免碰撞硬物发生损坏。
4、通过耐高压防水探头和探照灯能够将水底的情况传递给接收器，对信息进行处理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的内部结构示意图。
图3为本发明的内部部分结构示意图。
图4为本发明的部分结构示意图。
图5为本发明的部分结构示意图。
图6为本发明的部分结构示意图。
图中：1潜航器本体、2第一固定板、3第二固定板、4螺纹孔、5第一尾翼、6第二尾翼、7第一驱动轴、8卡座、9可变形机械臂、10第二驱动轴、11旋转轴、12螺旋桨、13螺旋桨保护壳、14耐高压防水探头、15探照灯、16载水仓、17注水口、18高压排水口、19驱动器、20耐压仓、21主控制器、22接收器、23分析检测模块、24信息采集模块、25记忆模块、26远程信息处理模块、27能源模块、28水温感应器、29水质检测器、30驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-6，一种监测河水水质的无人潜航器，它包括潜航器本体1，所述潜航器本体1靠近尾部的一端对称设置有尾部侧翼结构，所述潜航器本体1的尾部安装有用于推动整个无人潜航器的螺旋推动机构；所述潜航器本体1靠近头部的一端对称设置有头部机械臂结构；所述潜航器本体1的前端腔体内部设置有用于控制其升降潜俯的充水***；所述潜航器本体1的内部设置有耐压仓20，所述耐压仓20设置有主控制器21，所述主控制器21上设置有接收器22，所述主控制器21设置有分析检测模块23，所述主控制器21设置有信息采集模块24，所述主控制器21设置有记忆模块25，所述主控制器21设置有远程信息处理模块26。通过采用上述结构的无人潜航器能够用于河水的水质监测，并对水质信息进行实时采集，通过采集之后将其传递给控制器进行数据分析和处理。在具体工作过程中，通过螺旋推动机构实现潜航器本体1的移动，通过充水***实现其在水体内部的升降，进而达到不同的水深，通过主控制器21能够用于水所采集的信号进行有效的分析和处理。最终达到水质监测的目的。
进一步的，所述尾部侧翼结构固定在潜航器本体1外侧壁上的第一固定板2，所述潜航器本体1外壁远离第一固定板2的一端固定连接有第二固定板3，所述第一固定板2与第二固定板3对称设置，所述第一固定板2开设有螺纹孔4，所述第二固定板3开设有螺纹孔4，所述第一固定板2通过螺纹连接有第一尾翼5，所述第二固定板3通过螺纹连接有第二尾翼6，所述第一尾翼5与第二尾翼6对称设置。通过上述的尾部侧翼结构能够用于控制潜航器本体1在水体内部的行走和移动。
进一步的，所述螺旋推动机构包括设置在潜航器本体1尾部的旋转轴11，所述旋转轴11上安装有螺旋桨12，所述螺旋桨12的外部设置有用于对其进行保护的螺旋桨保护壳13；所述旋转轴11与驱动电机30相连，并驱动其转动。通过上述的螺旋推动机构主要用于提供推进动力，工作过程中，通过驱动电机30驱动旋转轴11，再由旋转轴11驱动螺旋桨12，最终通过螺旋桨12推动整个潜航器本体1前行。
进一步的，所述头部机械臂结构包括固定在潜航器本体1的外壁远离第一固定板2的一端的第一驱动轴7，所述第一驱动轴7上设置有卡座8，所述卡座8卡接有可变形机械臂9；所述潜航器本体1的外壁远离第二固定板3的一端设置有第二驱动轴10，所述第二驱动轴10设置有卡座8，所述卡座8卡接有可变形机械臂9，所述第一驱动轴7、第二驱动轴10与第一固定板2、第二固定板3水平设置。通过上述的头部机械臂结构主要用于辅助潜航器本体1的下潜动作，在工作过程中，通过相应的驱动轴带动可变形机械臂9，进而方便其下潜。
进一步的，所述潜航器本体1远离螺旋桨12的一端设置有耐高压防水探头14，所述耐高压防水探头14的两端对称设置有探照灯15。通过耐高压防水探头和探照灯能够将水底的情况传递给接收器，对信息进行处理。
进一步的，所述充水***包括设置在潜航器本体1头部内部的载水仓16，所述载水仓16的侧端设置有注水口17，所述载水仓16远离注水口17的一端设置有高压排水口18。通过上述的结构能够通过载水仓16能够将河水注入，方便潜航器本体1进入更深处。
进一步的，所述潜航器本体1靠近载水仓16的一端设置有驱动器19，所述驱动器19的两端分别与第一驱动轴7和第二驱动轴10螺纹套接。通过驱动器19能够同步的带动第一驱动轴7和第二驱动轴10。
进一步的，所述耐压仓20远离主控制器21的一端设置有能源模块27，所述潜航器本体1的外壁侧端设置有水温感应器28，所述潜航器本体1外壁侧端远离水温感应器28的一端设置有水质检测器29，所述水温感应器28与水质检测器29对称设置。通过水温感应器28和水质检测器29能够将检测的情况传递到接收器22，然后分析检测模块23对水质进行分析检测，信息采集模块24对信息进行采集，记忆模块25对信息进行记忆储存，远程信息处理模块26对信息进行传输；通过能源模块27能够提供各方便所使用的能源。
实施例2：
所述一种监测河水水质的无人潜航器的监测方法，它包括以下步骤：
S1：通过控制升降潜俯的充水***，向载水仓16内部注入河水，进而控制潜航器本体1进入更深处；
S2：通过控制可变形机械臂9，通过可变形机械臂9加快潜航器潜入水底；
S3：通过水温感应器28和水质检测器29将检测的信息传递到接收器22，然后分析检测模块23对水质进行分析检测，信息采集模块24对信息进行采集，记忆模块25对信息进行记忆储存，远程信息处理模块26对信息进行传输；
S4：工作过程中，通过能源模块27提供各方便所使用的能源，通过螺旋桨保护壳13能够对螺旋桨12进行保护，避免碰撞硬物发生损坏；
S5：通过耐高压防水探头14和探照灯15将水底的情况传递给接收器22，对信息进行处理。

Claims (9)

1.一种监测河水水质的无人潜航器，其特征在于：它包括潜航器本体（1），所述潜航器本体（1）靠近尾部的一端对称设置有尾部侧翼结构，所述潜航器本体（1）的尾部安装有用于推动整个无人潜航器的螺旋推动机构；所述潜航器本体（1）靠近头部的一端对称设置有头部机械臂结构；所述潜航器本体（1）的前端腔体内部设置有用于控制其升降潜俯的充水***；所述潜航器本体（1）的内部设置有耐压仓（20），所述耐压仓（20）设置有主控制器（21），所述主控制器（21）上设置有接收器（22），所述主控制器（21）设置有分析检测模块（23），所述主控制器（21）设置有信息采集模块（24），所述主控制器（21）设置有记忆模块（25），所述主控制器（21）设置有远程信息处理模块（26）。
2.根据权利要求1所述一种监测河水水质的无人潜航器，其特征在于：所述尾部侧翼结构固定在潜航器本体（1）外侧壁上的第一固定板（2），所述潜航器本体（1）外壁远离第一固定板（2）的一端固定连接有第二固定板（3），所述第一固定板（2）与第二固定板（3）对称设置，所述第一固定板（2）开设有螺纹孔（4），所述第二固定板（3）开设有螺纹孔（4），所述第一固定板（2）通过螺纹连接有第一尾翼（5），所述第二固定板（3）通过螺纹连接有第二尾翼（6），所述第一尾翼（5）与第二尾翼（6）对称设置。
3.根据权利要求1所述一种监测河水水质的无人潜航器，其特征在于：所述螺旋推动机构包括设置在潜航器本体（1）尾部的旋转轴（11），所述旋转轴（11）上安装有螺旋桨（12），所述螺旋桨（12）的外部设置有用于对其进行保护的螺旋桨保护壳（13）；所述旋转轴（11）与驱动电机（30）相连，并驱动其转动。
4.根据权利要求1所述一种监测河水水质的无人潜航器，其特征在于：所述头部机械臂结构包括固定在潜航器本体（1）的外壁远离第一固定板（2）的一端的第一驱动轴（7），所述第一驱动轴（7）上设置有卡座（8），所述卡座（8）卡接有可变形机械臂（9）；所述潜航器本体（1）的外壁远离第二固定板（3）的一端设置有第二驱动轴（10），所述第二驱动轴（10）设置有卡座（8），所述卡座（8）卡接有可变形机械臂（9），所述第一驱动轴（7）、第二驱动轴（10）与第一固定板（2）、第二固定板（3）水平设置。
5.根据权利要求1所述一种监测河水水质的无人潜航器，其特征在于：所述潜航器本体（1）远离螺旋桨（12）的一端设置有耐高压防水探头（14），所述耐高压防水探头（14）的两端对称设置有探照灯（15）。
6.根据权利要求1所述一种监测河水水质的无人潜航器，其特征在于：所述充水***包括设置在潜航器本体（1）头部内部的载水仓（16），所述载水仓（16）的侧端设置有注水口（17），所述载水仓（16）远离注水口（17）的一端设置有高压排水口（18）。
7.根据权利要求6所述一种监测河水水质的无人潜航器，其特征在于：所述潜航器本体（1）靠近载水仓（16）的一端设置有驱动器（19），所述驱动器（19）的两端分别与第一驱动轴（7）和第二驱动轴（10）螺纹套接。
8.根据权利要求1所述一种监测河水水质的无人潜航器，其特征在于：所述耐压仓（20）远离主控制器（21）的一端设置有能源模块（27），所述潜航器本体（1）的外壁侧端设置有水温感应器（28），所述潜航器本体（1）外壁侧端远离水温感应器（28）的一端设置有水质检测器（29），所述水温感应器（28）与水质检测器（29）对称设置。
9.采用权利要求1-8任意一项所述一种监测河水水质的无人潜航器的监测方法，其特征在于它包括以下步骤：
S1：通过控制升降潜俯的充水***，向载水仓（16）内部注入河水，进而控制潜航器本体（1）进入更深处；
S2：通过控制可变形机械臂（9），通过可变形机械臂（9）加快潜航器潜入水底；
S3：通过水温感应器（28）和水质检测器（29）将检测的信息传递到接收器（22），然后分析检测模块（23）对水质进行分析检测，信息采集模块（24）对信息进行采集，记忆模块（25）对信息进行记忆储存，远程信息处理模块（26）对信息进行传输；
S4：工作过程中，通过能源模块（27）提供各方便所使用的能源，通过螺旋桨保护壳（13）能够对螺旋桨（12）进行保护，避免碰撞硬物发生损坏；
S5：通过耐高压防水探头（14）和探照灯（15）将水底的情况传递给接收器（22），对信息进行处理。
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