一种海上水质检测小船的制作方法

本发明涉及领域水质检测领域，更具体的说，尤其涉及一种海上水质检测小船。

背景技术：

在21世纪的今天，随着各行各业的发展，对于资源的利用和开发越来越深入，但是无论是在运输，还是在水资源开发等方面，都避不开水污染的问题，如今全面发展水域的污染监测系统已经迫在眉睫。

就目前而言，我国仅搭建了许多的固定水质监测系统，但是它们都存在着检测范围不够全面无法实时监控的问题。为此，有人提出了制作无人智能小船作为可移动检测的装置来补充水监测，解决覆盖率和时效的问题，然而当前的无人小船存在以下缺点：(1)遇到风力较大的天气时会出现翻船的现象，在宽阔的水域中更易出现事故；(2)监测小船上搭载的传感器不能精准的反应出水置的状况，且传感器比较单一；(3)另外还存在着能源补充困难的问题；(4)小船检测完水质样本无法保存。

本次设计的无人智能小船作为移动采样装置具有着强大的抗风能力，并且通过建设站点，可以进行能源补充，同时将各地的水样采集到站点进行精准的检测。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有的水质检测小船存在的问题，提出了一种海上水质检测小船，利用无人智能小船作为移动采样装置，具有着强大的抗风能力，并且通过建设站点，可以进行能源补充，同时将各地的水样采集到站点进行精准的检测。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种海上水质检测小船，包括监测基站和运输小船，所述监测基站建造在宽阔水域的岸边，运输小船游走于监测基站所管辖的水域内并受监测基站的控制进行巡航和取水操作，运输小船取水完成后将水样送入监测基站进行检测；所述监测基站包括基站主体、设置在基站主体靠近水域一侧的小船停靠舱、设置在每个小船停靠舱侧面的换瓶仓、设置在基站主体内部的控制仓、采样瓶存储仓和水质检测仓，所述小船停靠舱用于停靠运输小船，换瓶仓内设置有采样瓶自动更换装置，采样瓶自动更换装置将停靠在小船停靠舱内运输小船上的采样瓶更换为空的采样瓶并将采样完毕的采样瓶送入水质检测仓中，水质检测仓对采样瓶存储仓中的采样瓶依次进行水质检测，最后再将检测完毕的采样瓶送入采样瓶存储仓中进行存储，控制仓用于控制和监测整个监测基站的整个工作流程；

所述运输小船包括上船体、下船体、船身支架、天线、船体控制室、摄像装置、水样采集模块、采样仓、电动推杆模块、照明装置、水样采集口和螺旋桨，所述运输小船为双体船模式，所述下船体设置有左右对称的两个，上船体的下端通过两个平行设置的船身支架连接两个下船体，船身支架呈扁平状，船身支架平行于运输小船的运动方向设置；所述水样采集口设置在上船体的前表面上，天线、摄像装置和船体控制室均设置在上船体的上表面上；所述螺旋桨设置在两个下船体的后端，螺旋桨运动时推动运输小船向前运动；所述照明装置设置在上船体的下表面上；所述水样采集模块、采样仓和第一电动推杆模块设置在上船体的内部，水样采集口通过水样采集模块将采集到的水样送入采样仓，采样仓内设置有多个采样瓶放置槽，采样瓶放置在采样瓶放置槽内；所述电动推杆模块包括第一电动推杆、推杆连接座和推动杆，推杆连接座固定在上船体的表面，第一电动推杆的底部固定在推杆连接座上，推动杆连接在第一电动推杆的活动头上，运输小船完成取水工作后停靠在监测基站时，第一电动推杆工作，通过推动杆将位于采样瓶放置槽上已经采样完成的采样瓶推入到监测基站中的换瓶仓中。

进一步的，所述水质检测仓内设置有氨氮检测装置、ph检测装置、浊度检测装置、电导率检测装置、温度检测装置、溶解氧检测装置和二维码识别装置，氨氮检测装置、ph检测装置、浊度检测装置、电导率检测装置、温度检测装置和溶解氧检测装置用于对采样瓶中的水质进行各种不同的检测，二维码识别装置在其他检测装置检测的同时识别每个采样瓶上的二维码，然后将分析得出的数据保存到二维码；最后，当水质检测完成时，通过传送带将采样瓶保存到存储仓。

进一步的，所述船体控制室内设置有无线通讯模块、gps模块和控制芯片，无线通讯模块通过外部天线与监测基站间通过无线通信，gps模块获取小船的具体位置，控制芯片与无线通讯模块、gps模块、摄像装置、照明装置和螺旋桨电连接。

进一步的，所述小船停靠舱的左右两侧均设置有电磁铁，运输小船停靠在小船停靠舱时电磁铁工作产生磁力吸附运输小船的左右两侧。

进一步的，所述采样瓶自动更换装置包括传送带、第二电动推杆和第二推杆座，所述传送带上设置有多个用于放置采样瓶的半圆槽；所述第二电动推杆通过第二推杆座固定在监测基站上，第二电动推杆设置在传送带原理小船停靠舱的一侧，第二电动推杆工作时将传送带上的空的采样瓶推入运输小船中。

进一步的，所述小船停靠舱设置有六个。

进一步的，所述下船体呈橄榄球状，下船体内部设置有多个液体仓。下船体通过吸水和排水来提供游动所需的浮力，并能够使得运输小船具备良好的防破损性和稳定性，更能适应海中恶劣的环境，同时，为小船提供约为70％的排水体积，能够保证小船有足够的吃水深度。

进一步的，所述水样采集模块包括进水管、入口电磁止水阀、出口电磁止水阀、抽水泵和出水管，进水管的进口连接水样采集口，进水管的出口连接水泵的入口，水泵的出水口对应多根出水管，每根出水管的出口位置对应采样仓内的一个采样瓶，每根出水管上均设置有出口电磁止水阀。抽取水样时，打开入水口处的入口电磁止水阀，由水泵进行抽水操作，通过控制出口电磁止水阀，控制水流入指定的采样瓶，从而实现在不同的地方提取水样。当水量达到采样瓶规定的容量时，关闭入水口的入口电磁止水阀，水泵停止工作。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的运输小船优良的抗风性，耐浪性，运输小船采用双体船模式，小船的下体基本都沉入水中，只有一个扁平的船体浮于水面，左右两边的船身支架窄又扁平，因此遇到的水的阻力会小很多，当船体在水中行驶时，吃水深度基本与中间船身的下表面平齐，使得整个船体大部分都置于水中，并且在行驶过程中只有两侧窄平的支柱切割水平面，减少阻力，并使得整个船体变的相当稳定在遇到风浪时，整个船体会处于一种相对稳定的状态，可以避免船体的侧翻。

2、本发明在上船体表面设置凸起的船体控制室，并在上船体上设置一根天线，船体控制室内设置有无线通讯模块，无线通讯模块与体现起到了无线通信作用，从而能够实时反馈检测的信息并提供gps定位，能够根据监测基站提供的水质地图提前为运输小船的行进路线进行规划并接手监测基站的指令，从而更加高效的完成水样采集的任务。

3、本发明在船头搭载一个摄像装置，通过摄像装置拍摄当前环境的各种画面，而且摄像头能够进行转动，极大的提高了拍摄能力，使得工作人员能够更加直观的了解所处环境的特点。

4、本发明在运输小船上设置照明装置使得小船在夜间也可以正常工作。

5、本发明的下船体通过吸水和排水来提供游动所需的浮力，并能够使得运输小船具备良好的防破损性和稳定性，更能适应海中恶劣的环境，同时，为小船提供约为70％的排水体积，能够保证小船有足够的吃水深度。

6、本发明在两个下船体的后端设置螺旋桨进行移动和转弯，转弯方式为两个螺旋桨的差速转动，移动方式两个螺旋桨的等速转动，通过螺旋桨产生的转速差实现运输小船的移动和转弯，甚至实现原地旋转。

7、本发明运输小船和监测基站可以实现自动更换采样瓶，提高了工作效率，降低了人力成本。

8、本发明不需要在运输小船上安装水质检测传感器，降低了小船的成本，同时通过监测基站内配备的水质检测仪器，能够得到更加精确的数据。

9、本发明的运输通过到指定地点进行水样采集，最后回到监测基站点进行充电和更换采样瓶，续航能力得到提升，并且能够保存水质样本，以便于以后的取证。

附图说明

图1是本发明的监测基站、运输小船和采样点的关系对应示意图。

图2是本发明运输小船的结构示意图。

图3是本发明监测基站的结构示意图。

图4是本发明运输小船中电动推杆模块的结构示意图。

图5是本发明监测基站中采样瓶自动更换装置的机构示意图。

图6是本发明运输小船水样采集流程示意图。

图中，1-天线、2-船体控制室、3-摄像装置、4-上船体、5-照明装置、6-水样采集口、7-船身支架、8-螺旋桨、9-下船体、10-采样瓶、11-出口电磁止水阀、12-进水管、13-入口电磁止水阀、14-水泵、15-小船停靠舱、16-控制仓、17-采样瓶存储仓、18-水质检测仓、19-换瓶仓、21-采样瓶放置槽、22-第一电动推杆、23-推动杆、24-传送带、26-第二电动推杆、27-第二推杆座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～6所示，一种海上水质检测小船，包括监测基站和运输小船，所述监测基站建造在宽阔水域的岸边，运输小船游走于监测基站所管辖的水域内并受监测基站的控制进行巡航和取水操作，运输小船取水完成后将水样送入监测基站进行检测；所述监测基站包括基站主体、设置在基站主体靠近水域一侧的小船停靠舱15、设置在每个小船停靠舱15侧面的换瓶仓19、设置在基站主体内部的控制仓16、采样瓶存储仓17和水质检测仓18，所述小船停靠舱15用于停靠运输小船，换瓶仓19内设置有采样瓶自动更换装置，采样瓶自动更换装置将停靠在小船停靠舱15内运输小船上的采样瓶10更换为空的采样瓶10并将采样完毕的采样瓶10送入水质检测仓18中，水质检测仓18对采样瓶存储仓17中的采样瓶10依次进行水质检测，最后再将检测完毕的采样瓶10送入采样瓶存储仓17中进行存储，控制仓16用于控制和监测整个监测基站的整个工作流程。

所述运输小船包括上船体4、下船体9、船身支架7、天线1、船体控制室2、摄像装置3、水样采集模块、采样仓、电动推杆模块、照明装置5、水样采集口6和螺旋桨8，所述运输小船为双体船模式，所述下船体9设置有左右对称的两个，上船体4的下端通过两个平行设置的船身支架7连接两个下船体9，船身支架7呈扁平状，船身支架7平行于运输小船的运动方向设置；所述水样采集口6设置在上船体4的前表面上，天线1、摄像装置3和船体控制室2均设置在上船体4的上表面上；所述螺旋桨8设置在两个下船体9的后端，螺旋桨8运动时推动运输小船向前运动；所述照明装置5设置在上船体4的下表面上；所述水样采集模块、采样仓和第一电动推杆22模块设置在上船体4的内部，水样采集口6通过水样采集模块将采集到的水样送入采样仓，采样仓内设置有多个采样瓶放置槽21，采样瓶10放置在采样瓶放置槽21内；所述电动推杆模块包括第一电动推杆22、推杆连接座和推动杆23，推杆连接座固定在上船体4的表面，第一电动推杆22的底部固定在推杆连接座上，推动杆23连接在第一电动推杆22的活动头上，运输小船完成取水工作后停靠在监测基站时，第一电动推杆22工作，通过推动杆23将位于采样瓶放置槽21上已经采样完成的采样瓶10推入到监测基站中的换瓶仓19中。

所述水质检测仓18内设置有氨氮检测装置、ph检测装置、浊度检测装置、电导率检测装置、温度检测装置、溶解氧检测装置和二维码识别装置，氨氮检测装置、ph检测装置、浊度检测装置、电导率检测装置、温度检测装置和溶解氧检测装置用于对采样瓶10中的水质进行各种不同的检测，二维码识别装置在其他检测装置检测的同时识别每个采样瓶10上的二维码，然后将分析得出的数据保存到二维码；最后，当水质检测完成时，通过传送带24将采样瓶10保存到存储仓。

所述船体控制室2内设置有无线通讯模块、gps模块和控制芯片，无线通讯模块通过外部天线1与监测基站间通过无线通信，gps模块获取小船的具体位置，控制芯片与无线通讯模块、gps模块、摄像装置3、照明装置5和螺旋桨8电连接。

所述小船停靠舱15的左右两侧均设置有电磁铁，运输小船停靠在小船停靠舱15时电磁铁工作产生磁力吸附运输小船的左右两侧。

所述采样瓶自动更换装置包括传送带24、第二电动推杆26和第二推杆座27，所述传送带24上设置有多个用于放置采样瓶10的半圆槽；所述第二电动推杆26通过第二推杆座27固定在监测基站上，第二电动推杆26设置在传送带24原理小船停靠舱15的一侧，第二电动推杆26工作时将传送带24上的空的采样瓶10推入运输小船中。

所述小船停靠舱15设置有六个。小船停靠舱15根据具体需要来进行控制，比如一个水域需要九个运输小船来完成采样操作，则设置九个小船停靠舱15。

所述下船体9呈橄榄球状，下船体9内部设置有多个液体仓。下船体9通过吸水和排水来提供游动所需的浮力，并能够使得运输小船具备良好的防破损性和稳定性，更能适应海中恶劣的环境，同时，为小船提供约为70％的排水体积，能够保证小船有足够的吃水深度。

所述水样采集模块包括进水管12、入口电磁止水阀13、出口电磁止水阀11、抽水泵14和出水管，进水管12的进口连接水样采集口6，进水管12的出口连接水泵14的入口，水泵14的出水口对应多根出水管，每根出水管的出口位置对应采样仓内的一个采样瓶10，每根出水管上均设置有出口电磁止水阀11。抽取水样时，打开入水口处的入口电磁止水阀13，由水泵14进行抽水操作，通过控制出口电磁止水阀11，控制水流入指定的采样瓶10，从而实现在不同的地方提取水样。当水量达到采样瓶规定的容量时，关闭入水口的入口电磁止水阀，水泵停止工作。

本发明克服了无人监测的运输小船在宽阔水域上大风天气时监测困难的问题，它能够有效的防止在风力比较大的时候船体发生侧翻，工作能力得到提升。通过建立监测基站，对不同的运输小船发布指令，由于运输小船上载有多个采样瓶，可以到多个不同的地点进行采样，因此在每个采样瓶上贴有特定的二维码，用以区分不同的采样瓶，也更利于信息的整理和归类；每当一个地点的水样采集完成时，通过识别二维码保存地址信息。另外在监测基站对采样瓶内的水质检测完成时，同样通过二维码保存检测信息。最后系统将所有的信息整理得出某地的水质污染情况，将其反馈给工作人员。本发明在避免了运输小船上搭载传感器产生的高成本以及水质样本无法保存的问题，同时过回到站点进行充电增强了续航能力。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。