用于户外教学的气象观测和水质监测无人船的制作方法

本实用新型涉及一种用于在水域上进行动态气象观测和水质监测的无人船，可作为户外教学实验用具，属于水质监测和气象户外探究领域。

背景技术：

水质监测和气象探究一直是教学领域较为重视的户外探究项目，一般来说，水质监测项目包含水体中的水温、电导率、ph、溶解氧等参数的监测；气象探究包含风速传感器、风向传感器、温度、湿度、大气压传感器、光照度传感器、紫外线传感器强度等参数。

一般的水上监测需要采集水样后做监测处理或者直接将监测设备放到监测水域中，如果需要监测不同水域的水质则需要测试人员乘船采集不同区域的水样或者将设备放置到不同水域中去。而气象探究往往是将气象监测设备固定到一个点上，这些监测方式存在监测采集不够灵活的缺点。

技术实现要素：

本实用新型针对现有教学领域户外水质监测和气象探究技术存在的不足，提供一种用于户外教学的气象观测和水质监测无人船，既可以方便地对同一水域不同地点进行气象观测和水质监测，也可作为户外教学实验用具，提高学生动手操作能力。

本实用新型的用于户外教学的气象观测和水质监测无人船，采用以下技术方案：

该无人船，包括船体、气象观测装置、水质监测装置和数据采集装置；船体上设置有动力装置，气象观测装置设置在船体的上方，水质监测装置设置在船体的底部，气象观测装置和水质监测装置均与数据采集装置连接。

所述船体的船舱上方安装有防水开关和防水充电口，防水开关和防水充电口均与电池电连接，电池放置在船舱内，船体的下部装有配重板。

所述动力装置包括无线遥控器、遥控接收器、电机调速器和螺旋桨，螺旋桨安装在船体下部的配重板上，螺旋桨的驱动电机与电机调速器电连接，电机调速器与电池电连接，电机调速器的控制信号输入端与遥控接收器相连，遥控接收器与无线遥控器无线连接。

所述气象观测装置包括设置于船体上的支架以及安装在支架上的风速传感器、风向传感器、光照度传感器、紫外线传感器、温湿度传感器和气压传感器，各传感器均与数据采集装置相连接。所述支架的顶部为半球形壳体，所述数据采集装置设置在该壳体内。

所述水质监测装置包括水质监测盒，水质监测盒内设置有溶解氧传感器、ph传感器、电导率传感器和温度传感器，各传感器均与数据采集装置连接，各传感器穿过船体底面，以伸入水体；水质监测盒设置于船体的船舱内。

上述无人船还包括定位模块。定位模块可采用gps系统的定位模块或北斗系统的定位模块，能够实时记录采样点的位置信息。

上述无人船通过无线遥控器控制船体行进到所需位置，并通过定位模块对监测位置定位。通过气象观测装置中的各进行气象观测。通过水质监测装置中的各传感器对水体的水质进行监测，监测参数信号传输到数据采集装置，通过无线通信发送至岸边。

本实用新型通过无人船对水域进行动态的气象观测和水质监测，既可以方便地对同一水域不同地点进行气象观测和水质监测，也可作为户外教学实验用具，提高学生动手操作能力。

附图说明

图1是本实用新型用于户外教学的气象观测和水质监测无人船的整体组成框图。

图2是本实用新型用于户外教学的气象观测和水质监测无人船的结构示意图。

图3是本实用新型中船体的组成框图。

图4本实用新型中气象观测装置的组成框图。

图5本实用新型中水质监测装置的组成框图。

其中：1.船体，2.动力装置，3.数据采集装置，4.气象观测装置，5.水质监测装置；

11.配重板，12.防水开关，13.防水充电口，14.锂离子电池；

21.无线遥控器，22.右螺旋桨；23.遥控接收器，24.左电机调速器，25.右电机调速器，26.左螺旋桨；

41.风向传感器，42.风速传感器，43.光照度传感器，44.紫外线传感器；45.温湿度传感器，46.气压传感器，47.支架；

51.罩壳，52.水质监测盒，53.溶解氧传感器，54.ph传感器；55.电导率传感器，56.温度传感器。

具体实施方式

本实用新型用于动态地进行气象观测和水质监测，可对学生进行户外教学。如图1所示，该无人船包括船体1、数据采集装置3、气象观测装置4和水质监测装置5。船体1上设置有动力装置2。气象观测装置4设置在船体1的上方，水质监测装置5设置在船体1的底部，气象观测装置4和水质监测装置5均通过rs485总线与数据采集装置3连接。数据采集装置3与无线传输装置连接，以将监测信号(或数据)以无线方式发送至岸边。数据采集装置可采用现有技术的各种数据采集器，无线传输装置也为现有通用技术。

本实用新型无人船的具体结构详见图2所示，数据采集装置3设置于支架47顶部的半球形壳内，支架47置于罩壳51上。

参见图3，船体1为双体船，船体1的船舱上通过罩壳51安装有防水开关12和防水充电口13(防水开关12和防水充电口13安装在罩壳51上)，防水开关12和防水充电口13均与锂离子电池14电连接，锂离子电池14放置在船舱内，负责提供电源。船体1的下部装有配重板11，用于安装动力装置2中的左螺旋桨26和右螺旋桨22。

动力装置2由无线遥控器21、遥控接收器23、左电机调速器24、右电机调速器25、左螺旋桨26和右螺旋桨22，遥控接收器23、左电机调速器24和右电机调速器25设置于船舱内，左螺旋桨26和右螺旋桨22安装在配重板11上，左螺旋桨26和右螺旋桨22在配重板11底部对称安装。左螺旋桨26和右螺旋桨22的驱动电机分别与左电机调速器24和右电机调速器25电连接，左电机调速器24和右电机调速器25与锂离子电池14电连接，左电机调速器24和右电机调速器25的控制信号输入端分别与遥控接收器23的第1通道和第2通道相连。遥控接收器23接收无线遥控器21发射过来的信号，并通过左电机调速器24和右电机调速器25分别控制左螺旋桨26和右螺旋桨22的旋转方向和转速，从而控制船体1的前进、后退和转弯以及行进速度。

参见图4，气象观测装置4包括均设置于船体1上方的支架47以及安装在支架47上的风速传感器42、风向传感器41、光照度传感器43、紫外线传感器44、温湿度传感器45和气压传感器46，支架47的顶部为半球形壳体，以放置数据采集装置3。风速传感器42、风向传感器41、光照度传感器43、紫外线传感器44、温湿度传感器45和气压传感器46均通过rs485总线与数据采集装置3相连接。

参见图5，水质监测装置5包括水质监测盒52，水质监测盒52设置于船体1的船舱内，并通过罩壳51封盖住。水质监测盒52内设置有溶解氧传感器53、ph传感器54、电导率传感器55和温度传感器56。溶解氧传感器53、ph传感器54、电导率传感器55和温度传感器56均与数据采集装置3连接且均能够穿过船体1浸入水体中，所有水质数据传输到数据采集装置3。

水质监测盒52内还设置有定位模块。定位模块可采用gps系统的定位模块或北斗系统的定位模块，能够实时记录采样点的位置信息。

上述无人船通过无线遥控器控制船体1行进到所需位置，并通过定位模块对监测位置定位。通过风速传感器42、风向传感器41、光照度传感器43和紫外线传感器44监测风速、风向、光照度和紫外线等气象进行观测。通过溶解氧传感器53、ph传感器54、电导率传感器55和温度传感器56对水体的溶解氧、ph、水体中总离子浓度和温度等水质参数进行检测，这些参数信号由水质调理板57进行处理和转换，并将所有水质数据传输到数据采集装置3，通过无线通信发送至岸边。