[發明專利]一種用于內河環境監測的無人船系統

有效

• 申請號: 201810024629.8
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108181908B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 劉貞毅;李君弋;劉長吉;邱星云;宋振一;黃宴委;陳少斌
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;陳章霖

1.一種用于內河環境監測的無人船系統，其特征在于，包括無人船模塊、智能碼頭模塊和上位機（16），所述無人船模塊設于無人船上，并通過智能碼頭模塊與上位機（16）相互通信，所述智能碼頭模塊設于無人船停靠的碼頭處，無人船模塊根據上位機（16）中設置的航線與水質檢測任務，自主完成規定路徑避障巡航、水質檢測，以及返航至碼頭，并將自身工作狀態信息自主上傳到智能碼頭模塊中，智能碼頭模塊對返航后的無人船模塊進行自主充電、故障檢查，同時上位機（16）實時查詢智能碼頭模塊中無人船當前工作狀態信息；

所述無人船模塊包括船控單元（5）、應用系統控制器（20）、運動攝像機（3）、深度攝像機（12）、水質指標檢測裝置（19）、位置姿態檢測裝置、船體無線通訊裝置、巡航單元和蓄電池單元（6），所述船控單元（5）分別連接應用系統控制器（20）、位置姿態檢測裝置、船體無線通訊裝置和巡航單元，所述運動攝像機（3）、深度攝像機（12）、水質指標檢測裝置（19）分別連接應用系統控制器（20），所述蓄電池單元（6）為其他單元提供工作電源；

運動攝像機（3）對目標水域周圍環境進行拍攝圖像與視頻并上傳至應用系統控制器（20），深度攝像機（12）對無人船前方環境進行拍攝圖像并上傳至應用系統控制器（20），應用系統控制器（20）識別深度攝像機（12）拍攝圖像內的障礙物位置，水質指標檢測裝置（19）用于采集目標水域的水樣，以及檢測得到水質指標數據并上傳至應用系統控制器（20），位置姿態檢測裝置獲取無人船當前位置信息和姿態信息，并傳輸給船控單元（5）；

船控單元（5）通過船體無線通訊裝置接收智能碼頭模塊轉發的上位機（16）中設置的航線與水質檢測任務，船控單元（5）將無人船當前位置信息、姿態信息與設置的航線進行對比，控制巡航單元按照設置的航線自動航行至目的地，航行時船控單元（5）根據應用系統控制器（20）識別的障礙物位置實時控制巡航單元的轉向進行避障，船控單元（5）根據水質檢測任務通過應用系統控制器（20）控制水質指標檢測裝置（19）工作，船控單元（5）還將無人船當前位置信息、姿態信息通過船體無線通訊裝置上傳至智能碼頭模塊；

當無人船返航至碼頭，船控單元（5）將應用系統控制器（20）內的目標水域周圍環境的圖像與視頻、水質指標數據通過船體無線通訊裝置上傳至智能碼頭模塊中，船控單元（5）通過船體無線通訊裝置接收智能碼頭模塊發送的故障檢查命令，并進行故障檢查，若無人船出現故障，則反饋回無人船模塊發送的故障報警信息，同時，智能碼頭模塊對蓄電池單元（6）進行充電。

2.根據權利要求1所述的一種用于內河環境監測的無人船系統，其特征在于，所述運動攝像機（3）和深度攝像機（12）分別通過一云臺設置在無人船上，云臺自動調整角度保持運動攝像機（3）和深度攝像機（12）的拍攝角度。

3.根據權利要求1所述的一種用于內河環境監測的無人船系統，其特征在于，所述位置姿態檢測裝置包括分別連接船控單元（5）的GPS導航裝置（1）和電子羅盤（2），所述GPS導航裝置（1）用于獲取無人船當前經緯度的位置信息，所述電子羅盤（2）用于獲取包含偏航角、俯仰角、翻滾角、速度、加速度的無人船當前姿態信息。

4.根據權利要求1所述的一種用于內河環境監測的無人船系統，其特征在于，所述船體無線通訊裝置包括船體數傳無線通訊單元（4）和船體圖傳無線通訊單元（17），目標水域周圍環境的圖像與視頻經船體圖傳無線通訊單元（17）上傳至智能碼頭模塊，無人船當前位置信息、姿態信息、水質指標數據通過船體數傳無線通訊單元（4）上傳至智能碼頭模塊，智能碼頭模塊經船體數傳無線通訊單元（4）向船控單元（5）發送故障檢查命令和上位機（16）中設置的航線與水質檢測任務。

5.根據權利要求1所述的一種用于內河環境監測的無人船系統，其特征在于，所述巡航單元包括分別連接船控單元（5）的舵機（10）、調速電機（7）和電源開關（8），所述舵機（10）的驅動端連接無人船的尾舵部件（11），所述調速電機（7）的驅動端連接無人船的螺旋槳部件（9），調速電機（7）的供電端經電源開關（8）連接蓄電池單元（6）。