[發(fā)明專利]一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011373551.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112630187A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志威;魏小龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳志威
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39;G01N33/18;G08C17/02;H02J7/35;B63B35/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：包括有至少一套無(wú)人船、至少一套光譜檢測(cè)模塊、至少一套水質(zhì)檢測(cè)模塊以及至少一套視覺(jué)檢測(cè)模塊，所述光譜檢測(cè)模塊、水質(zhì)檢測(cè)模塊、視覺(jué)檢測(cè)模塊通過(guò)RS485接口與天線(18)相連，用于數(shù)據(jù)傳輸；

所述無(wú)人船包括有：

柔性太陽(yáng)能電池板(16)：用于日間為車(chē)載電源(14)充電；

螺旋槳(15)：用以驅(qū)動(dòng)無(wú)人船移動(dòng)；

海水檢測(cè)管(23)：為光譜檢測(cè)模塊以及水質(zhì)檢測(cè)模塊提高檢測(cè)海水位置；

海水雜物過(guò)濾網(wǎng)(24)：用以過(guò)濾海水中的雜質(zhì)；

天線(18)：通過(guò)網(wǎng)管信息傳輸系統(tǒng)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)；

蜂鳴示警燈(17)：集成蜂鳴器與示警燈，用于在海上進(jìn)行示警；

所述光譜檢測(cè)模塊包括有：

脈沖激光器(11)：用以激發(fā)激光，激光通過(guò)聚焦透鏡(7)聚焦至海水檢測(cè)管(15)，用于誘導(dǎo)重金屬等離子體；

光譜儀(12)：用于分光；

移動(dòng)數(shù)據(jù)處理中心(13)：光譜數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)；

光纖探測(cè)器(8)：用于收集光電信號(hào)；

所述水質(zhì)檢測(cè)模塊包括有：

溶氧傳感器(1)：用以檢測(cè)水中氧氣的溶解量；

pH傳感器(2)：用以檢測(cè)海水pH值；

ORP傳感器(3)：用以檢測(cè)海水氧化還原電位；

電導(dǎo)率傳感器(4)：用以檢測(cè)海水的電導(dǎo)率；

濁度傳感器(5)：用以檢測(cè)海水的水的混濁程度；

水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀(6)：連接溶氧傳感器(1)、pH傳感器(2)、ORP傳感器(3)、電導(dǎo)率傳感器(4)、濁度傳感器(5)并為傳感器供電；

所述視覺(jué)檢測(cè)模塊包括有：

全景相機(jī)系統(tǒng)(20)：六臺(tái)相機(jī)組成360°全景相機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)支架(19)固定于無(wú)人船船頂，全景相機(jī)系統(tǒng)(20)上搭載高速球機(jī)(21)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述無(wú)人船還包括GPS導(dǎo)航模塊、伺服驅(qū)動(dòng)模塊、直流電機(jī)、舵機(jī)和方向舵；指揮中心發(fā)出信號(hào)控制無(wú)人船的直流電機(jī)、舵機(jī)以及螺旋槳，控制無(wú)人船的方向和速度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述無(wú)人船還包括GIS模塊，用于無(wú)人船定位信息與海岸帶地圖數(shù)據(jù)的匹配。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述無(wú)人船底部搭載光譜檢測(cè)模塊中的脈沖激光器(11)通過(guò)延時(shí)脈沖發(fā)生器延時(shí)觸發(fā)光譜儀(13)開(kāi)始收集光信號(hào)，道光譜儀(13)通過(guò)USB將數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)數(shù)據(jù)處理中心(13)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：等離子體光信號(hào)通過(guò)帶孔反射鏡(10)反射，經(jīng)由聚焦透鏡(9)聚焦至光纖探測(cè)器(8)，經(jīng)光纖傳輸至光譜儀(12)，光譜儀(12)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)數(shù)據(jù)處理中心(13)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述無(wú)人船上方搭載視覺(jué)檢測(cè)模塊，視覺(jué)檢測(cè)模塊中每臺(tái)相機(jī)拍攝60°范圍的場(chǎng)景，六臺(tái)相機(jī)同時(shí)拍攝場(chǎng)景，數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心后，合成360°全景，指揮中心根據(jù)全景圖片探測(cè)追蹤目標(biāo)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述車(chē)載電源(14)為光譜檢測(cè)模塊、水質(zhì)檢測(cè)模塊、視覺(jué)檢測(cè)模塊進(jìn)行供電。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：方法包括如下步驟：

步驟一：建立海岸帶柵格化信息傳輸體系：柵格化信息傳輸體系結(jié)構(gòu)包括綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、專業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、網(wǎng)管信息傳輸系統(tǒng)三個(gè)主要部分；綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過(guò)接收和調(diào)用光譜數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行匯總、綜合分析和處理；專業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)GPS定位、GIS電子地圖技術(shù)以及視頻數(shù)據(jù)的管理；網(wǎng)管信息傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理信息的端到端傳輸；

步驟二：在海岸帶位置放置無(wú)人船，移動(dòng)到起始位置；

步驟三：無(wú)人船開(kāi)啟GPS模塊以及視覺(jué)檢測(cè)模塊，對(duì)無(wú)人船周邊信息通過(guò)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)傳輸至指揮中心；

步驟四：指揮中心指揮無(wú)人船移動(dòng)，開(kāi)始進(jìn)行檢測(cè)海岸帶，根據(jù)柵格化單元開(kāi)啟光譜檢測(cè)模塊對(duì)水域進(jìn)行元素多次檢測(cè)采樣取平均，并比對(duì)光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的重金屬元素波長(zhǎng)以；判斷區(qū)域內(nèi)是否含有重金屬元素，區(qū)域內(nèi)若含有重金屬元素，則進(jìn)入步驟五，區(qū)域內(nèi)若不含有重金屬元素則進(jìn)入步驟六；

步驟五：步驟四已判斷區(qū)域中含有重金屬元素，則采用自由定標(biāo)法自動(dòng)分析計(jì)算海水中所含有的重金屬元素的含量判斷含量是否超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全劑量值，若超過(guò)則對(duì)該區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記并將數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心，分析后進(jìn)入步驟六；

步驟六：水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)pH、溫度、溶氧、電導(dǎo)率、濁度五項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至指揮中心；移動(dòng)無(wú)人船至下一個(gè)區(qū)域。