隨著我國不斷地發(fā)展,水環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。國家在水環(huán)境監(jiān)測及治理上下了很大的功夫,也取得了不小的成果,但是水環(huán)境污染現(xiàn)狀依舊嚴(yán)峻,水環(huán)境污染檢測及治理是一場持久戰(zhàn)�，F(xiàn)在的大部分情況下,水環(huán)境的監(jiān)測采用的都是人工方式,比如:劃船取水、放置浮漂、建立水上監(jiān)測站等。這些監(jiān)測方法不僅要耗費(fèi)大量的人力物力財(cái)力,監(jiān)測位置還比較固定,監(jiān)測范圍小、密度低,周期長,不能快速準(zhǔn)確地獲取水體的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。鑒于此,快速、高效、低成本地進(jìn)行大范圍、高密度的水質(zhì)監(jiān)測,獲取水體質(zhì)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),成為現(xiàn)代水質(zhì)監(jiān)測的主流需求。通過無人船的來進(jìn)入某些小的河流可以實(shí)現(xiàn)便捷測量,并且無人船可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,通過4G信號來進(jìn)行遠(yuǎn)程的測量更可以實(shí)現(xiàn)。但是由于電池續(xù)航能力的限制,傳統(tǒng)污水檢驗(yàn)船很難再開闊的湖泊中作業(yè)。本文設(shè)計(jì)并制作了一艘無人污水檢驗(yàn)船,該船具有智能化、小型化、無人化、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。通過其攜帶的各類傳感器,可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的監(jiān)測水體的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),并通過網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)時(shí)傳回監(jiān)控中心。無人污水檢驗(yàn)船可實(shí)現(xiàn)遙控控制或者通過算法實(shí)現(xiàn)自主航行,大大提高了工作效率,降低了成本。還因其尺寸較小,吃水較淺,無人污水檢驗(yàn)船可以實(shí)現(xiàn)狹... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無人船[1]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-圖1-2斯巴達(dá)偵察兵[1]這種無人船，大致由五部分組成。包括通訊系統(tǒng)、動(dòng)力的組成、監(jiān)控系統(tǒng)、水質(zhì)采樣模塊、規(guī)避障礙物的模塊。該船的探索最遠(yuǎn)距離為100米，采用蓄電池供電，最長的續(xù)航時(shí)間為8個(gè)小時(shí)。其水質(zhì)采樣模塊能夠多點(diǎn)采樣，主要應(yīng)用于內(nèi)河、湖泊、開放水域。英國ASV公司研制的無人監(jiān)測船CAT4000，可用來進(jìn)行水質(zhì)采樣和水文環(huán)境的評估與近海調(diào)查。CAT4000無人水質(zhì)監(jiān)測船的船體結(jié)構(gòu)為雙體船，導(dǎo)航與定位采用的是美國的GPS全球地位系統(tǒng)。該水質(zhì)無人監(jiān)測船以電池作為能源，兩個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力，續(xù)航能力可達(dá)4個(gè)小時(shí)[20]。它還配備了一套柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，在電池沒電或者主電源出現(xiàn)故障時(shí)，可以啟用作為備用動(dòng)力的柴油發(fā)電機(jī)，使得無人水質(zhì)監(jiān)測船能夠繼續(xù)工作。英國普利茅斯大學(xué)MIDAS科研小組研發(fā)了“Springer”號無人船，其可被用于內(nèi)河、水庫和沿海等淺水水域污染物追蹤、環(huán)境和航道信息測量等[21]。Springer無人船的船體結(jié)構(gòu)為雙體船，總長4米，寬度達(dá)到2.3米，使用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。因?yàn)槠胀ǖ腉PS定位存在定位精度不夠、可靠性不足的弊端，所以，Springer號無人船搭載了SLAM技術(shù)，用來彌補(bǔ)普通GPS定位所產(chǎn)生的不足。Springer無人船以哈默斯坦和維納模型為原型，采用遺傳算法非線性預(yù)測控制的思想來進(jìn)行實(shí)時(shí)局部路徑規(guī)劃。Springer無人船搭載的YSI環(huán)境監(jiān)測設(shè)備可以對水質(zhì)常規(guī)五項(xiàng)及氯化物、葉綠素、水深等水體參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測分析。2005年，意大利熱那亞CNR-ISSIA研究機(jī)構(gòu)研發(fā)的Charlie號USV是一艘雙體船[22-23]，動(dòng)力系統(tǒng)采用無刷直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，船上還配備了幾塊太陽能電池板。在天氣晴朗時(shí)，可對電池進(jìn)行充電，提高了續(xù)航能力。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-2011年日本北海道大學(xué)開發(fā)無人船“UBP”[24]。該船的動(dòng)力不采用傳統(tǒng)的螺旋槳電機(jī)，而是采用先進(jìn)的氣動(dòng)裝置提供動(dòng)力源�？朔怂虻碾s物對螺旋槳的影響。使無人船能到達(dá)水草密集、沼澤等復(fù)雜水域。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀2008年中國沈陽航天新光研發(fā)了圖1-3所示的“天象一號”水面無人艇，船體為高速單體船，采用碳纖維制成。“天象一號”無人船的操控方式有兩種：人工遙控和自主巡航。人工遙控模式下，操作人員可以通過遙控器或者手機(jī)電腦等操縱無人船的行進(jìn)；自主巡航模式下，無人船可以根據(jù)預(yù)設(shè)的航線軌跡，自主航行到指定區(qū)域；或者在劃定區(qū)域內(nèi)巡航。無人船上還配備了自主避障系統(tǒng)，如果無人船在自主行進(jìn)的途中遇到了障礙物，無人船可以通過目標(biāo)搜索系統(tǒng)、目標(biāo)識別系統(tǒng)、處理系統(tǒng)，進(jìn)行自主避讓航行，大大保障了無人船能夠順利的完成監(jiān)測任務(wù)。“天象一號”主要用于海洋氣象監(jiān)測，它曾經(jīng)在青島奧帆中心為奧運(yùn)會(huì)帆船板比賽提供氣象保障服務(wù)。圖1-3天象一號[1]2008年，上海海事大學(xué)研制了可以遠(yuǎn)程操作的水面無人監(jiān)測船[25-26]，它的遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)是基于無線局域網(wǎng)開發(fā)的。該船搭載了常規(guī)的水質(zhì)檢測設(shè)備和實(shí)時(shí)攝像監(jiān)控，主要用于水文調(diào)查，水質(zhì)采樣，海港監(jiān)控，海上搜救測試，具有較強(qiáng)的海上生存能為15公里的續(xù)航能力。2009年，國家海洋局第一海洋研究所研制了USBV無人船，它搭載了水質(zhì)傳感器，并在2015年青島進(jìn)行了水質(zhì)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)。2011年，我國安徽省巢湖啟用了“巢環(huán)監(jiān)1號”,該監(jiān)測船具有水上實(shí)驗(yàn)、移動(dòng)監(jiān)測和快速預(yù)警等功能�！俺箔h(huán)監(jiān)1號”的監(jiān)測范圍可以覆蓋整個(gè)巢湖，對監(jiān)控巢湖藍(lán)藻起到了明顯的效果。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3045563