一、無人船自動監測系統產品背景及意義

1．無人船自動監測系統背景

江河、湖泊、水庫、是地表水環境保護的重要內容之一，水質水文數據是反映各水域的基本特征，有關部門可以根據相關的數據做出相應安排，能夠準確性采取環境保護措施有效預防突發事件的發生。在江河、湖泊等地表水體的水文流量監測中，地表水體離岸監測點位取樣一直是困擾環境監測部門的難題。

傳統的環境水質水文監測是通過人工攜帶便攜式儀器親臨現場經行監測或者式固定站點的連續監測，費時費力，自動化程度低，難以對水環境做出整體有效的評價與分析。通過使用物聯網將幾種監測手段結合起來，充分利用無人船的便捷性，搭載不同的傳感器設備，射頻技術，無線通訊技術等，快速有效的獲取大范圍的水文水質等信息，傳送到后臺并對這些信息經行數據的整合和挖掘，做出整體有效的評價分析。

水文水質信息的快速獲取及數據的高效利用是水環境監測中物聯網技術運用的關鍵.

2．意義

無人監測船在線監測系統可實施水質自動監測，實現水文流量、水深測繪等的實時連續監測和遠程監控，達到及時掌握主要流域重點斷面水體的水流流速狀況、預警預報重大或流域性污水排放事故，監督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。

1）解決現有江河湖庫作業監測裝備實際痛點（人工乘船采樣、效率低下、危險、作業時長有限等），為我省水環境監測工作順利開展提供高效、安全、可靠技術手段，顯著提高水環境監測的技術能力與技術水平。

2）直接提升現有江河湖庫水文流量與監測裝備行業的技術水平，實現從有人采樣與監測裝備到無人監測裝備的替代與行業進步。

3）應用現有無人監測船在線監測系統平臺中的自主航行、路徑規劃等技術，真正做到全天候、高精度、自動化、高效益的工作模式，大幅度提高采樣監測水文測繪的作業效率。

二.  無人船產品整體架構和特點

無人監測船在線監測系統由水面機器人船體、主控系統（含主控模塊及主控嵌入式軟件）、供電系統、船載遙控器通信系統及水文監測設備部分構成。從而建成一個局域網絡，實現遠程操控船體，并進行無線數據傳輸的一體化系統。

系統總體架構圖如下：

系統工作條件

最小水深：≤0.1m；

風浪等級：≤3級風，≤2級浪；

投放方式：岸邊投放

適于電源220～240V/50Hz

1．無人測流船體

新型高強度復合材料作為船體材質，該材料是由S級無堿玻璃纖維經編復合氈、凱夫拉裝甲材料及良好的納米級碳素纖維等構成。船體小，重量輕，方便攜帶；具有防撞，防磨損，防腐等特性。

 設計形態：M型體流線式設計，重心低、阻力小、航行穩

 船體安全防護及防沉設計：防水和防沉設計。

2．動力系統

涵道式推進器

涵道式推進器，與船殼底齊平形狀一致，放置與行駛可以很好的避免碰傷、撞擊、有效的防止水草纏繞，安全可靠性高、安裝維護攜帶方便。

動力裝置：2組涵道式推進器，與船底齊平，可淺水投放，具有防水草纏繞設計。安全可靠性高、易于安裝維護及便于攜帶。

續航時間：空載巡航大于2小時（2M/S下）

3．主控系統

船只可以接受遙控器的指令并執行，通過遙控器完成全部的航行任務和工作任務；

船只可在船控控制下根據GPS定位，遙控行駛，完成任務后可手動返航。

方向控制方式：支持無舵機轉向功能和“倒車"航行技術。

系統組成如下圖：

4．供電系統

采用高能鋰離子聚合物電池；續航能力，2小時；電池倉模塊化設計，支持備用電池直接更換。船體外部有預留接口可直接進行充電；支持大電流充電器，充電電流可達10A；

技術指標

電池容量：29.4V 20Ah , 鋰離子聚合物電池;

電池組數：2組

電池充放電次數：≦200次

大電流充電器：電流10A

5．通訊系統

船載天線及安裝基座、數據無線發送/接收模塊、因搭載儀器通信系統所需屏蔽等處理。

無人船與遙控器采用RF無線射頻點對點通信方式，進行數據通訊功能

工作頻率：2.4G。 開闊地段通訊距離：≦1公里；遙控器天線類型：全向型玻璃鋼天線。

無人船與地面基站采用RF無線射頻點對點通信方式，進行數據、視頻、通訊功能。

工作頻率：5.8G。 段通信距離:≦5公里（理論空曠無干擾環境中）；天線類型：全向型玻璃鋼天線。

6. 手持遙控器

遙控器可以控制無人船行駛，與地面基站對無人船控制權交互轉換；

 遙控器可手動編輯工作任務：隨時控制，隨時中斷或隨時改變工作任務；

重量：≦1公斤 ，防水防塵等級：IP65；

搖桿數量：2個 ，搖桿范圍：360°

通訊模塊：2.4G全向型天線

遙控距離：≦1公里

7．定位系統

高精度 GPS/北斗定位系統，需要接收機、導航系統軟件模塊組成。

高精度 GPS

8．遠程控制系統

與遙控器對無人船控制權交互轉換；支持Windows等主流操作系統，可下載工作水域離線衛星地圖，并存儲和管理。可設置船只行駛路線、采樣監測點順序、及返航路線等任務編輯。常規采樣、監測、測流、測繪等任務存儲及調用、歷史數據的存儲；接收和顯示無人船信息，實時顯示水質在線監測結果；圖形動態顯示無人船工作狀態（即移動、監測）、位置狀態（或經緯度）、朝向、顯示船只剩余電量、行駛速度、等各類信息。

9．水文測量儀

聲學多普勒水流剖面儀，采用全新的電子電路、全新的硬件和軟件以及全新的數據通訊和船體，應用于走航式近海岸、海域、天然河道、大型人工渠道等不規則或者斷面的三維流速剖面與流量測量。同時可用于河道、河口等區域的流量、底部輪廓等測量。