無(wú)人作業(yè)智能船裝置及控制系統(tǒng)制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種無(wú)人作業(yè)智能船裝置，包括智能船本體，智能船本體設(shè)置有主控制模塊，主控制模塊連接有導(dǎo)航系統(tǒng)、水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置于智能船本體下部的傳感器模塊，導(dǎo)航系統(tǒng)包括北斗和GPS雙模定位模塊，及指南針模塊，所述主控制模塊還連接有執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)距模塊、及電量檢測(cè)系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)傳輸與智能終端數(shù)據(jù)通信，所述智能終端內(nèi)設(shè)置有用于控制智能船的控制系統(tǒng)APP。可實(shí)現(xiàn)自主巡航，自動(dòng)避障，自動(dòng)回充，可以與智能終端通信，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)控制無(wú)人作業(yè)的智能船，同時(shí)為方便對(duì)智能船和水域監(jiān)控管理，提供能隨時(shí)查看智能船行駛軌跡、船體電量狀態(tài)，養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)參數(shù)，控制智能船工作。

Unmanned operation intelligent ship device and control system

The invention discloses a ship intelligent unmanned operation device, including smart ship body, intelligent ship body is provided with a main control module, main control module is connected with the navigation system, the water quality detection system and data transmission module, the water quality detection system comprises a sensor module arranged at the lower part of the intelligent ship body, including the Beidou navigation system and GPS the dual-mode positioning module, and compass module, the main control module is connected with the actuator, ranging module, and power detection system, the data transmission and intelligent terminal data communication, the intelligent terminal is arranged in the APP control system for intelligent control of the ship. Can realize autonomous cruise, automatic obstacle avoidance, automatic recharge, and intelligent terminal communication, according to the data collected in the field of intelligent ship control of unmanned operation at the same time, for the convenience of intelligent ship and water monitoring and management, can provide intelligent ship running track, at any time to view the hull power state, the water quality parameters of the cultivation area, intelligent control of ship work.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
無(wú)人作業(yè)智能船裝置及控制系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及一種無(wú)人作業(yè)的自動(dòng)化裝置，具體地涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)人作業(yè)智能船無(wú)人作業(yè)智能船裝置及控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
無(wú)人船作為一種智能化、自動(dòng)化、無(wú)人化、網(wǎng)絡(luò)化的水面運(yùn)載工具，在水域生態(tài)監(jiān)控、水上作業(yè)等方面發(fā)揮了極其重要的作用。隨著產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展和無(wú)人船目的性的增強(qiáng)，包括避障、根據(jù)采集數(shù)據(jù)智能作業(yè)和要具備一定自檢能力等實(shí)際問題亟待解決。另外，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等對(duì)原有的生產(chǎn)方和管理方式進(jìn)行升級(jí)改造也成為一大創(chuàng)新需求。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN205785296公開了一種智能無(wú)人水域監(jiān)測(cè)平臺(tái)，包括船體、船體上的APM自駕導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)、拍攝系統(tǒng)、圖像傳輸系統(tǒng)、OSD視頻疊加系統(tǒng)、3DR數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、電源等、控制系統(tǒng)以及設(shè)置在甲板上的推進(jìn)裝置。該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)航線自動(dòng)駕駛，GPS定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位和自動(dòng)返航，通過3DR無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)測(cè)及航行數(shù)據(jù)，圖像傳感器拍攝到的視頻及圖片可通過無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)回傳至視頻監(jiān)控端，并將地理信息位置、電源電壓電流信息以及其他采集信息一并疊加傳輸?shù)斤@示屏上。該智能無(wú)人水域監(jiān)測(cè)平臺(tái)只能用于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并且智能化程度不高，只能依據(jù)設(shè)定的路線行駛，控制方式單一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種無(wú)人作業(yè)智能船無(wú)人作業(yè)智能船裝置及控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自主巡航，自動(dòng)避障，自動(dòng)回充，可以與智能終端通信，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)控制無(wú)人作業(yè)的智能船，同時(shí)為方便對(duì)智能船和水域監(jiān)控管理，提供能隨時(shí)查看智能船行駛軌跡、船體電量狀態(tài)，養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)參數(shù)，控制智能船工作。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種無(wú)人作業(yè)智能船裝置，包括智能船本體，所述智能船本體設(shè)置有主控制模塊，所述主控制模塊連接有導(dǎo)航系統(tǒng)、水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置于智能船本體下部的傳感器模塊，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括北斗和GPS雙模定位模塊、及指南針模塊，所述主控制模塊還連接有執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)距模塊、及電量檢測(cè)系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)至少包括喂食裝置、增氧設(shè)備。優(yōu)選的，所述喂食裝置通過底座支架安裝在智能船本體上，包括上腔體和下腔體，所述上腔體頂部一側(cè)設(shè)置有一出料口，所述上腔體靠近出料口設(shè)置有限位撥輪，所述下腔體設(shè)置有電機(jī)，所述電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸連接轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪組，所述轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪組驅(qū)動(dòng)上腔體轉(zhuǎn)動(dòng)，所述上腔體底部設(shè)置有限位凸起，所述下腔體內(nèi)壁上設(shè)置有與限位凸起配合的限位開關(guān)，所述限位凸起與限位開關(guān)相對(duì)設(shè)置。優(yōu)選的，所述智能船本體設(shè)置有第一無(wú)線傳輸模塊，所述第一無(wú)線傳輸模塊與設(shè)置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的第二無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行通信，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。優(yōu)選的，所述主控制模塊還連接回充對(duì)接系統(tǒng)，所述智能船本體的頂端設(shè)置有充電用防水接口，兩側(cè)設(shè)置有紅外接收裝置，所述紅外接收裝置用于接收設(shè)置在充電節(jié)點(diǎn)的紅外發(fā)射裝置發(fā)射的紅外信號(hào)，所述回充對(duì)接系統(tǒng)用于定位充電接點(diǎn)的位置并進(jìn)行充電控制。優(yōu)選的，所述回充對(duì)接系統(tǒng)的定位方法為：以安裝在智能船本體上的某一紅外接受裝置中為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，兩部紅外接受儀坐標(biāo)分別P1(x1,y1,z1)和P2(x2,y2,z2)，紅外發(fā)送儀所在坐標(biāo)為Q(xq,yq,zq)；實(shí)時(shí)計(jì)算兩部紅外接受儀與紅外發(fā)送儀的偏角，確定紅外發(fā)送儀即充電插頭的具體位置。優(yōu)選的，主控制模塊控制導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)巡航，具體包括以下步驟：S01：通過協(xié)議解析獲知當(dāng)前智能船本體所處的經(jīng)緯度信息；S02：將該經(jīng)緯度與目標(biāo)點(diǎn)經(jīng)緯度進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，計(jì)算船所需的與正北方向的目標(biāo)夾角，再通過I2C通行協(xié)議與指南針模塊進(jìn)行通信得到船與正北方向的實(shí)際夾角，將實(shí)際夾角與目標(biāo)夾角相減得到誤差值；S03：將當(dāng)前誤差值、誤差值的微分和誤差值的積分分別乘以對(duì)應(yīng)的系數(shù)得到所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差值，通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)船頭方向，使實(shí)際夾角與目標(biāo)夾角相同，當(dāng)前智能船本體所處的經(jīng)緯度信息與目標(biāo)點(diǎn)經(jīng)緯度相同時(shí)，結(jié)束自動(dòng)巡航。本專利技術(shù)還公開了一種無(wú)人作業(yè)智能船裝置的控制系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器，所述遠(yuǎn)程服務(wù)器與智能終端數(shù)據(jù)通信，所述智能終端內(nèi)設(shè)置有用于控制智能船的控制系統(tǒng)APP，所述控制系統(tǒng)APP用于顯示無(wú)人作業(yè)船的行駛軌跡和水質(zhì)參數(shù)；發(fā)送控制命令，包括設(shè)定無(wú)人船自動(dòng)行駛的航線，控制無(wú)人船的航向，設(shè)定充電點(diǎn)地理經(jīng)緯坐標(biāo)和設(shè)定自動(dòng)作業(yè)的數(shù)據(jù)閾值和時(shí)間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：1、本專利技術(shù)的智能船具有避障功能，可自主巡航，并能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化作業(yè)。可以自動(dòng)檢測(cè)電池狀態(tài)并可自動(dòng)回充至充電節(jié)電充電。2、通過GPRS傳輸給遠(yuǎn)程服務(wù)器，用戶可以通過安裝在智能終端的控制系統(tǒng)APP，查看智能船的行駛軌跡、智能船當(dāng)前所處位置、水質(zhì)參數(shù)，并可通過APP對(duì)無(wú)人作業(yè)船遠(yuǎn)程控制，包括設(shè)定智能船自動(dòng)行駛的航線，控制無(wú)人船的航向，設(shè)定充電點(diǎn)地理經(jīng)緯坐標(biāo)和設(shè)定無(wú)人船自動(dòng)作業(yè)的數(shù)據(jù)閾值和時(shí)間等。附圖說明下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述：圖1為本專利技術(shù)一種無(wú)人作業(yè)智能船裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本專利技術(shù)一種無(wú)人作業(yè)智能船裝置的電路原理圖；圖3為本專利技術(shù)一種無(wú)人作業(yè)智能船裝置的PID流程圖；圖4為本專利技術(shù)避障流程圖；圖5為本專利技術(shù)增氧機(jī)與喂食裝置的控制原理框圖；圖6為本專利技術(shù)喂食裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本專利技術(shù)喂食裝置工作流程圖；圖8為本專利技術(shù)回充系統(tǒng)的控制原理框圖；圖9為本專利技術(shù)回充定位時(shí)計(jì)算原理圖；圖10為本專利技術(shù)控制系統(tǒng)APP的功能模塊框圖；圖11為本專利技術(shù)數(shù)據(jù)通信流程圖。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式并參照附圖，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本專利技術(shù)的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本專利技術(shù)的概念。實(shí)施例：結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本專利作進(jìn)一步說明：如圖1所示，一種無(wú)人作業(yè)智能船控制系統(tǒng)，主要由四部分組成：無(wú)人作業(yè)智能船，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，充電節(jié)電，智能終端。如圖2所示，無(wú)人作業(yè)智能船包括主控制模塊、導(dǎo)航系統(tǒng)、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)、超聲波測(cè)距模塊、喂食裝置、Si4432無(wú)線傳輸模塊、電量自檢電路模塊和紅外接收儀。主控制模塊為STM32單片機(jī)，用于數(shù)據(jù)的處理和控制。主控制模塊控制導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)巡航，自動(dòng)巡航算法基于PID控制原理設(shè)計(jì)，控制簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)度高，PID算法流程圖如圖3所示。導(dǎo)航系統(tǒng)包括北斗和GPS定位模塊、指南針模塊，單片機(jī)通過AT指令與與導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信，并通過協(xié)議解析可獲知當(dāng)前船體所處的經(jīng)緯度信息，將該經(jīng)緯度與目標(biāo)點(diǎn)經(jīng)緯度進(jìn)行對(duì)比可以計(jì)算出船所需的與正北方向的夾角，再通過I2C通行協(xié)議與GY-273指南針模塊進(jìn)行通信得到船與正北方向的實(shí)際夾角，將實(shí)際夾角與理論夾角相減得到誤差值將當(dāng)前誤差值、誤差值的微分和誤差值的積分分別乘以對(duì)應(yīng)的系數(shù)得到所需的兩電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差值，通過改變兩電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)船頭方向，使實(shí)際夾角與理論夾角相同，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡航。如圖4所示，超聲波測(cè)距模塊采用HC-SR04傳感器，該傳感器每200ms給該模塊的Trig信號(hào)引腳維持一個(gè)不少于10us的高電平信號(hào)，模塊自動(dòng)循環(huán)發(fā)出8個(gè)40KHz的脈沖，則該模塊Echo引腳的回響高電平輸出時(shí)間與檢測(cè)距離成比例。通過計(jì)算回響引本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無(wú)人作業(yè)智能船裝置，包括智能船本體，所述智能船本體設(shè)置有主控制模塊，所述主控制模塊連接有導(dǎo)航系統(tǒng)、水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸模塊，其特征在于，所述水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置于智能船本體下部的傳感器模塊，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括北斗和GPS雙模定位模塊、及指南針模塊，所述主控制模塊還連接有執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)距模塊、及電量檢測(cè)系統(tǒng)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種無(wú)人作業(yè)智能船裝置，包括智能船本體，所述智能船本體設(shè)置有主控制模塊，所述主控制模塊連接有導(dǎo)航系統(tǒng)、水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸模塊，其特征在于，所述水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置于智能船本體下部的傳感器模塊，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括北斗和GPS雙模定位模塊、及指南針模塊，所述主控制模塊還連接有執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)距模塊、及電量檢測(cè)系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人作業(yè)智能船裝置，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)至少包括喂食裝置、增氧設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)人作業(yè)智能船裝置，其特征在于，所述喂食裝置通過底座支架安裝在智能船本體上，包括上腔體和下腔體，所述上腔體頂部一側(cè)設(shè)置有一出料口，所述上腔體靠近出料口設(shè)置有限位撥輪，所述下腔體設(shè)置有電機(jī)，所述電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸連接轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪組，所述轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪組驅(qū)動(dòng)上腔體轉(zhuǎn)動(dòng)，所述上腔體底部設(shè)置有限位凸起，所述下腔體內(nèi)壁上設(shè)置有與限位凸起配合的限位開關(guān)，所述限位凸起與限位開關(guān)相對(duì)設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人作業(yè)智能船裝置，其特征在于，所述智能船本體設(shè)置有第一無(wú)線傳輸模塊，所述第一無(wú)線傳輸模塊與設(shè)置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的第二無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行通信，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人作業(yè)智能船裝置，其特征在于，所述主控制模塊還連接回充對(duì)接系統(tǒng)，所述智能船本體的頂端設(shè)置有充電用防水接口，兩側(cè)設(shè)置有紅外接收裝置，所述紅外接收裝置用于接收設(shè)置在充電節(jié)點(diǎn)的紅外發(fā)射裝置發(fā)射的紅外信號(hào)，所述回充對(duì)接系統(tǒng)用于定位充電接點(diǎn)的位置并進(jìn)行充電控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉憲瑞，茅一波，孫濤，李鵬，施佺，陳海龍，孫玲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇,32