發(fā)布時間：2024-06-08 05:33

　　針對傳統(tǒng)水產養(yǎng)殖水質監(jiān)測多使用部署在固定位置的無線監(jiān)測節(jié)點,存在監(jiān)測范圍小、監(jiān)測位置不靈活和部署成本偏高等問題,設計了基于自動無人船的水產養(yǎng)殖水質動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合無人船和多個傳感器進行水質采樣,測量水溫、p H值和水體濁度等指標,通過岸基控制臺將監(jiān)測數據上傳至云服務器。為保證系統(tǒng)的有效性和準確性,提出以自動無人船懸停采樣為主的水質監(jiān)測和低航速下的水質異常檢測,結合基于地圖解析的路徑規(guī)劃策略,實現無人船自主航行,以提升監(jiān)測效率。經實驗驗證,與傳統(tǒng)方案相比,動態(tài)監(jiān)測得到的水溫相對誤差絕對值不大于0.5%,p H值相對誤差絕對值不大于1.43%,濁度相對誤差絕對值不大于4.9%,均在各傳感器精度范圍內,可滿足監(jiān)測需求。將該系統(tǒng)部署于水產養(yǎng)殖區(qū),在9 800 m2水域內共采集731組有效數據,測得各水質指標數值均在正常范圍內,監(jiān)測區(qū)域覆蓋達水域面積的68%。該方法為水產養(yǎng)殖業(yè)的水質監(jiān)測和異常檢測提供了解決方案。

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【部分圖文】：

圖3自動無人船功能模塊架構

該pH值傳感器檢測時需要至少30s響應時間，濁度傳感器推薦在靜止狀態(tài)下檢測，水溫傳感器可實時檢測。這3種傳感器代表了主流水質傳感器的不同響應特點，使用時需按其不同特點設計相應的使用策略，本研究為使用以上水質傳感器的無人船設計了懸停采樣和低航速采樣的運行策略。若有其他水質指標的....

圖4岸基控制臺功能結構框圖

岸基控制臺通過WiFi和4G網絡與自動無人船節(jié)點建立穩(wěn)定的TCP連接，接收其回傳的數據報文，處理地理位置、運行狀態(tài)和水質數據等，并實現本地存儲。分析連續(xù)數據報文并繪制數據曲線得到可視化結果，將實時地理位置標注在衛(wèi)星地圖中組成連續(xù)路徑，通過以上方式直觀地實現船體運行狀態(tài)監(jiān)控。監(jiān)測....

圖5手動遙控端實物

自動無人船具備自主航行能力，也具備基本的遙控行船功能。手動遙控端基于ArduinoUNOR3[30]設計實現，集成LoRaShield通信模組傳輸速度和方向等控制命令，實現電機調速、舵機轉向和模式切換，外接搖桿或鍵盤作為命令輸入單元，手動遙控端實物如圖5所示。本研究為監(jiān)測....

圖6移動監(jiān)控端界面

為實現遠程監(jiān)控，監(jiān)測系統(tǒng)也實現了云監(jiān)測平臺，基于AngularJS框架和Node.js開發(fā)，岸基控制臺接收數據后，將行船記錄實時上傳云平臺，每組數據包括時間、位置坐標、各項水質數據和航行狀態(tài)數據[31]。用戶登錄云平臺，可查看實時的運行狀態(tài)和航線，并查詢歷史水質監(jiān)測任務和航行記....

本文編號：3991531