無人作業智能船裝置及控制系統制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種無人作業智能船裝置，包括智能船本體，智能船本體設置有主控制模塊，主控制模塊連接有導航系統、水質檢測系統及數據傳輸模塊，所述水質檢測系統包括設置于智能船本體下部的傳感器模塊，導航系統包括北斗和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行機構、測距模塊、及電量檢測系統，所述數據傳輸與智能終端數據通信，所述智能終端內設置有用于控制智能船的控制系統APP。可實現自主巡航，自動避障，自動回充，可以與智能終端通信，能根據現場采集的數據控制無人作業的智能船，同時為方便對智能船和水域監控管理，提供能隨時查看智能船行駛軌跡、船體電量狀態，養殖區水質參數，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.

【技術實現步驟摘要】
無人作業智能船裝置及控制系統
本專利技術涉及一種無人作業的自動化裝置，具體地涉及一種基于物聯網的無人作業智能船無人作業智能船裝置及控制系統。
技術介紹
無人船作為一種智能化、自動化、無人化、網絡化的水面運載工具，在水域生態監控、水上作業等方面發揮了極其重要的作用。隨著產業化的發展和無人船目的性的增強，包括避障、根據采集數據智能作業和要具備一定自檢能力等實際問題亟待解決。另外，伴隨著互聯網技術的發展，利用計算機技術，網絡技術等對原有的生產方和管理方式進行升級改造也成為一大創新需求。中國專利文獻CN205785296公開了一種智能無人水域監測平臺，包括船體、船體上的APM自駕導航系統、GPS定位系統、拍攝系統、圖像傳輸系統、OSD視頻疊加系統、3DR數據傳輸系統、電源等、控制系統以及設置在甲板上的推進裝置。該平臺能夠實現航線自動駕駛，GPS定位系統衛星定位和自動返航，通過3DR無線數據傳輸系統實時傳輸監測及航行數據，圖像傳感器拍攝到的視頻及圖片可通過無線圖像傳輸系統回傳至視頻監控端，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到顯示屏上。該智能無人水域監測平臺只能用于監測數據，并且智能化程度不高，只能依據設定的路線行駛，控制方式單一。
技術實現思路
為了克服上述技術問題，本專利技術提供了一種無人作業智能船無人作業智能船裝置及控制系統，可實現自主巡航，自動避障，自動回充，可以與智能終端通信，能根據現場采集的數據控制無人作業的智能船，同時為方便對智能船和水域監控管理，提供能隨時查看智能船行駛軌跡、船體電量狀態，養殖區水質參數，控制智能船工作。本專利技術的技術方案是：一種無人作業智能船裝置，包括智能船本體，所述智能船本體設置有主控制模塊，所述主控制模塊連接有導航系統、水質檢測系統及數據傳輸模塊，所述水質檢測系統包括設置于智能船本體下部的傳感器模塊，所述導航系統包括北斗和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行機構、測距模塊、及電量檢測系統。優選的，所述執行機構至少包括喂食裝置、增氧設備。優選的，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設置有一出料口，所述上腔體靠近出料口設置有限位撥輪，所述下腔體設置有電機，所述電機通過轉軸連接轉動齒輪組，所述轉動齒輪組驅動上腔體轉動，所述上腔體底部設置有限位凸起，所述下腔體內壁上設置有與限位凸起配合的限位開關，所述限位凸起與限位開關相對設置。優選的，所述智能船本體設置有第一無線傳輸模塊，所述第一無線傳輸模塊與設置在執行機構上的第二無線傳輸模塊進行通信，控制執行機構工作。優選的，所述主控制模塊還連接回充對接系統，所述智能船本體的頂端設置有充電用防水接口，兩側設置有紅外接收裝置，所述紅外接收裝置用于接收設置在充電節點的紅外發射裝置發射的紅外信號，所述回充對接系統用于定位充電接點的位置并進行充電控制。優選的，所述回充對接系統的定位方法為：以安裝在智能船本體上的某一紅外接受裝置中為原點建立直角坐標系，兩部紅外接受儀坐標分別P1(x1,y1,z1)和P2(x2,y2,z2)，紅外發送儀所在坐標為Q(xq,yq,zq)；實時計算兩部紅外接受儀與紅外發送儀的偏角，確定紅外發送儀即充電插頭的具體位置。優選的，主控制模塊控制導航系統進行自動巡航，具體包括以下步驟：S01：通過協議解析獲知當前智能船本體所處的經緯度信息；S02：將該經緯度與目標點經緯度進行實時比對，計算船所需的與正北方向的目標夾角，再通過I2C通行協議與指南針模塊進行通信得到船與正北方向的實際夾角，將實際夾角與目標夾角相減得到誤差值；S03：將當前誤差值、誤差值的微分和誤差值的積分分別乘以對應的系數得到所需的電機轉速偏差值，通過改變電機轉速調節船頭方向，使實際夾角與目標夾角相同，當前智能船本體所處的經緯度信息與目標點經緯度相同時，結束自動巡航。本專利技術還公開了一種無人作業智能船裝置的控制系統，通過數據傳輸模塊用于將數據實時傳輸至遠程服務器，所述遠程服務器與智能終端數據通信，所述智能終端內設置有用于控制智能船的控制系統APP，所述控制系統APP用于顯示無人作業船的行駛軌跡和水質參數；發送控制命令，包括設定無人船自動行駛的航線，控制無人船的航向，設定充電點地理經緯坐標和設定自動作業的數據閾值和時間。與現有技術相比，本專利技術的優點是：1、本專利技術的智能船具有避障功能，可自主巡航，并能根據現場采集的水質參數進行自動化作業。可以自動檢測電池狀態并可自動回充至充電節電充電。2、通過GPRS傳輸給遠程服務器，用戶可以通過安裝在智能終端的控制系統APP，查看智能船的行駛軌跡、智能船當前所處位置、水質參數，并可通過APP對無人作業船遠程控制，包括設定智能船自動行駛的航線，控制無人船的航向，設定充電點地理經緯坐標和設定無人船自動作業的數據閾值和時間等。附圖說明下面結合附圖及實施例對本專利技術作進一步描述：圖1為本專利技術一種無人作業智能船裝置的控制系統的結構框圖；圖2為本專利技術一種無人作業智能船裝置的電路原理圖；圖3為本專利技術一種無人作業智能船裝置的PID流程圖；圖4為本專利技術避障流程圖；圖5為本專利技術增氧機與喂食裝置的控制原理框圖；圖6為本專利技術喂食裝置結構示意圖；圖7為本專利技術喂食裝置工作流程圖；圖8為本專利技術回充系統的控制原理框圖；圖9為本專利技術回充定位時計算原理圖；圖10為本專利技術控制系統APP的功能模塊框圖；圖11為本專利技術數據通信流程圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實施方式并參照附圖，對本專利技術進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本專利技術的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本專利技術的概念。實施例：結合附圖和具體實施方式對本專利作進一步說明：如圖1所示，一種無人作業智能船控制系統，主要由四部分組成：無人作業智能船，執行機構，充電節電，智能終端。如圖2所示，無人作業智能船包括主控制模塊、導航系統、GPRS數據傳輸模塊、電機驅動模塊、水質檢測系統、超聲波測距模塊、喂食裝置、Si4432無線傳輸模塊、電量自檢電路模塊和紅外接收儀。主控制模塊為STM32單片機，用于數據的處理和控制。主控制模塊控制導航系統進行自動巡航，自動巡航算法基于PID控制原理設計，控制簡單、精準度高，PID算法流程圖如圖3所示。導航系統包括北斗和GPS定位模塊、指南針模塊，單片機通過AT指令與與導航系統數據通信，并通過協議解析可獲知當前船體所處的經緯度信息，將該經緯度與目標點經緯度進行對比可以計算出船所需的與正北方向的夾角，再通過I2C通行協議與GY-273指南針模塊進行通信得到船與正北方向的實際夾角，將實際夾角與理論夾角相減得到誤差值將當前誤差值、誤差值的微分和誤差值的積分分別乘以對應的系數得到所需的兩電機轉速偏差值，通過改變兩電機轉速調節船頭方向，使實際夾角與理論夾角相同，最終實現自動巡航。如圖4所示，超聲波測距模塊采用HC-SR04傳感器，該傳感器每200ms給該模塊的Trig信號引腳維持一個不少于10us的高電平信號，模塊自動循環發出8個40KHz的脈沖，則該模塊Echo引腳的回響高電平輸出時間與檢測距離成比例。通過計算回響引本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無人作業智能船裝置，包括智能船本體，所述智能船本體設置有主控制模塊，所述主控制模塊連接有導航系統、水質檢測系統及數據傳輸模塊，其特征在于，所述水質檢測系統包括設置于智能船本體下部的傳感器模塊，所述導航系統包括北斗和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行機構、測距模塊、及電量檢測系統。

【技術特征摘要】
1.一種無人作業智能船裝置，包括智能船本體，所述智能船本體設置有主控制模塊，所述主控制模塊連接有導航系統、水質檢測系統及數據傳輸模塊，其特征在于，所述水質檢測系統包括設置于智能船本體下部的傳感器模塊，所述導航系統包括北斗和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行機構、測距模塊、及電量檢測系統。2.根據權利要求1所述的無人作業智能船裝置，其特征在于，所述執行機構至少包括喂食裝置、增氧設備。3.根據權利要求2所述的無人作業智能船裝置，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設置有一出料口，所述上腔體靠近出料口設置有限位撥輪，所述下腔體設置有電機，所述電機通過轉軸連接轉動齒輪組，所述轉動齒輪組驅動上腔體轉動，所述上腔體底部設置有限位凸起，所述下腔體內壁上設置有與限位凸起配合的限位開關，所述限位凸起與限位開關相對設置。4.根據權利要求1所述的無人作業智能船裝置，其特征在于，所述智能船本體設置有第一無線傳輸模塊，所述第一無線傳輸模塊與設置在執行機構上的第二無線傳輸模塊進行通信，控制執行機構工作。5.根據權利要求1所述的無人作業智能船裝置，其特征在于，所述主控制模塊還連接回充對接系統，所述智能船本體的頂端設置有充電用防水接口，兩側設置有紅外接收裝置，所述紅外接收裝置用于接收設置在充電節點的紅外發射裝置發射的紅外信號，所述回充對接系統用于定位充電接點的位置并進行充電控制。6.根據權利要求1所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉憲瑞，茅一波，孫濤，李鵬，施佺，陳海龍，孫玲，
申請(專利權)人：南通大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32