水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測課件

水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測智能船

單位電子信息工程學院負責人陳楚鑫組員崔磊李建樺何洪豐梁騰飛指導老師唐德東葉文吳英水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測智能船1背景目前許多國家的河流、湖泊，海域等水體污染十分嚴重，給人們的生存環(huán)境、投資環(huán)境和開發(fā)利用旅游資源等帶來負面影響。據(jù)統(tǒng)計全世界每年都有4200多億立方的污水被排入帶河流湖泊中去，污染了5.5萬億立方的淡水，這相當于全球徑流總量的14%以上。每年我國用于防治水污染的費用高達上千億元，而去年發(fā)生在太湖的水污染事件已經(jīng)深刻的提醒人們：水體污染的防治刻不容緩！因此急需高效，安全，低成本的水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測裝置，用來對前期水域污染情況的監(jiān)測。背景目前許多國家的河流、湖泊，海域等水體污染十分嚴重，給人們2水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測ppt課件3水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測ppt課件4現(xiàn)狀分析——國外情況

美國哈希公司的HYDROLab多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀，其監(jiān)測參數(shù)包括溶解氧、pH、ORP（氧化還原電位）、電導率（鹽度、總?cè)芙夤腆w、電阻）、溫度、深度、濁度、葉綠素

a、藍綠藻、若丹明

WT、銨

/氨離子、硝酸根離子、氯離子、環(huán)境光、總?cè)芙鈿怏w共十五種參數(shù)。其監(jiān)測功能十分強大，但是它必須搭配一定的載體才能完成任務(wù)，而且其價格十分昂貴，一臺就要十萬元左右。現(xiàn)狀分析——國外情況5現(xiàn)狀分析——國內(nèi)情況濟南大學的《智能環(huán)保船》集美大學的《水上清理船》吉林大學的《水上垃圾清理船》然而，他們的研究只是圍繞在水上垃圾的清理這一方面，而且由于船只體積上的限制，他們只能在小范圍內(nèi)進行小規(guī)模的垃圾打撈，然而在水質(zhì)方面的檢測并未涉及。而與本課題研究方面較為接近且技術(shù)比較成熟的有：北京航空航天大學研制的新一代仿生機器魚。其是通過研制仿生機器魚，并搭載上面所說的美國哈希（HACH）公司的Hydrolab多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀進行多方面的水質(zhì)測量的，但其費用十分高昂。現(xiàn)狀分析——國內(nèi)情況6北京航空航天大學研制的新一代仿生機器魚及其工作時的圖片水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測ppt課件7項目意義科學界正在努力尋找一種便捷的手段對無人到達的小流域或小洞穴的水質(zhì)、水深以及生態(tài)情況進行全面監(jiān)測，但目前都還是集中在局部的研究。該領(lǐng)域涉及的知識都是自動化領(lǐng)域的知識，該項目對學生的鍛煉是一個非常好的項目，不僅培養(yǎng)學生的動手能力，而且項目本身也具有較好的應(yīng)用前景，該項目的研究是對小江小流的環(huán)保問題是一種有效的探索，具有重要的應(yīng)用價值和研究意義。從已申報專利的情況來看，應(yīng)用于水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的設(shè)備都是以固定儀器以及水下機器人為主，目前尚未有利用船模進行多方位的水體生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，因此我們的課題可以彌補這一方面的空白.項目意義科學界正在努力尋找一種便捷的手段對無人到達的小流域或8自身具備的知識及特長

本課題研究的項目需要傳感，通訊和視頻傳輸?shù)入娮有畔⒎矫娴募夹g(shù)。我們小組成員作為自動化專業(yè)的學生，將通過自己的努力，掌握專業(yè)方面的相關(guān)知識，我們可以提前掌握一些關(guān)于檢測技術(shù)，無線控制技術(shù)，傳感技術(shù)，信息處理等方面的知識。另外，我們還可以根據(jù)已學過的聲學，熱學，運動學的知識充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢。本組的所有成員均對科技創(chuàng)新有極其濃厚的興趣，有強烈的求知欲望，且善于發(fā)現(xiàn)問題，并聯(lián)系實際從而解決問題。同時，我們每一個成員都具有不錯的動手能力，其中大部分都加入了我們電子信息工程學院的電子創(chuàng)新協(xié)會，且在協(xié)會里積極參加各項活動并從中鍛煉了自身的實踐能力。最重要的是我們每個組員都具有吃苦耐勞的精神，并且都具有團隊精神，這些都是確保項目順利進展和質(zhì)量的重要因素。自身具備的知識及特長本課題研究的項目需要傳感，通9具體方案——總述本課題是制作一艘可用于水體生態(tài)環(huán)境探測的智能船，船的主要結(jié)構(gòu)包括：船體，智能芯片，無線攝像頭，水質(zhì)水溫測量儀，用于探測水深的測量儀，以及可以探測水下魚群的聲納傳感器，同時還有信號發(fā)射裝置，此外還需要有信號接收器。以上各部件通過已植入系統(tǒng)程序的芯片有機的結(jié)合起來，實現(xiàn)各項功能的運作。下面就智能船的各項功能以及工作原理進行詳細的介紹。具體方案——總述本課題是制作一艘可用于水體生態(tài)環(huán)境探測的智能10具體方案——第一步應(yīng)用無線攝像頭對大型船只以及人無法進入的水域進行探測無線攝像頭監(jiān)測中心船體具體方案——第一步應(yīng)用無線攝像頭對大型船只以及人無法進入的水11具體方案——第二步水溫水質(zhì)的測量；操作人員通過電腦以及無線信號發(fā)射器將指令發(fā)送給上面上的智能船，船上的信號接收器接收到信號后將其傳輸給智能芯片，芯片發(fā)出指令，讓船前往指定的水域，通過水質(zhì)水溫分析傳感器進行水溫水質(zhì)的測量；船體監(jiān)測中心水溫水質(zhì)傳感器控制中心發(fā)出指令傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)傳回中心具體方案——第二步水溫水質(zhì)的測量；操作人員通過電腦以及無線信12具體方案——第三步水深測量；操作人員通過電腦以及無線信號發(fā)射器將指令發(fā)送給上面上的智能船，船上的信號接收器接收到信號后將其傳輸給智能芯片，芯片發(fā)出指令，讓船前往指定的水域，傳感器發(fā)出信號，通過水底反射回來的信號從而測量水深。船體監(jiān)測中心水深測量傳感器傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)傳回中心控制中心發(fā)出指令具體方案——第三步水深測量；操作人員通過電腦以及無線信號發(fā)射13具體方案——第四步水下魚群的探測；智能船在指定的路線里行駛，同時裝在船上的傳感器不斷發(fā)出信號，搜索水下是否有魚群。傳感器將得到的信息輸送給芯片，芯片再用以上同樣的方法將數(shù)據(jù)傳送給電腦。船體控制中心發(fā)出指令傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)傳回中心聲納魚群探測傳感器具體方案——第四步水下魚群的探測；智能船在指定的路線里行駛，14核心技術(shù)

在線檢測技術(shù)無線通訊技術(shù)無線遙控技術(shù)無線視頻傳輸技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無線攝像頭以及各類在線檢測傳感器核心技術(shù)在線檢測技術(shù)無線攝像頭以及各類在線檢測傳感器15項目進度規(guī)劃~第一階段2009.2~2009.3：主要搜索相關(guān)材料，購買船模以及分析所涉及的知識；2009.4~2009.5：組員任務(wù)分配，購買相關(guān)資料書，并進行分工學習，制定初步的制作方案；2009.6~2009.9：將無線攝像頭安裝在船體上進行試驗，通過其視頻傳輸檢測器效果；2009.10~2010.3：通過安裝智能芯片，無線信號接收器，以及編寫相關(guān)程序，實現(xiàn)船能夠按操作人員發(fā)出的指令進行有目的的行駛；項目進度規(guī)劃~第一階段2009.2~2009.3：主要搜索16項目進度規(guī)劃~第二階段2010.4~2010.6：安裝水溫和水質(zhì)測量儀，以及對所測量的結(jié)果進行信號處理；2010.7~2010.9：安裝傳感器，用于探測水深以及魚群；2010.10~2010.11：各種部件完成安裝以及測試后，進行整體軟件編程，將程序植入芯片使整個系統(tǒng)真正智能化；2010.12~2011.1：測試以及改進系統(tǒng)；2011.2~2011.3：成果展示以及發(fā)表論文，申請專利；項目進度規(guī)劃~第二階段2010.4~2010.6：安裝水溫和17可行性分析（1）本方案可利用現(xiàn)成的船模，通過將各部分功能元件進行有機地捆綁以實現(xiàn)，目前系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)所涉及的技術(shù)都比較成熟，整個過程的重點均在電子信息以及自動控制領(lǐng)域內(nèi)，從而避開了動力學以及機械等復雜的問題。指導老師組都是傳感技術(shù)和檢測技術(shù)方向的研究者，曾經(jīng)多次承擔國家自然基金、國家科技攻關(guān)、重慶市科委以及橫向項目，在傳感技術(shù)和檢測技術(shù)方面擁有豐富的理論與實踐經(jīng)驗?？尚行苑治觯?）本方案可利用現(xiàn)成的船模，通過將各部分功能元件18可行性分析（2）參與本項目的各個組員都是電子信息工程學院自動化專業(yè)的學生，所以在以后課題研究過程中所需要用到的知識以及遇到的問題，都是在自己所學專業(yè)知識的范圍內(nèi)，因此開展這個課題對于我們來說并無多大的難度。同時學校的人工湖可以作為我們的試驗場地，以上所述的各種器材，在外面市場上均可買到，且價格合適?？梢栽趯W校提供的資金的基礎(chǔ)上完成本課題；可行性分析（2）參與本項目的各個組員都是電子信息工程學院自動19成果形式相關(guān)論文，學術(shù)報告以及研究資料；實物樣品，其中包括最終的硬件成品和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)；申請國家專利；成果形式相關(guān)論文，學術(shù)報告以及研究資料；20特色與創(chuàng)新小而實用且綜合性強；本課題最大的特色是，集多種功能于一體，實現(xiàn)對水域生態(tài)環(huán)境多方面的監(jiān)測，且船的體積小能夠?qū)σ恍┨厥馑虻乃w生態(tài)進行在線探測與分析；而其他國內(nèi)外相類似的裝置要么功能單一，要么價格十分昂貴。全自動無人駕駛；通過利用無線傳感技術(shù)以及無線攝像頭實現(xiàn)對一般大型船只以及人進不去的水域環(huán)境進行探測，整個過程完全由智能船獨立完成，無需人直接參與，從而保證了一些科學工作者以及探險愛好者的人生安全；特色與創(chuàng)新小而實用且綜合性強；本課題最大的特色是，集多種功能21特殊條件要求設(shè)備情況分析此項目無須大型加工設(shè)備，一些接收、焊接等裝置可從市場購買原材料情況從市場直接購買和學校實驗室提供，市場供量充足，獲取容易。我們這個項目不需要特殊條件要求特殊條件要求設(shè)備情況分析此項目無須大型加工設(shè)備，一些接收22經(jīng)費預算購買船只以及加工改造費：兩千五百元;各種傳感器，無線攝像頭，智能芯片，無線信號發(fā)射以及接收設(shè)備等：六千元；資料費：六百元；差旅費：五百元；其他費用：四百元；合計：一萬元整；經(jīng)費預算購買船只以及加工改造費：兩千五百元;23總結(jié)大江大河的水流環(huán)保問題已經(jīng)