SS20全自動采樣船技術(shù)方案

  1、用途

  SS20全自動采樣船可實現(xiàn)自主航行完成采樣任務(wù)。主要用于湖泊水庫、江河流域、近海的常規(guī)或應(yīng)急水質(zhì)采樣。通過GPS自動導(dǎo)航、自主航行到需要采樣的地點實現(xiàn)定點、定時、定量采樣作業(yè)。

  具有安全、智能、高效的特點。可以限度的規(guī)避人員安全隱患，提高工作效率。

  2、組成部分

  主要由船體、通信系統(tǒng)、動力及推進(jìn)系統(tǒng)、、地面基站及采樣系統(tǒng)組成。

   全自動無人船平臺系統(tǒng)示意圖

  3、主要功能3.1、船體

  采樣船單體流線船型設(shè)計、隔艙封閉。采用全碳纖維復(fù)合材料制成。硬度高、船體小、重量輕。具有防撞、防腐、防磨損、搬運攜帶方便等特性。

  3.2、通信系統(tǒng)

  全自動無人船具有全自動高精度導(dǎo)航功能，導(dǎo)航時使用衛(wèi)星定位設(shè)備，具有較高定位精度。同時具有人工控制模式，可在自動導(dǎo)航與人工控制兩種模式間自由切換。

  具有可靠的遠(yuǎn)距離通訊功能，能實時對船體進(jìn)行跟蹤、控制。

  3.3、動力系統(tǒng)

  動力及推進(jìn)系統(tǒng)模塊化。鋰聚合物電池，電池可快速更換，充電便捷。推進(jìn)器可拆卸，方便安裝、維護(hù)。

  3.4、智能

  智能可船只行駛。智能屏幕上顯示船只和智能電量，可根據(jù)水流流速對當(dāng)前船速進(jìn)行多檔位連續(xù)調(diào)整。

  3.5、地面基站

  地面基站系統(tǒng)軟件具有便捷的任務(wù)編輯與管理功能，可自動生成、編輯航行路線，按設(shè)定路線作業(yè)，分批次作業(yè)，任務(wù)中斷后自動續(xù)接，任務(wù)完成后自動返航。

  4、技術(shù)參數(shù)4.1、船體

  1) 單體流線船型，重心低，航行穩(wěn)；

  2) 采用隔艙封閉設(shè)計，具有防沉、防、防水特性；

  3) 采用新型高強度全碳纖維復(fù)合材料。硬度高、重量輕，具有防撞、防腐、防磨損特性；

  4) 尺寸：1.05m（長）×0.55m（寬）× 0.38m（高）；

  5) 空載重量：18Kg；

  6) 負(fù)載能力：10Kg；

  7) 滿載吃水深度：0.15m；

  8) 船體小，重量輕，便于搬卸，使用方便；

  9) 抗風(fēng)浪等級：3級風(fēng)/0.5米浪。

  4.2、主控系統(tǒng)

  1) 接收并執(zhí)行智能手持的手動任務(wù)指令；

  2) 接收、保存并執(zhí)行地面控制基站的任務(wù)指令；

  3) 實時向發(fā)送無人船數(shù)據(jù)信息。

  4.3、導(dǎo)航系統(tǒng)

  1) 衛(wèi)星定位，自主導(dǎo)航航行；

  2) 高精度GPS接收器：水平定位精度2.5 m，速度精度0.1 m/s；

  3) GPS接收靈敏度：-160 dBm ； GPS更新速率：5 Hz；

  4) GPS冷啟動時間：29 秒；

  5) 朝向精度：0.1度；朝向重復(fù)性：±0.3 度；

  6) 傾角范圍：± 80度；傾角準(zhǔn)確度：±1度（0度- 15度）。

  4.4、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

  1) 船只與地面基站采用無線射頻點對點通信方式（900MZhz）；

  2) 船只與采用無線射頻點對點通信方式；

  3) 通訊距離：開闊地段通信距離5公里（基站GFSK窄帶通信）、開闊地段通信距離2公里（GFSK，窄帶通信）。

  4.5、電源系統(tǒng)

  1) 續(xù)航能力：工作航速1.5m/s，續(xù)航4小時；

  航速5m/s，續(xù)航1小時；

  2) 電池充放電次數(shù)：不少于500次。電池可更換；

  3) 電池保護(hù)：具有過充、過放電、防水及電池過熱保護(hù)；

  4) 電池容量：電池為高容量鋰聚合物電池；電壓33V，容量40Ah*1；

  5) 充電電流：15A；

  4.6、推進(jìn)系統(tǒng)

  1) 2組金屬噴泵推進(jìn)，可拆卸，安裝、維修方便；

  2) 差速控制轉(zhuǎn)向；

  3) 直流無刷電機推進(jìn)；

  4) 航速：5.0m/s；經(jīng)濟(jì)航速：1.5m/s；

  5) 防水草、防水面垃圾、防碰撞。

  4.7、采樣系統(tǒng)

  1) 實現(xiàn)定點、定時、定量的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化水質(zhì)采樣功能

  2) 地表水采樣

  3) 單點采樣，采樣量10L

  4) 采樣系統(tǒng)材料符合環(huán)保操作標(biāo)準(zhǔn)要求，對樣品不會造成2次污染影響數(shù)據(jù)

  5）水質(zhì)采樣系統(tǒng)參數(shù)

  4.8、智能

  智能手持設(shè)備和軟件（提供無人船智能手持軟件著作權(quán)登記證書）。

  1) 智能可船行駛；

  2) 智能可編輯采樣任務(wù)：設(shè)置采樣量，隨時監(jiān)控，隨時中斷或隨時改變工作任務(wù)；

  3) 智能屏幕顯示無人船信息：船剩余電量、船行駛速度、經(jīng)緯度、通信信道、智能電量，采樣船實時工作狀態(tài)（采樣/移動）、顯示樣瓶及任務(wù)完成情況；

  4) 智能防水防塵等級：IP64；

  5) 電池續(xù)航時間：12h；

  6) 距離：1Km；

  7) 重量：0.95 kg；

  8) 搖桿方式：電阻式；

  9) 搖桿范圍：360 度；

  10) 內(nèi)置無線通訊模塊，調(diào)制方式GFSK。

  11) 充電器：12.6V、1.5A

  4.9、地面控制基站

  1）任務(wù)編輯

  A. 下載工作水域衛(wèi)星地圖、并進(jìn)行存儲和管理；

  B. 可自動規(guī)劃、生成（等間距）路徑點和工作邊界，并可手動或自動規(guī)劃路徑，路徑點不少于255個，每個路徑點的經(jīng)緯度的分辨率至少為0.00001度；

  C. 可在任意路徑點進(jìn)行工作任務(wù)設(shè)置；

  D. 編輯好的任務(wù)可以保存、修改、管理、載入；

  E. 界面圖文并茂、直觀、易操作。

  2）無人船

  A. 在超視距情況下，可通過手動操縱無人船行駛；

  B. 編輯、發(fā)送手動工作或采樣命令。

  3）無人船系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控與顯示

  A. 在衛(wèi)星地圖上顯示無人船平臺的位置、船頭朝向、工作狀態(tài)、GPS坐標(biāo)、行駛路徑；

  B. 顯示無人船平臺剩余電量、基站電量、航速；

  C. 可發(fā)出無人船低電量警報；

  D. 實時顯示無人船搭載的儀器的檢測數(shù)據(jù)；

  E. 無人船任務(wù)完成狀態(tài)，含任務(wù)已完成的百分比、剩余時間預(yù)計等項目。

  4）數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)

  A. 可整理、存儲無人船工作日志；

  B. 常規(guī)工作任務(wù)存儲及反復(fù)調(diào)用、歷史工作數(shù)據(jù)的存儲。

  5）接收和發(fā)送無人船信息；

  6）與對無人船控制權(quán)交互轉(zhuǎn)換；

  7）基站電腦硬件：配置不低于i5-8250U 8G內(nèi)存512G固態(tài)2G獨顯

  8）所需網(wǎng)絡(luò)硬件及環(huán)境

  A. 通訊模塊及天線GFSK；

  B. 信號良好的GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域；

  C. 信號良好的4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域（若有選擇配置4G上網(wǎng)卡）。

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