水质综合监测无人船
背景
在我国，湖泊与水库水体占据着举足轻重的地位，它们作为关键的饮用水水源地，守护着亿万民众的饮水健康防线，水质优劣直接关联到千家万户的生活品质与福祉。当今时代，科技发展一日千里，社会整体水平持续攀升，相应地，水质监测领域也步入了全新的发展阶段，各界对水质监测手段的精准性、科学性与高效性提出了愈发严苛的要求。
回顾传统的固定式水质自动监测站，诸多短板日益凸显，严重制约了其效能发挥。一方面，站内管路极易滋生微生物，这些微生物如同 “隐形杀手”，悄无声息地干扰水样本真状态，而历经漫长距离输送后的水样，溶解氧、浊度等关键指标仿若 “脱缰之马”，频繁发生偏离实际的变化，致使最终监测数据与水体真实水质状况 “貌合神离”，代表性大打折扣。
同时，固定不变的采样点设置模式，恰似 “刻舟求剑”，在面对复杂多变、流动性强的湖库水体环境时，难以捕捉到水域各处的水质全貌，所获数据代表性不强，难以精准反映整体水质情况。并且，这类监测站对工作环境条件极为 “挑剔”，在偏远地带，尤其是自然条件恶劣、基础设施匮乏之地，几乎 “寸步难行”，设备安置与运维面临重重阻碍，难以落地生根。
再看现有的岸边水质自动监测站，同样在时代浪潮的冲击下尽显疲态，已然跟不上现代水质监测工作快速发展的步伐，在应对排污口污染物扩散动态追踪、断面水质精准剖析以及污染源头严谨询证等关键任务时，力不从心。诸多局限综合发力，如同重重枷锁，极大束缚了水质自动监测系统在湖泊、水库水体水质保障这一关键领域大展拳脚，使其难以充分发挥守护水源地 “健康防线” 的重要作用。
产品介绍
水质综合监测无人船是一套全自动、实时走航水生态在线监测治理系统，是一套以传感器为核心，运用现代物联传感技术和自动控制技术，专用数据分析软件和通讯网络构成的水质自动监测体系。其基本涵盖了水质监测参数（常规五参、氨氮、COD、藻类等）、水文类参数（流向、流速、流量等）、气象类参数（气温、气压、湿度、风速、风向等）以及藻类抑制，具有多参数、智能化、测量周期短、低维护的特点，适合于船载走航式监测治理。
无人船采用无人驾驶技术，可在江河、水库、港口、湖泊、景区等水域环境， 对水藻、水华、绿潮等藻类进行全方位、全自主地生长抑制。具备安全稳定、节能环保、高自动化、使用寿命长等优势，可大量节省人工治理成本，提高工作效率，全面改善水环境质量，还大自然一片绿水青山。
功能设计
水质综合监测无人船可实现水质在线连续监测
1、可实时监测水质变化，灵活调整藻类治理方案。
2、系统具有异常状况的自动诊断功能，并在出现故障时进行报警与记录。
3、监测频次可根据现场情况智能设定，并支持远程设定。
4、数据自动采集、处理、存储及传输。
5、根据用户要求进行数据的有效性判别，同时测试数据及状态信息数据自动采集与远程传输。
6、自动分析过程中有完整的质量控制手段及质控数据报告，对
可疑数据实施相应的标记（数据标识）。
7、具有系统日志功能，对系统和设备运行状况信息进行存储和传输并方便查询。
8、系统具有停电保护及来电分级自动恢复功能。
9、系统设置具有开放性，用户可根据需要灵活设置有关监测参数，预留丰富接口及扩展空间，系统具有良好的扩展性，方便后续升级。
设计参数
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船体尺寸 |
约1m*0.6m |
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船体类型 |
单体船 |
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有效载荷 |
100kg |
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推进器功率 |
400w x2 |
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续航时间 |
2小时 |
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续航里程 |
10km |
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电池容量 |
24V，100AH（预留充分升级空间） |
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充电方式 |
预留充电接口，32V直流充电 |
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通讯方式 |
4G，蓝牙 |
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导航避障 |
GPS+雷达 |
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安全监控 |
舱内进水、电池状态、数据超标报警等 防水等级ip66以上 |
控制单元
控制单元是无人船运行的核心单元，属于无人船的“大脑”。其作用为对治理单元、分析单元、船体、供电组件、视频单元、安防装置等进行控制，并实现数据采集与传输功能，保证系统连续、可靠和安全运行。数据采集传输仪负责承载控制单元程序的运行与控制命令的下发与数据采集。控制单元起到承上启下的作用。其向上承接云平台下发的各类管理命令，向下转发上级管理命令、控制各类仪器单元及辅助单元正常运行、数据信息上报等工作任务。
具有断电保护功能，能够在断电时保存系统参数和历史数据，在来电时自动恢复系统；
具备自动采集数据功能，包括自动采集水质自动分析仪数据、供电、安防、视频等数据，采集的数据自动添加数据标识，异常监测数据能自动识别，并主动上传至云平台；
具备对自动分析仪器的启停控制功能；
具备参数设置功能，能够对小数位、单位、仪器测定上下限、报警（超标）上下限等参数进行设置；
具备各仪器监测结果、状态参数、运行流程、报警信息等显示的功能；
具有监测数据查询、导出、自动备份功能，可分类查询水质周期数据、质控数据（空白测试数据、标样核查数据）及其对应的仪器、系统日志流程信息；
具备对通信链路的自动诊断功能，具备超时补发功能。
安防单元
l 系统和供电单元设置有防雷设施，船体通过避雷针将雷电导地形成一级防雷，总电源端配置有浪涌保护器，本身具有防浪涌功能，以此形成二级防雷，仪器及系统的通讯线路有信号隔离，以此形成三级防雷。系统整体的防雷设计符合防雷规范的要求。
l 具备警示灯和具备自动移位报警功能的全球定位系统
l 具备舱室漏水报警设备
数据采集与传输单元
控制单元具备数据采集和传输功能，具备数字量、模拟量、开关量接口。远程的通信采用Internet方式，支持GPRS/CDMA/3G/4G等多种无线方式。用来完成现场数据的采集与网络通信等功能。针对无人船系统输出的相关状态参量（如通讯状态、故障、报警等信息等），数据采集传输仪每分钟采集现场仪器设备运行状态信息并对异常情况进行跟踪记录。如在某一测试周期内出现了异常情况则对该周期内的监测数据进行标识并上传以保证中心平台通过数据标识直观明了的判别数据的有效性。
监测参数单元
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水质参数 |
测量范围 |
分辨率 |
精度 |
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温度 |
0-50℃ |
0.1℃ |
±0.5℃ |
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pH |
0-14pH |
0.01pH |
±0.1pH |
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浊度 |
0-1000NTU |
0.1NTU |
±5% |
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电导率 |
0 ～ 5000uS/cm |
1μS/cm |
±1.5%F.S. |
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溶解氧 |
0～20mg/L |
0.01mg/L |
±2%F.S |
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氨氮 |
0～100mg/L |
0.1mg/L |
±5%F.S. |
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COD |
0～500mg/L equiv.KHP |
0.01mg/L |
±5%F.S. |
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叶绿素 |
0～400μg/L或0～100RFU |
0.1μg/L |
±5%F.S. |
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蓝绿藻 |
0～200,000cells/mL |
1 cells/mL |
±5%F.S. |
水质多参数传感器：
充电方案
无人船采用24V 100AH锂电池供电，设计采用32V直流电源充电，用户自备。
电池可拆卸回收，直流稳压电源接220VAC市电，电源参数设置32V 30A。
设计预留换电方案，可选配多组电池，当一组电池电量耗尽可通过更换电池继续工作。
直流电源参考：
应用案例
