水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)課件

水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)智能船

單位電子信息工程學(xué)院負(fù)責(zé)人陳楚鑫組員崔磊李建樺何洪豐梁騰飛指導(dǎo)老師唐德東葉文吳英水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)智能船1背景目前許多國(guó)家的河流、湖泊，海域等水體污染十分嚴(yán)重，給人們的生存環(huán)境、投資環(huán)境和開(kāi)發(fā)利用旅游資源等帶來(lái)負(fù)面影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)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(wàn)億立方的淡水，這相當(dāng)于全球徑流總量的14%以上。每年我國(guó)用于防治水污染的費(fèi)用高達(dá)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(cè)裝置，用來(lái)對(duì)前期水域污染情況的監(jiān)測(cè)。背景目前許多國(guó)家的河流、湖泊，海域等水體污染十分嚴(yán)重，給人們2水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)ppt課件3水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)ppt課件4現(xiàn)狀分析——國(guó)外情況

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

a、藍(lán)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(cè)功能十分強(qiáng)大，但是它必須搭配一定的載體才能完成任務(wù)，而且其價(jià)格十分昂貴，一臺(tái)就要十萬(wàn)元左右。現(xiàn)狀分析——國(guó)外情況5現(xiàn)狀分析——國(guó)內(nèi)情況濟(jì)南大學(xué)的《智能環(huán)保船》集美大學(xué)的《水上清理船》吉林大學(xué)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(jìn)行小規(guī)模的垃圾打撈，然而在水質(zhì)方面的檢測(cè)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(xué)研制的新一代仿生機(jī)器魚(yú)。其是通過(guò)研制仿生機(jī)器魚(yú)，并搭載上面所說(shuō)的美國(guó)哈希（HACH）公司的Hydrolab多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行多方面的水質(zhì)測(cè)量的，但其費(fèi)用十分高昂?，F(xiàn)狀分析——國(guó)內(nèi)情況6北京航空航天大學(xué)研制的新一代仿生機(jī)器魚(yú)及其工作時(shí)的圖片水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)ppt課件7項(xiàng)目意義科學(xué)界正在努力尋找一種便捷的手段對(duì)無(wú)人到達(dá)的小流域或小洞穴的水質(zhì)、水深以及生態(tài)情況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，但目前都還是集中在局部的研究。該領(lǐng)域涉及的知識(shí)都是自動(dòng)化領(lǐng)域的知識(shí)，該項(xiàng)目對(duì)學(xué)生的鍛煉是一個(gè)非常好的項(xiàng)目，不僅培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，而且項(xiàng)目本身也具有較好的應(yīng)用前景，該項(xiàng)目的研究是對(duì)小江小流的環(huán)保問(wèn)題是一種有效的探索，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。從已申報(bào)專利的情況來(lái)看，應(yīng)用于水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的設(shè)備都是以固定儀器以及水下機(jī)器人為主，目前尚未有利用船模進(jìn)行多方位的水體生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，因此我們的課題可以彌補(bǔ)這一方面的空白.項(xiàng)目意義科學(xué)界正在努力尋找一種便捷的手段對(duì)無(wú)人到達(dá)的小流域或8自身具備的知識(shí)及特長(zhǎng)

本課題研究的項(xiàng)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(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，將通過(guò)自己的努力，掌握專業(yè)方面的相關(guān)知識(shí)，我們可以提前掌握一些關(guān)于檢測(cè)技術(shù)，無(wú)線控制技術(shù)，傳感技術(shù)，信息處理等方面的知識(shí)。另外，我們還可以根據(jù)已學(xué)過(guò)的聲學(xué)，熱學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)。本組的所有成員均對(duì)科技創(chuàng)新有極其濃厚的興趣，有強(qiáng)烈的求知欲望，且善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并聯(lián)系實(shí)際從而解決問(wèn)題。同時(shí)，我們每一個(gè)成員都具有不錯(cuò)的動(dòng)手能力，其中大部分都加入了我們電子信息工程學(xué)院的電子創(chuàng)新協(xié)會(huì)，且在協(xié)會(huì)里積極參加各項(xiàng)活動(dòng)并從中鍛煉了自身的實(shí)踐能力。最重要的是我們每個(gè)組員都具有吃苦耐勞的精神，并且都具有團(tuán)隊(duì)精神，這些都是確保項(xiàng)目順利進(jìn)展和質(zhì)量的重要因素。自身具備的知識(shí)及特長(zhǎng)本課題研究的項(xiàng)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(cè)的智能船，船的主要結(jié)構(gòu)包括：船體，智能芯片，無(wú)線攝像頭，水質(zhì)水溫測(cè)量?jī)x，用于探測(cè)水深的測(cè)量?jī)x，以及可以探測(cè)水下魚(yú)群的聲納傳感器，同時(shí)還有信號(hào)發(fā)射裝置，此外還需要有信號(hào)接收器。以上各部件通過(guò)已植入系統(tǒng)程序的芯片有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的運(yùn)作。下面就智能船的各項(xiàng)功能以及工作原理進(jìn)行詳細(xì)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(cè)的智能10具體方案——第一步應(yīng)用無(wú)線攝像頭對(duì)大型船只以及人無(wú)法進(jìn)入的水域進(jìn)行探測(cè)無(wú)線攝像頭監(jiān)測(cè)中心船體具體方案——第一步應(yīng)用無(wú)線攝像頭對(duì)大型船只以及人無(wú)法進(jìn)入的水11具體方案——第二步水溫水質(zhì)的測(cè)量；操作人員通過(guò)電腦以及無(wú)線信號(hào)發(fā)射器將指令發(fā)送給上面上的智能船，船上的信號(hào)接收器接收到信號(hào)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(guò)水質(zhì)水溫分析傳感器進(jìn)行水溫水質(zhì)的測(cè)量；船體監(jiān)測(cè)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(cè)到的數(shù)據(jù)傳回中心具體方案——第二步水溫水質(zhì)的測(cè)量；操作人員通過(guò)電腦以及無(wú)線信12具體方案——第三步水深測(cè)量；操作人員通過(guò)電腦以及無(wú)線信號(hào)發(fā)射器將指令發(fā)送給上面上的智能船，船上的信號(hào)接收器接收到信號(hào)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(hào)，通過(guò)水底反射回來(lái)的信號(hào)從而測(cè)量水深。船體監(jiān)測(cè)中心水深測(cè)量傳感器傳感器將檢測(cè)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(cè)量；操作人員通過(guò)電腦以及無(wú)線信號(hào)發(fā)射13具體方案——第四步水下魚(yú)群的探測(cè)；智能船在指定的路線里行駛，同時(shí)裝在船上的傳感器不斷發(fā)出信號(hào)，搜索水下是否有魚(yú)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(cè)到的數(shù)據(jù)傳回中心聲納魚(yú)群探測(cè)傳感器具體方案——第四步水下魚(yú)群的探測(cè)；智能船在指定的路線里行駛，14核心技術(shù)

在線檢測(cè)技術(shù)無(wú)線通訊技術(shù)無(wú)線遙控技術(shù)無(wú)線視頻傳輸技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線攝像頭以及各類在線檢測(cè)傳感器核心技術(shù)在線檢測(cè)技術(shù)無(wú)線攝像頭以及各類在線檢測(cè)傳感器15項(xiàng)目進(jìn)度規(guī)劃~第一階段2009.2~2009.3：主要搜索相關(guān)材料，購(gòu)買船模以及分析所涉及的知識(shí)；2009.4~2009.5：組員任務(wù)分配，購(gòu)買相關(guān)資料書(shū)，并進(jìn)行分工學(xué)習(xí)，制定初步的制作方案；2009.6~2009.9：將無(wú)線攝像頭安裝在船體上進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)其視頻傳輸檢測(cè)器效果；2009.10~2010.3：通過(guò)安裝智能芯片，無(wú)線信號(hào)接收器，以及編寫相關(guān)程序，實(shí)現(xiàn)船能夠按操作人員發(fā)出的指令進(jìn)行有目的的行駛；項(xiàng)目進(jìn)度規(guī)劃~第一階段2009.2~2009.3：主要搜索16項(xiàng)目進(jìn)度規(guī)劃~第二階段2010.4~2010.6：安裝水溫和水質(zhì)測(cè)量?jī)x，以及對(duì)所測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行信號(hào)處理；2010.7~2010.9：安裝傳感器，用于探測(cè)水深以及魚(yú)群；2010.10~2010.11：各種部件完成安裝以及測(cè)試后，進(jìn)行整體軟件編程，將程序植入芯片使整個(gè)系統(tǒng)真正智能化；2010.12~2011.1：測(cè)試以及改進(jìn)系統(tǒng)；2011.2~2011.3：成果展示以及發(fā)表論文，申請(qǐng)專利；項(xiàng)目進(jìn)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(guò)將各部分功能元件進(jìn)行有機(jī)地捆綁以實(shí)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(gè)過(guò)程的重點(diǎn)均在電子信息以及自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)，從而避開(kāi)了動(dòng)力學(xué)以及機(jī)械等復(fù)雜的問(wèn)題。指導(dǎo)老師組都是傳感技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)方向的研究者，曾經(jīng)多次承擔(dān)國(guó)家自然基金、國(guó)家科技攻關(guān)、重慶市科委以及橫向項(xiàng)目，在傳感技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)方面擁有豐富的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?？尚行苑治觯?）本方案可利用現(xiàn)成的船模，通過(guò)將各部分功能元件18可行性分析（2）參與本項(xiàng)目的各個(gè)組員都是電子信息工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，所以在以后課題研究過(guò)程中所需要用到的知識(shí)以及遇到的問(wèn)題，都是在自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)的范圍內(nèi)，因此開(kāi)展這個(gè)課題對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并無(wú)多大的難度。同時(shí)學(xué)校的人工湖可以作為我們的試驗(yàn)場(chǎng)地，以上所述的各種器材，在外面市場(chǎng)上均可買到，且價(jià)格合適?？梢栽趯W(xué)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(xiàng)目的各個(gè)組員都是電子信息工程學(xué)院自動(dòng)19成果形式相關(guān)論文，學(xué)術(shù)報(bào)告以及研究資料；實(shí)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(qǐng)國(guó)家專利；成果形式相關(guān)論文，學(xué)術(shù)報(bào)告以及研究資料；20特色與創(chuàng)新小而實(shí)用且綜合性強(qiáng)；本課題最大的特色是，集多種功能于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)水域生態(tài)環(huán)境多方面的監(jiān)測(cè)，且船的體積小能夠?qū)σ恍┨厥馑虻乃w生態(tài)進(jìn)行在線探測(cè)與分析；而其他國(guó)內(nèi)外相類似的裝置要么功能單一，要么價(jià)格十分昂貴。全自動(dòng)無(wú)人駕駛；通過(guò)利用無(wú)線傳感技術(shù)以及無(wú)線攝像頭實(shí)現(xiàn)對(duì)一般大型船只以及人進(jìn)不去的水域環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，整個(gè)過(guò)程完全由智能船獨(dú)立完成，無(wú)需人直接參與，從而保證了一些科學(xué)工作者以及探險(xiǎn)愛(ài)好者的人生安全；特色與創(chuàng)新小而實(shí)用且綜合性強(qiáng)；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(xiàng)目無(wú)須大型加工設(shè)備，一些接收、焊接等裝置可從市場(chǎng)購(gòu)買原材料情況從市場(chǎng)直接購(gòu)買和學(xué)校實(shí)驗(yàn)室提供，市場(chǎng)供量充足，獲取容易。我們這個(gè)項(xiàng)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(xiàng)目無(wú)須大型加工設(shè)備，一些接收22經(jīng)費(fèi)預(yù)算購(gòu)買船只以及加工改造費(fèi)：兩千五百元;各種傳感器，無(wú)線攝像頭，智能芯片，無(wú)線信號(hào)發(fā)射以及接收設(shè)備等：六千元；資料費(fèi)：六百元；差旅費(fèi)：五百元；其他費(fèi)用：四百元；合計(jì)：一萬(wàn)元整；經(jīng)費(fèi)預(yù)算購(gòu)買船只以及加工改造費(fèi)：兩千五百元;23總結(jié)大江大河的水流環(huán)保問(wèn)題已經(jīng)