一種基于物聯網的水下環境遠程監控系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于物聯網的水下環境遠程監控系統，包括智能終端、集控器、陸地中控室和用戶終端機，所述智能終端執行所述集控器的指令，并將采集到的數據發送至所述集控器；所述集控器與所述陸地中控室通過無線傳輸方式雙向連接；所述陸地中控室通過互聯網與所述用戶終端機雙向連接；所述智能終端包括水下機器人、和/或數據采集設備、和/或動作執行終端；所述水下機器人通過電力線載波方式與所述集控器雙向電連接。本實用新型可實現對水下環境的遠程全方位監控，可實現水下養殖的全程自動化，能及時對突發狀況作出預警，大大降低人工成本，提高工作效率，大大降低餌料成本。
【專利說明】—種基于物聯網的水下環境遠程監控系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水下作業裝置及系統，具體涉及一種基于物聯網的水下環境遠程監控系統。
【背景技術】
[0002]目前機器人是當今科技研究的熱點，機器人能夠代替人去完成特定的工作，以減少勞動力的使用和避免人們在危險或不健康的環境中工作。機器人分為自主性和半自主性，自主性機器人能夠獨立地完成某項工作，不需人為地對它進行干預；而半自主性機器人需要人為對它進行一定地控制才能工作。受到機器人技術與監測技術發展的限制，在復雜工業環境下，讓機器人完全自主工作還不太現實。而采用遠程遙控操作的機器人可以借助人工智能來完成復雜環境下的機器人控制，是現實條件下最佳的選擇。
[0003]我國沿海海岸線、河流、湖泊的水深大都在100米以下，目前市場上的水下機器人幾乎完全是國外進口產品，價格昂貴，既無高清視頻拍攝能力，也不具備網絡數據交換功能，必須由經過一定訓練的人員在現場操作，一個人只能操作一臺水下機器人，無法實現遠程監測控制，對距離較遠的水域只能乘船往返，耗時耗力；而且在漁業養殖、海洋科研過程中要對水溫、鹽度等信息的采集需要同時攜帶多種專用的儀器另外采集，采集的過程及結果易受天氣等其他環境因素的影響，精度低，難以做到實時采集、實時響應和全天候監控，缺少數據分析處理能力，無法對突發狀況進行及時預警。隨著我國對海洋等水域開發力度的不斷加大投入，涉及海洋、湖泊等水域的養殖、科研、調查、捕撈、采礦等行業迫切需要將帶有網絡傳輸功能的水下機器人代替潛水員完成水下觀察、測量、監控、采樣等工作。
[0004]此外，現有ROV水下機器人(有纜水下機器人)的數據傳輸主要采用傳統通訊方式和光纖傳輸，傳統通訊系統(例如485串行接口)傳輸速度很低，通訊速率一般不超過1Mbps，無法適應大規模數據的高速實時傳輸，光纖傳輸造價高昂，且光纜容易損壞。
實用新型內容
[0005]本實用新型克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為提供一種具有遠程監控能力的基于物聯網的水下環境遠程監控系統。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]一種基于物聯網的水下環境遠程監控系統，包括智能終端，集控器、陸地中控室和用戶終端機，所述智能終端與所述集控器雙向連接；所述集控器與所述陸地中控室雙向連接；所述陸地中控室與所述用戶終端機雙向連接。
[0008]進一步地，所述集控器通過無線傳輸方式與所述陸地中控室雙向連接，和/或所述陸地中控室通過互聯網與所述用戶終端機雙向連接。
[0009]進一步地，所述集控器通過選自GPRS/短信/3G/4G/無線網橋/衛星中的一種無線傳輸方式與所述陸地中控室雙向連接。
[0010]進一步地，所述智能終端包括水下機器人、和/或數據采集設備、和/或動作執行終端。
[0011]進一步地，所述水下機器人內集成電力線載波通訊模塊，通過電力線載波方式與所述集控器雙向連接，和/或所述數據采集設備與所述集控器之間通過以太網方式連接，和/或所述動作執行終端與所述集控器之間通過RS485方式通訊。
[0012]進一步地，所述水下機器人還包括水下機器人控制部和圖像采集模塊，所述圖像采集模塊用于接受水下機器人控制部的控制采集水下圖像信息，并將采集到的水下圖像信息通過電力線載波通訊模塊發送至所述集控器。
[0013]進一步地，所述電力線載波通訊模塊包括UART轉網口模塊、視頻服務器、集線器以及電力線載波調制解調器，所述UART轉網口模塊、視頻服務器和電力線載波調制解調器分別與所述集線器雙向連接，所述水下機器人控制部與所述UART轉網口模塊雙向連接，所述水下機器人圖像采集模塊將采集到的圖像信息上傳至視頻服務器，再發送至集控器。
[0014]進一步地，所述數據采集設備為攝像裝置和/或傳感器模塊，和/或所述動作執行終端為投餌機、和/或增氧機。
[0015]進一步地，所述傳感器模塊包括溶氧傳感器、鹽度傳感器、溫度傳感器、流速傳感器、氨氮傳感器、電導率傳感器、深度傳感器、葉綠素傳感器、濁度傳感器、密度傳感器、聲速傳感器和后向散射傳感器中的一種或幾種。
[0016]進一步地，基于物聯網的水下環境遠程監控系統還包括網箱，所述智能終端設置于所述網箱內部或外部。
[0017]本實用新型的有益效果為:可實現對水下環境的遠程全方位監控，可實現水下養殖的全程自動化，能及時對突發狀況作出預警，大大降低人工成本，提高工作效率，大大降低餌料成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作詳細闡述:
[0019]圖1為本實用新型基于物聯網的水下環境遠程監控系統的一種實施方式的電路結構框圖。
[0020]圖2為本實用新型基于物聯網的水下環境遠程監控系統中水下機器人的一種實施方式的電路結構框圖。
[0021]圖3為本實用新型基于物聯網的水下環境遠程監控系統中水下機器人中電力線載波通訊模塊與水下機器人的連接電路結構框圖。
[0022]圖4為本實用新型基于物聯網的水下環境遠程監控系統的另一種實施方式的結構示意圖。
[0023]其中，附圖標記為:1:智能終端；11:水下機器人；111:水下機器人控制部；112:電源模塊；113:運動控制模塊；114:水下機器人傳感器模塊；115:水下機器人圖像采集模塊；116:電力線載波通訊模塊；1161:UART轉網口模塊；1162:視頻服務器；1163:集線器；1164:電力線載波調制解調器；117:照明模塊；12:數據采集設備；121:攝像裝置；122 --傳感器1?塊；13:動作執打終端；131:投傅機；132:增氧機；2:集控器；3:陸地中控室；4:用戶終端機；5:網箱；51:網箱平臺。
【具體實施方式】
[0024]下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0025]實施例1:
[0026]如圖1所示，一種基于物聯網的水下環境遠程監控系統，包括智能終端1，集控器
2、陸地中控室3和用戶終端機4，所述智能終端I與所述集控器2雙向連接；所述集控器2與所述陸地中控室3雙向連接；所述陸地中控室3與所述用戶終端機4雙向連接。在本實施例中，所述集控器2通過無線傳輸方式與所述陸地中控室3雙向連接，例如GPRS/短信/3G/4G/無線網橋/衛星等無線傳輸方式，所述陸地中控室3通過互聯網與所述用戶終端機4雙向連接。
[0027]所述智能終端I包括水下機器人11、和/或數據采集設備12、和/或動作執行終端13，當然也可以增加其他智能終端，本實施例對此不作限制。
[0028]在本實施例中，所述數據采集設備12與所述集控器2之間通過以太網方式連接。所述數據采集設備12為攝像裝置121、和/或傳感器模塊122，當然也可以增加其他數據采集設備，本實施例對此不作限制。攝像裝置121用于采集水下的圖像信息，可以為云臺水下攝像機、和/或固定水下攝像機、和/或室外紅外夜視變焦z?臺攝像機等；傳感器I旲塊122用于檢測水體理化數據和/或水產生物指標例如體長等數據，可以為例如溶氧傳感器、鹽度傳感器、溫度傳感器、流速傳感器、氨氮傳感器、電導率傳感器、深度傳感器、葉綠素傳感器、濁度傳感器、密度傳感器、聲速傳感器和后向散射傳感器等等，本實施例對此不作限制。
[0029]所述動作執行終端13與所述集控器2之間通過RS485方式通訊。所述動作執行終端13為投餌機131、和/或增氧機132，當然也可以增加其他動作執行終端，本實施例對此不作限制。
[0030]如圖2所示，所述水下機器人11內集成電力線載波通訊模塊116，通過電力線載波方式與所述集控器2雙向連接，使得水下機器人11的臍帶纜(即水下機器人11與集控器2之間的通信電纜)可簡化為雙芯結構，比起傳統的6-8芯臍帶纜具有不易損壞、重量輕、價格低、維修方便等多方面優勢。具體地，如圖2所示，所述水下機器人11包括水下機器人控制部111、電源模塊112、運動控制模塊113、水下機器人傳感器模塊114、水下機器人圖像采集模塊115以及電力線載波通訊模塊116，所述電源模塊112為水下機器人供電，所述運動控制模塊113由水下機器人控制部111控制，驅動水下機器人11運動；所述水下機器人傳感器模塊114用以采集水體理化數據、和/或水產生物指標等數據，并將采集到的數據發送至所述水下機器人控制部111，再由水下機器人控制部111通過電力線載波通訊模塊116發送至集控器2 ;所述水下機器人圖像采集模塊115用于接受水下機器人控制部111的控制采集水下圖像信息，并將采集到的水下圖像信息通過電力線載波通訊模塊116發送至集控器2 ;所述水下機器人圖像采集模塊115包括前置攝像頭和后置攝像頭，所述水下機器人控制部111控制前置攝像頭和后置攝像頭之間的切換。
[0031]如圖3所示，所述電力線載波通訊模塊116包括UART轉網口模塊1161、視頻服務器1162、集線器1163以及電力線載波調制解調器1164，所述UART轉網口模塊1161、視頻服務器1162和電力線載波調制解調器1164分別與所述集線器1163雙向連接，所述水下機器人控制部111與所述UART轉網口模塊1161雙向連接，用于將水下機器人11的采集數據通過電力線載波通訊模塊116發送至集控器2，同時接收集控器2下傳的控制指令；所述水下機器人圖像采集模塊115將采集到的圖像信息上傳至視頻服務器1162，再發送至集控器2。
[0032]水下機器人11還可以設置照明模塊117，為水下機器人11照明。
[0033]如上所述智能終端I將采集到的各類信息發送至集控器2，集控器2通過無線傳輸方式上傳至陸地中控室3的服務器。陸地中控室3的服務器將收到的信息對外發送至用戶手機、電腦、PAD等用戶終端機4。陸地中控室3和相關用戶可以通過大屏幕、計算機、智能手機、PAD等終端設備查看智能終端I采集的圖像和各類數據，實現在線實時監控；用戶通過用戶終端機4觀看視頻及水質等參數，根據養殖需要發送增氧、投餌等控制指令到陸地中控室3，由陸地中控室3發送指令傳達給集控器2，集控器2根據指令控制智能終端I例如投餌機131、增氧機132，實現遠程智能控制；傳感器模塊122以及水下機器人傳感器模塊114能夠全面監控水質狀況，在發生不利養殖的情況(如缺氧、鹽度波動、水溫波動、環境污染、災害天氣等)時，可自動提示用戶進行處理(例如啟動增氧機132的增氧泵等)，最大限度規避水產養殖的常見風險。
[0034]實施例2:
[0035]如圖4所示,本實施例與實施例1的不同之處在于:還包括網箱5,所述網箱5指養殖用網箱，所述網箱5頂部設置有網箱平臺51，所述集控器2設置在所述網箱平臺51上，所述智能終端I設置于所述網箱5內部或外部，例如，所述投餌機131、增氧機132 (圖中未畫出)等動作執行終端13設置在所述網箱平臺51上；將水下機器人11、云臺水下攝像機、固定水下攝像機等攝像裝置121以及傳感器模塊122 (圖中未畫出)設置于網箱內部，實現對網箱5內部水體理化數據、和/或水產生物指標、水下圖像等數據的采集。
[0036]水下機器人圖像采集模塊115以及攝像裝置121可監控網箱內的餌料沉積情況，并發送至至集控器2，集控器2通過無線傳輸方式上傳至陸地中控室3的服務器。陸地中控室3的服務器將收到的信息對外發送至用戶手機、電腦等用戶終端機4 ;陸地中控室3和用戶可以結合傳感器模塊122以及水下機器人傳感器模塊114的水體理化數據(如溫度、溶解氧、氨氮等)、水產的生物指標(如體長、生長階段等)確定合適的投餌時間和投餌數量，從而遠程控制投餌機131的啟停、及開啟時間等參數；對比目前人工投餌的隨意性、無序性而言，能夠顯著降低餌料的用量，提高餌料的飼養效率。
[0037]當然，還可以根據實際養殖需要，在網箱5內部或外部增設其他動作執行終端，本實施例對此不作限制。
[0038]上述實施例只是為了說明本實用新型的技術構思及特點，其目的是在于讓本領域內的普通技術人員能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡是根據本實用新型內容的實質所作出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:包括智能終端(1)，集控器(2)、陸地中控室(3)和用戶終端機(4)，所述智能終端(I)與所述集控器(2)雙向連接；所述集控器(2)與所述陸地中控室(3)雙向連接；所述陸地中控室(3)與所述用戶終端機(4)雙向連接。
2.根據權利要求1所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:所述集控器(2)通過無線傳輸方式與所述陸地中控室(3)雙向連接，和/或所述陸地中控室(3)通過互聯網與所述用戶終端機(4)雙向連接。
3.根據權利要求2所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:所述集控器(2)通過選自GPRS/短信/3G/4G/無線網橋/衛星中的一種無線傳輸方式與所述陸地中控室(3)雙向連接。
4.根據權利要求1至3任一項所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:所述智能終端(I)包括水下機器人(II)、和/或數據采集設備(12)、和/或動作執行終端(13)。
5.根據權利要求4所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:所述水下機器人(11)內集成電力線載波通訊模塊(116)，通過電力線載波方式與所述集控器(2)雙向連接；和/或所述數據采集設備(12)與所述集控器(2)之間通過以太網方式連接；和/或所述動作執行終端(13)與所述集控器(2)之間通過RS485方式通訊。
6.根據權利要求5所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:所述水下機器人(11)還包括水下機器人控制部(111)和圖像采集模塊(115 )，所述圖像采集模塊(115 )用于接受水下機器人控制部(111)的控制采集水下圖像信息，并將采集到的水下圖像信息通過電力線載波通訊模塊(116)發送至所述集控器(2 )。
7.根據權利要求5或6所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:所述電力線載波通訊模塊(116)包括UART轉網口模塊(1161)、視頻服務器(1162)、集線器(1163)以及電力線載波調制解調器(1164)，所述UART轉網口模塊(1161)、視頻服務器(1162)和電力線載波調制解調器(1164)分別與所述集線器(1163)雙向連接，所述水下機器人控制部(111)與所述UART轉網口模塊(1161)雙向連接，所述水下機器人圖像采集模塊(115)將采集到的圖像信息上傳至視頻服務器(1162)，再發送至集控器(2)。
8.根據權利要求5所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:所述數據采集設備(12)為攝像裝置(121)和/或傳感器模塊(122)，和/或所述動作執行終端(13)為投餌機(131)、和/或增氧機(132)。
9.根據權利要求8所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:所述傳感器模塊(122)包括溶氧傳感器、鹽度傳感器、溫度傳感器、流速傳感器、氨氮傳感器、電導率傳感器、深度傳感器、葉綠素傳感器、濁度傳感器、密度傳感器、聲速傳感器和后向散射傳感器中的一種或幾種。
10.根據權利要求1至3任一項所述的基于物聯網的水下環境遠程監控系統，其特征在于:還包括網箱(5)，所述智能終端(I)設置于所述網箱(5)內部或外部。
【文檔編號】G01N33/18GK204045001SQ201420495915
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】馬秀芬, 范平 申請人:青島羅博飛海洋技術有限公司