专利名称：遥控式移动水质快速监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境保护和水利行业中水质移动监测领域，尤其涉及一种遥控 式移动水质快速监测系统。
背景技术：
随着我国社会经济的快速发展，有机物、重金属等有毒有害的污染物不断进入河 流湖泊，水体污染问题的日渐严重，许多饮用水源会遭到突发性或渐变性的水质污染。通过 现场水质检测设备，及时发现污染程度，发出预警信息，让自来水厂及时启用应急预案，就 会减轻或消除污染物对饮用水的影响，保障人民大众的身体健康。目前采用水质监测主要有实验室监测、自动站监测和移动监测这三种形式。实验 室监测是工作人员到现场提取水样，送到实验室进行仪器分析的方法，分析精度高，能过反 映渐变性的水质污染情况，但监测周期长，劳动强度大，数据采集和传输的速度慢，难以发 现突发性污染情况；自动站监测是在水源检测点附近建立分析小屋，小屋内安装在线水质 分析仪器，借助于远程数据通信网络，能动态反映水质情况，具有测量及时等优点，但受在 线水质分析仪器昂贵、建站成本和维护成本高等因素的制约，目前在同一水源中所建的自 动站数量少，监测点位置固定，监测范围小，不能全面反映水质状况；移动监测主要用于发 生污染后的应急移动监测和平时的周期性水质安全巡检，通常三种方式一是工作人员带 便携式仪器到现场取样分析；二是工作人员驾驶装载水质分析仪器的专用车辆到现场取样 分析；三是工作人员驾驶专用船舶到现场水域完成水质测试。移动监测的具有灵活性好、测 量及时等优点。迄今为止，移动水质监测的主要成果如下
1.发明专利“车载化学耗氧量自动分析仪”(申请号0213M82.0)，提出了一种在汽车上 装载和使用的化学耗氧量自动分析仪，以及相关的直流逆变装置和等比例水样采集方法。2.发明专利“一种车载移动式水质有机物污染监测分析装置”(申请号 200810219947. 6)，提出了一种车载有机物污染监测分析装置，由分析主机和配件组成，主 机包含分光光度计、显示仪表等。3.发明专利“移动式水质自动应急检测系统”(申请号2009103044763. 4)，提出了 一种用于移动载体(车或船)的应急检测系统，由自动取水、留样模块、水样预处理、监控、显 示屏、GPRS模块和多参数自动检测模块等仪器设备组成，其中多参数检测模块包括锌、镉、 铅、铜、CODmn、六价铬、总磷、总砷、硫化物、氨氮、氰化物、总氰、挥发酚和生物毒性的检测模 块。4.发明专利“移动式快速水质自动监测系统”(申请号200610165582. 4)，指出监 测船体装载吸水泵、分析仪器、GPRS接收器、数据采集卡和工控机；仪器包括多参数水质检 测仪、氨氮、磷酸盐、叶绿素等多种在线分析仪器。5.实用新型专利“水质检测船”(申请号20092(^61183. 7)，描述了监测船的特征
为船下有动力装置、尾部有机械臂、甲板上有实验室，实验室包含实验台、生化培养箱、冷冻 设备等。
6.文献“基于GPRS和GPS的移动水质检测系统设计”(蒋建虎，张振江.仪器仪 表与检测技术[J]，2006. 8)，设计了一种用基于GPRS远程无线通信网络、由数据采集终端、 无线移动数据查询终端和数据监控中心等组成的移动水质检测系统。其中数据采集系统包 含GPS定位功能，通过RS232连接美国YSI公司的YSI-6系列多参数(检测参数包括温度、 电导率、盐度、比电导率、电阻率、溶解氧、酸碱度等)检测仪，微处理器采用美国Microchip 公司的PIC18F6680芯片。无线移动数据查询终端通过GPRS网络与数据采集终端通信。在上述移动水质监测的成果1、2、3中，移动载体为汽车；成果3、4、5中，移动载体 为船舶，由于监测设备和辅助装置的体积较大，需要采用体积大、有人驾驶的移动载体；成 果3、4、6中采用GPRS广域网进行监测数据的无线远传；成果6中采用GPS定位技术，确定 监测点的位置；成果1、3、4中某些项目的检测中需要辅助的化学试剂，有可能会造成二次 污染。目前水质监测船的功能强大，如我国于2000年11月启用的“长江水环监2000”7jc 质监测船，配备有雷达和卫星定位仪等导航设备，设有两间水质实验室，能迅速采集100米 水深范围内水样进行分析。但是这些载人的大型船只，由船员操作船载仪器进行水质监测， 体积较大，成本较高，多适用大型河流或湖泊等。对于偏远地区及小型水域，由于大型船只 成本较高，运输困难，不适合推广应用。水质监测车相对于水质监测船而言，体积较小，更为 灵活机动，但水质监测车无法像监测船一样在水中随意采样，它一般采用人工采样到车内 实验室分析的形式。水质监测车和水质监测船都存在着设备成本、使用和维护成本高，能耗 大等缺点。

发明内容
本发明的目的是弥补现有移动水质监测船(车)的不足，提出一种遥控式移动水质 快速监测系统。遥控式移动水质快速监测系统包括手持式遥控终端，无人驾驶的微型遥控船，以 及4个用于无线定位的锚节点，无人驾驶的微型遥控船分别与手持式遥控终端，以及4个 用于无线定位的锚节点相连接，无人驾驶的微型遥控船包括船体控制模块、24V蓄电池、无 线模块、水质检测模块、运动模块，船体控制模块分别与24V蓄电池、无线模块、水质检测模 块、运动模块相连，手持式遥控终端包括微处理器、大容量存储模块、无线模块、带触摸屏的 显示模块、与PC的通信接口和电源模块，微处理器分别与大容量存储模块、无线模块、带触 摸屏的显示模块、与PC的通信接口和电源模块相连，用于无线定位的锚节点包括电源模 块、微处理器、无线模块，微处理器分别与电源模块、无线模块相连；所述无人驾驶的微型遥 控船为无人驾驶、可遥控、蓄电池驱动的小型船体，负责完成接收遥控终端的指令，完成船 体运动控制、水体参数监测、小船与锚节点之间的测距等功能。船体控制模块为遥控船核心 控制模块，用于控制无线模块与遥控终端和锚节点进行通信，控制水质检测模块进行水体 采样，控制运动模块进行船体运动控制；无线模块为同时具备无线通信、长距离精确测距功 能的无线模块，用于与遥控终端进行通信，与锚节点进行无线测距，水质检测模块用于完成 水体参数检测，运动模块用于完成船体运动控制，24V蓄电池负责提供电源，各模块信号流 向为24V蓄电池提供电源，电流流向船体控制模块，船体控制模块通过PWM控制运动模块， 信号从船体控制模块流向运动模块，船体控制模块通过高速并行接口与水质检测模块通信，信号流向为双向，船体控制模块通过SPI接口控制无线模块，信号流向为双向；所述手 持式遥控终端为手持式的智能终端，由带触摸屏的液晶屏作为显示设备，全触摸操作，负责 发出指令，遥控微型遥控船进行运动及水体参数监测，并完成定位计算、运动轨迹显示，水 体参数分析、查询和保存等功能；微处理器为核心控制模块，大容量存储模块用于存储操作 系统映像及检测的水质参数，无线模块用于与微型遥控船进行通信，带触摸屏的显示模块 用于人机交互，与PC的通信接口用于系统调试，电源模块用于提供电源；各模块信号流向 为电源模块提供电源，电流流向微处理器，微处理器通过高速并行接口与大容量存储模块 通信，信号流向为双向，微处理器通过USB与无线模块通信，信号流向为双向，微处理器通 过并行接口与带触摸屏的显示模块通信，信号流向为双向，微处理器通过串口与通信接口 通信，信号流向为双向；所述用于无线定位的锚节点用于跟微型遥控船配合完成测距功能， 微处理器通过SPI接口连接无线模块，无线模块为同时具备无线通信、长距离精确测距功 能的无线模块，用于接收微型船体的无线模块发出的测距命令，并及时响应，记录与微型船 体的无线模块之间的无线电波的传输时间，电源模块负责提供电源；各模块信号流向电 源模块提供电源，电流流向微处理器，微处理器通过SPI控制无线模块，信号流向为双向。所述的手持式遥控终端中的无线模块的电路无线射频模块Nan0PAN5375的1端、 3端、4端、14端、15端、16端、17端、18端、19端、20端、22端、23端、25端、27端、28端、29 端接地；无线射频模块Nan0PAN5375的M端与天线接口 JO的1端连接；天线接口 JO的2 端、3端、4端、5端接地；无线射频模块NanoPAN5375的2端与电容COl、电容C02、电容C05、 电容C06的一端、无线射频模块Nan0PAN5375的21端、与电源芯片ASl 117-2. 5的2端连接； 电容COl、电容C02、电容C05、电容C06的另一端接地；无线射频模块NanoPAN5375的5端 与USB转串口芯片FT2232C的M端连接；无线射频模块NanoPAN5375的8端与USB转串口 芯片FT2232C的23端连接；无线射频模块Nan0PAN5375的7端与FT2232C的22端连接；无 线射频模块Nan0PAN5375的32端与USB转串口芯片FT2232C的21端连接；无线射频模块 NanoPAN5375的13端与USB转串口芯片FT2232C的15端连接；USB转串口芯片FT2232C的 13端与电容C03、电容C04、电容C07、电容C08的一端、电源芯片ASl 117-3. 3的2端、USB转 串口芯片FT2232C的31端连接；电容C03、电容C04、电容C07、电容C08的另一端接地；USB 转串口芯片FT2232C的3端与电容C09、电容ClO的一端、USB接口 USBOl的1端，USB转串 口芯片FT2232C的4端、42端、电源芯片ASl 117-2. 5的3端、电源芯片ASl 117-2. 5的3端 连接；USB转串口芯片FT2232C的8端与电阻ROl的一端连接，电阻ROl的另一端与USB接 口 USBOl的2端连接；FT2232C的7端与电阻R02、电阻R03的一端连接，电阻R02的另一端 与USB接口 USBOl的3端连接，R03的另一端与USB转串口芯片FT2232C的5端连接；USB 转串口芯片FT2232C的43端与晶振YO的一端、电容Cll的一端连接，电容Cll的另一端接 地；USB转串口芯片FT2232C的44端与晶振YO的另一端、电容C12的一端连接，电容C12的 另一端接地；USB转串口芯片FT2232C的25端、45端、18端、47端、9端，USB接口 USBOl的 4端，电源芯片ASl 117-3. 3的1端，电源芯片ASl 117-2. 5的1端接地。所述的微型遥控船中的水质检测模块的电路AD芯片ADS8364的8端与AD芯片 ADS8364的13端、3端、电容Cl、电容C2、电容C3的一端连接，并连接5V电源正极；电容Cl、 电容C2、电容C3的另一端与AD芯片ADS8364的4端、9端、14端、31端连接，并接地；AD芯 片ADS8364的1端与电阻Rl的一端、电气隔离模块EMOl的7端连接；AD芯片ADS8364的2
7端与电阻Rl的另一端、电气隔离模块EMOl的12端连接；AD芯片ADS8364的12端与电阻 R2的一端、电气隔离模块EM02的7端连接；AD芯片ADS8364的11端与电阻R2的另一端、 电气隔离模块EM02的12端连接；AD芯片ADS8364的6端与电阻R3的一端、电气隔离模块 EM03的7端连接；AD芯片ADS8364的7端与电阻R3的另一端、电气隔离模块EM03的12端 连接；AD芯片ADS8364的16端与电阻R4的一端、电气隔离模块EM04的7端连接；AD芯片 ADS8364的17端与电阻R4的另一端、电气隔离模块EM04的12端连接；AD芯片ADS8364的 19端与电阻R5的一端、电气隔离模块EM05的7端连接；AD芯片ADS8364的18端与电阻 R5的另一端、电气隔离模块EM05的12端连接；电气隔离模块EMOl的5端、电气隔离模块 EM02的5端、电气隔离模块EM03的5端、电气隔离模块EM04的5端、电气隔离模块EM05的 5端接地；电气隔离模块EMOl的1端与传感器接口 Sensorl的1端、电气隔离模块EMOl的 4端、电气隔离模块EM02的4端、电气隔离模块EM03的4端、电气隔离模块EM04的4端 、电气隔离模块EM05的4端连接，并接MV电源正极；电气隔离模块EM02的1端与传感器 接口 Sensorf的2端连接，电气隔离模块EM03的1端与传感器接口 Sensorf的2端连接， 电气隔离模块EM04的1端与传感器接口 Sensorf的2端连接，电气隔离模块EM05的1端 与传感器接口 Sens0r5的2端连接；电气隔离模块EMOl的2端与传感器接口 Sensorl的2 端连接，并接地；电气隔离模块EM02的2端与传感器接口 Sensorf的2端连接，并接地；电 气隔离模块EM03的2端与传感器接口 Sensorf的2端连接，并接地；电气隔离模块EM04的 2端与传感器接口 Sensorf的2端连接，并接地；电气隔离模块EM05的2端与传感器接口 Sensor5的2端连接，并接地。本发明与背景技术相比，具有的有益效果是
1)系统采用无线遥控的方式，通过手持式遥控终端控制带水质检测模块的微型遥控 船，快速完成定位控制、水质检测等功能；具有体积小、成本低、功耗低、便于携带、操作方 便、实用价值高等优点，适用于各种地表水水源的水质监测；
2)微型遥控船具有无人驾驶、能耗低、操作安全等特点；
3)手持式遥控终端可现场完成数据分析、查询、存储等功能，功能强大，使用方便；
4)遥控系统具有精确的测距和定位功能，可实现微型遥控船的精确定位控制，更好的 控制水体采样点分布；
5)在线测量模块的检测速度快，测量时无需辅助的化学试剂，不会产生二次污染。


图1是遥控式移动水质快速监测系统的组成示意图2是遥控式移动水质快速监测系统中微型遥控船中的水质检测模块电路图； 图3是遥控式移动水质快速监测系统中微型遥控船中的手持式遥控终端中的无线模 块电路图。
具体实施例方式如图1所示，遥控式移动水质快速监测系统包括手持式遥控终端100，无人驾驶的 微型遥控船117，以及4个用于无线定位的锚节点107，无人驾驶的微型遥控船117分别与 手持式遥控终端100，以及4个用于无线定位的锚节点107相连接，无人驾驶的微型遥控船117包括船体控制模块113、24V蓄电池115、无线模块112、水质检测模块114、运动模块 116，船体控制模块113分别与24V蓄电池115、无线模块112、水质检测模块114、运动模块 116相连，手持式遥控终端100包括微处理器101、大容量存储模块102、无线模块103、带触 摸屏的显示模块104、与PC的通信接口 105和电源模块106，微处理器101分别与大容量存 储模块102、无线模块103、带触摸屏的显示模块104、与PC的通信接口 105和电源模块106 相连，用于无线定位的锚节点107包括电源模块108、微处理器109、无线模块110，微处理器 109分别与电源模块108、无线模块110相连；所述无人驾驶的微型遥控船117为无人驾驶、 可遥控、蓄电池驱动的小型船体，负责完成接收遥控终端100的指令，完成船体运动控制、 水体参数监测、小船与锚节点之间的测距等功能。船体控制模块113为遥控船核心控制模 块，用于控制无线模块112与遥控终端100和锚节点107进行通信，控制水质检测模块114 进行水体采样，控制运动模块116进行船体运动控制；无线模块112为同时具备无线通信、 长距离精确测距功能的无线模块，用于与遥控终端100进行通信，与锚节点107进行无线测 距，水质检测模块114用于完成水体参数检测，运动模块116用于完成船体运动控制，24V蓄 电池115负责提供电源，各模块信号流向为24V蓄电池115提供电源，电流流向船体控制 模块113，船体控制模块113通过PWM控制运动模块116，信号从船体控制模块113流向运动 模块116，船体控制模块113通过高速并行接口与水质检测模块114通信，信号流向为双向， 船体控制模块113通过SPI接口控制无线模块112，信号流向为双向；所述手持式遥控终端 100为手持式的智能终端，由带触摸屏的液晶屏作为显示设备，全触摸操作，负责发出指令， 遥控微型遥控船117进行运动及水体参数监测，并完成定位计算、运动轨迹显示，水体参数 分析、查询和保存等功能；微处理器101为核心控制模块，大容量存储模块102用于存储操 作系统映像及检测的水质参数，无线模块103用于与微型遥控船117进行通信，带触摸屏的 显示模块104用于人机交互，与PC的通信接口 105用于系统调试，电源模块106用于提供 电源；各模块信号流向为电源模块106提供电源，电流流向微处理器101，微处理器101通 过高速并行接口与大容量存储模块102通信，信号流向为双向，微处理器101通过USB与无 线模块103通信，信号流向为双向，微处理器101通过并行接口与带触摸屏的显示模块104 通信，信号流向为双向，微处理器101通过串口与通信接口 105通信，信号流向为双向；所述 用于无线定位的锚节点107用于跟微型遥控船配合完成测距功能，微处理器109通过SPI 接口连接无线模块110，无线模块110为同时具备无线通信、长距离精确测距功能的无线模 块，用于接收微型船体的无线模块112发出的测距命令，并及时响应，记录与微型船体的无 线模块112之间的无线电波的传输时间，电源模块108负责提供电源；各模块信号流向；电 源模块108提供电源，电流流向微处理器109，微处理器109通过SPI控制无线模块110，信 号流向为双向。 微处理器101选用0MAP3530，它具有主频为600MHz的Contex_A8嵌入式微处理 器及主频为430MHz的DSP C6000双核结构，数据处理能力很强；存储器102选用TI公司 的MD9C1G24芯片，它集成了 256MB的DDR RAM和512MB的NAND FLASH，用于系统运行 及程序的存储；同时选用容量为2GB的SD卡作为外部数据存储器，用于存放测量数据；电 源部分106选用0MAP3530配套的TPS65930芯片，它除集成3 MHz DC/DC转换器与低噪 声LDO外，还集成了众多组件，如双通道音频编解码器与驱动器、振动与键区功能性、带集 成5 V电源的高速USB收发器以及I2C通信接口等；RS232通信105选用MAX3321与上位机进行通信；用于跟船体通信的无线模块103选用Nan0PAN5375无线模块，它是一款基于 2. 4GHz ISM频带上并整合了放大滤波等组件的RF模块，采用了 Nanotron公司的宽带线性 调频扩频(CSS)全球专利技术，可灵活提供31. 25kbps-2Mbps范围的数据传输率，抗干扰性 强，动态特性好，同时具有长距离高精度的测距功能。船体控制模块113采用TMS320F28035 (作为主控制器，采用24V蓄电池作为电源 115。运动模块116采用两个直流电机作为船体推动力，通过调整两个电机转速的快慢调整 小船转向。运动模块116采用L298N(作为电机驱动芯片，船体控制模块116采用PWM进行 调速。无线模块112选用Nan0PAN5375无线模块。水质监测模块114由多个水体传感器及信号调理模块组成。水质监测模块114完 成溶解氧、PH值、电导率、浊度和温度这五种水质参数的在线监测功能。为满足水下环境的 检测，选用美国GLOBAL WATER公司的WQ系列专用水质参数检测传感器，WQ401型溶解氧传 感器，测量范围0 —100%，精度为士0.5% ；WQ201型PH值传感器，测量范围为0 14PH， 精度可达士0. 1PH，具有温度补偿功能；WQ301型电导率传感器，其测量范围是0 500S/ M，精度为士 ；WQ700型浊度传感器，测量范围0 200NTU，精度为士 ；WQlOl型温度 传感器，其测量范围是-50 50°C，精度为士 0. 1°C。以上传感器均具有4 20mA输出，方 便进行集中采样。船体控制模块113中的TMS320F28035自带14通道ADC12模块，可满足 系统采样要求。如图2所示，微型遥控船中的水质检测模块114的电路AD芯片ADS8364的8端 与AD芯片ADS8364的13端、3端、电容Cl、电容C2、电容C3的一端连接，并连接5V电源正 极；电容Cl、电容C2、电容C3的另一端与AD芯片ADS8364的4端、9端、14端、31端连接， 并接地；AD芯片ADS8364的1端与电阻Rl的一端、电气隔离模块EMOl的7端连接；AD芯片 ADS8364的2端与电阻Rl的另一端、电气隔离模块EMOl的12端连接；AD芯片ADS8364的 12端与电阻R2的一端、电气隔离模块EM02的7端连接；AD芯片ADS8364的11端与电阻R2 的另一端、电气隔离模块EM02的12端连接；AD芯片ADS8364的6端与电阻R3的一端、电 气隔离模块EM03的7端连接；AD芯片ADS8364的7端与电阻R3的另一端、电气隔离模块 EM03的12端连接；AD芯片ADS8364的16端与电阻R4的一端、电气隔离模块EM04的7端 连接；AD芯片ADS8364的17端与电阻R4的另一端、电气隔离模块EM04的12端连接；AD芯 片ADS8364的19端与电阻R5的一端、电气隔离模块EM05的7端连接；AD芯片ADS8364的 18端与电阻R5的另一端、电气隔离模块EM05的12端连接；电气隔离模块EMOl的5端、电 气隔离模块EM02的5端、电气隔离模块EM03的5端、电气隔离模块EM04的5端、电气隔离 模块EM05的5端接地；电气隔离模块EMOl的1端与传感器接口 Sensorl的1端、电气隔离 模块EMOl的4端、电气隔离模块EM02的4端、电气隔离模块EM03的4端、电气隔离模块 EM04的4端、电气隔离模块EM05的4端连接，并接MV电源正极；电气隔离模块EM02的 1端与传感器接口 Sensorf的2端连接，电气隔离模块EM03的1端与传感器接口 Sensorf 的2端连接，电气隔离模块EM04的1端与传感器接口 Sensorf的2端连接，电气隔离模块 EM05的1端与传感器接口 Sens0r5的2端连接；电气隔离模块EMOl的2端与传感器接口 Sensorl的2端连接，并接地；电气隔离模块EM02的2端与传感器接口 Sensorf的2端连 接，并接地；电气隔离模块EM03的2端与传感器接口 Sensorf的2端连接，并接地；电气隔 离模块EM04的2端与传感器接口 Sensorf的2端连接，并接地；电气隔离模块EM05的2端与传感器接口 Sensor5 的 2 端连接，并接地。Sensorl、knsor2，knsor3，knsor4，Sensor5 分别为 WQ201, WQ201, WQ101, WQ301, WQ700 传感器输出接口。EM01、EM02、EM03、EM04、 EM05为具体型号为EM-A4-P1-01的电器隔离模块。 如图3所示，所述的手持式遥控终端中的无线模块103的电路无线射频模块 NanoPAN5375 的 1 端、3 端、4 端、14 端、15 端、16 端、17 端、18 端、19 端、20 端、22 端、23 端、 25端、27端、观端、四端接地；无线射频模块Nan0PAN5375的M端与天线接口 JO的1端 连接；天线接口 JO的2端、3端、4端、5端接地；无线射频模块Nan0PAN5375的2端与电容 C01、电容C02、电容C05、电容C06的一端、无线射频模块NanoPAN5375的21端、与电源芯片 ASl 117-2. 5的2端连接；电容COl、电容C02、电容C05、电容C06的另一端接地；无线射频模 块NanoPAN5375的5端与USB转串口芯片FT2232C的M端连接；无线射频模块NanoPAN5375 的8端与USB转串口芯片FT2232C的23端连接；无线射频模块Nan0PAN5375的7端与 FT2232C的22端连接；无线射频模块NanoPAN5375的32端与USB转串口芯片FT2232C的 21端连接；无线射频模块Nan0PAN5375的13端与USB转串口芯片FT2232C的15端连接； USB转串口芯片FT2232C的13端与电容C03、电容C04、电容C07、电容C08的一端、电源芯片 ASl 117-3. 3的2端、USB转串口芯片FT2232C的31端连接；电容C03、电容C04、电容C07、 电容C08的另一端接地；USB转串口芯片FT2232C的3端与电容C09、电容ClO的一端、USB 接口 USBOl的1端，USB转串口芯片FT2232C的4端、42端、电源芯片AS1117-2. 5的3端、 电源芯片AS1117-2. 5的3端连接；USB转串口芯片FT2232C的8端与电阻ROl的一端连接， 电阻ROl的另一端与USB接口 USBOl的2端连接；FT2232C的7端与电阻R02、电阻R03的 一端连接，电阻R02的另一端与USB接口 USBOl的3端连接，R03的另一端与USB转串口芯 片FT2232C的5端连接；USB转串口芯片FT2232C的43端与晶振YO的一端、电容Cll的一 端连接，电容Cll的另一端接地；USB转串口芯片FT2232C的44端与晶振YO的另一端、电 容C12的一端连接，电容C12的另一端接地；USB转串口芯片FT2232C的25端、45端、18端、 47端、9端，USB接口 USBOl的4端，电源芯片ASl 117-3. 3的1端，电源芯片ASl 117-2. 5的 1端接地。
权利要求
1.一种遥控式移动水质快速监测系统，其特征在于包括手持式遥控终端(100)，无人 驾驶的微型遥控船(117)，以及4个用于无线定位的锚节点(107)，无人驾驶的微型遥控船 (117)分别与手持式遥控终端(100)，以及4个用于无线定位的锚节点(107)相连接，无人 驾驶的微型遥控船(117)包括船体控制模块(113)、24V蓄电池(115)、无线模块(112)、水 质检测模块(114)、运动模块(116)，船体控制模块(113)分别与24V蓄电池(115)、无线模 块(112)、水质检测模块(114)、运动模块(116)相连，手持式遥控终端(100)包括微处理 器(101)、大容量存储模块(102)、无线模块(103)、带触摸屏的显示模块(104)、与PC的通 信接口(10 和电源模块(106)，微处理器(101)分别与大容量存储模块(102)、无线模块 (103)、带触摸屏的显示模块(104)、与PC的通信接口(105)和电源模块(106)相连，用于 无线定位的锚节点(107)包括电源模块(108)、微处理器(109)、无线模块(110)，微处理器 (109)分别与电源模块(108)、无线模块(110)相连；所述无人驾驶的微型遥控船(117)为 无人驾驶、可遥控、蓄电池驱动的小型船体，负责完成接收遥控终端(100)的指令，完成船 体运动控制、水体参数监测、小船与锚节点之间的测距等功能，船体控制模块(11 为遥控 船核心控制模块，用于控制无线模块(11 与遥控终端(100)和锚节点(107)进行通信，控 制水质检测模块(114)进行水体采样，控制运动模块(116)进行船体运动控制；无线模块 (112)为同时具备无线通信、长距离精确测距功能的无线模块，用于与遥控终端(100)进行 通信，与锚节点(107)进行无线测距，水质检测模块(114)用于完成水体参数检测，运动模 块(116)用于完成船体运动控制，24V蓄电池(115)负责提供电源，各模块信号流向为24V 蓄电池(11 提供电源，电流流向船体控制模块(113)，船体控制模块(11 通过PWM控制 运动模块(116)，信号从船体控制模块(11 流向运动模块(116)，船体控制模块(113)通 过高速并行接口与水质检测模块(114)通信，信号流向为双向，船体控制模块(11 通过 SPI接口控制无线模块(112)，信号流向为双向；所述手持式遥控终端(100)为手持式的智 能终端，由带触摸屏的液晶屏作为显示设备，全触摸操作，负责发出指令，遥控微型遥控船 (117)进行运动及水体参数监测，并完成定位计算、运动轨迹显示，水体参数分析、查询和保 存等功能；微处理器(101)为核心控制模块，大容量存储模块(102)用于存储操作系统映 像及检测的水质参数，无线模块(10 用于与微型遥控船(117)进行通信，带触摸屏的显示 模块(104)用于人机交互，与PC的通信接口(105)用于系统调试，电源模块(106)用于提 供电源；各模块信号流向为电源模块(106)提供电源，电流流向微处理器(101)，微处理器 (101)通过高速并行接口与大容量存储模块(10 通信，信号流向为双向，微处理器(101) 通过USB与无线模块(10 通信，信号流向为双向，微处理器(101)通过并行接口与带触 摸屏的显示模块(104)通信，信号流向为双向，微处理器(101)通过串口与通信接口(105) 通信，信号流向为双向；所述用于无线定位的锚节点(107)用于跟微型遥控船配合完成测 距功能，微处理器(109)通过SPI接口连接无线模块(110)，无线模块(110)为同时具备无 线通信、长距离精确测距功能的无线模块，用于接收微型船体的无线模块(112)发出的测 距命令，并及时响应，记录与微型船体的无线模块(112)之间的无线电波的传输时间，电源 模块(10 负责提供电源；各模块信号流向电源模块(10 提供电源，电流流向微处理器 (109)，微处理器(109)通过SPI控制无线模块(110)，信号流向为双向。
2.根据权利要求1所述的一种遥控式移动水质快速监测系统，其特征在于所述的手持 式遥控终端中的无线模块(103)的电路无线射频模块Nan0PAN5375的1端、3端、4端、14端、15端、16端、17端、18端、19端、20端、22端、23端、25端、27端、28端、29端接地；无线 射频模块Nan0PAN5375的M端与天线接口 JO的1端连接；天线接口 JO的2端、3端、4端、 5端接地；无线射频模块NanoPAN5375的2端与电容COl、电容C02、电容C05、电容C06的一 端、无线射频模块Nan0PAN5375的21端、与电源芯片ASl 117-2. 5的2端连接；电容COl、电 容C02、电容C05、电容C06的另一端接地；无线射频模块NanoPAN5375的5端与USB转串口 芯片FT2232C的M端连接；无线射频模块NanoPAN5375的8端与USB转串口芯片FT2232C 的23端连接；无线射频模块Nan0PAN5375的7端与FT2232C的22端连接；无线射频模块 NanoPAN5375的32端与USB转串口芯片FT2232C的21端连接；无线射频模块NanoPAN5375 的13端与USB转串口芯片FT2232C的15端连接；USB转串口芯片FT2232C的13端与电 容C03、电容C04、电容C07、电容C08的一端、电源芯片ASl 117-3. 3的2端、USB转串口芯 片FT2232C的31端连接；电容C03、电容C04、电容C07、电容C08的另一端接地；USB转串 口芯片FT2232C的3端与电容C09、电容ClO的一端、USB接口 USBOl的1端，USB转串口 芯片FT2232C的4端、42端、电源芯片ASl 117-2. 5的3端、电源芯片ASl 117-2. 5的3端连 接；USB转串口芯片FT2232C的8端与电阻ROl的一端连接，电阻ROl的另一端与USB接口 USBOl的2端连接；FT2232C的7端与电阻R02、电阻R03的一端连接，电阻R02的另一端与 USB接口 USBOl的3端连接，R03的另一端与USB转串口芯片FT2232C的5端连接；USB转串 口芯片FT2232C的43端与晶振YO的一端、电容Cll的一端连接，电容Cll的另一端接地； USB转串口芯片FT2232C的44端与晶振YO的另一端、电容C12的一端连接，电容C12的另 一端接地；USB转串口芯片FT2232C的25端、45端、18端、47端、9端，USB接口 USBOl的4 端，电源芯片ASl 117-3. 3的1端，电源芯片ASl 117-2. 5的1端接地。
3.根据权利要求1所述的一种遥控式移动水质快速监测系统，其特征在于所述的微型 遥控船中的水质检测模块(114)的电路AD芯片ADS8364的8端与AD芯片ADS8364的13 端、3端、电容Cl、电容C2、电容C3的一端连接，并连接5V电源正极；电容Cl、电容C2、电容 C3的另一端与AD芯片ADS8364的4端、9端、14端、31端连接，并接地；AD芯片ADS8364的 1端与电阻Rl的一端、电气隔离模块EMOl的7端连接；AD芯片ADS8364的2端与电阻Rl 的另一端、电气隔离模块EMOl的12端连接；AD芯片ADS8364的12端与电阻R2的一端、电 气隔离模块EM02的7端连接；AD芯片ADS8364的11端与电阻R2的另一端、电气隔离模块 EM02的12端连接；AD芯片ADS8364的6端与电阻R3的一端、电气隔离模块EM03的7端连 接；AD芯片ADS8364的7端与电阻R3的另一端、电气隔离模块EM03的12端连接；AD芯片 ADS8364的16端与电阻R4的一端、电气隔离模块EM04的7端连接；AD芯片ADS8364的17 端与电阻R4的另一端、电气隔离模块EM04的12端连接；AD芯片ADS8364的19端与电阻R5 的一端、电气隔离模块EM05的7端连接；AD芯片ADS8364的18端与电阻R5的另一端、电气 隔离模块EM05的12端连接；电气隔离模块EMOl的5端、电气隔离模块EM02的5端、电气 隔离模块EM03的5端、电气隔离模块EM04的5端、电气隔离模块EM05的5端接地；电气隔 离模块EMOl的1端与传感器接口 Sensorl的1端、电气隔离模块EMOl的4端、电气隔离 模块EM02的4端、电气隔离模块EM03的4端、电气隔离模块EM04的4端、电气隔离模 块EM05的4端连接，并接MV电源正极；电气隔离模块EM02的1端与传感器接口 Sensorf 的2端连接，电气隔离模块EM03的1端与传感器接口 Sensorf的2端连接，电气隔离模块 EM04的1端与传感器接口 Sensorf的2端连接，电气隔离模块EM05的1端与传感器接口Sensor5的2端连接；电气隔离模块EMOl的2端与传感器接口 Sensorl的2端连接，并接 地；电气隔离模块EM02的2端与传感器接口 Sensorf的2端连接，并接地；电气隔离模块 EM03的2端与传感器接口 Sensorf的2端连接，并接地；电气隔离模块EM04的2端与传感 器接口 Sensorf的2端连接，并接地；电气隔离模块EM05的2端与传感器接口 Sensorf的 2端连接，并接地。
全文摘要
本发明公开了一种遥控式移动水质快速检测系统。它包括手持式遥控终端、搭载水质检测模块的微型遥控船、以及4个用于无线定位的锚节点。手持式遥控终端通过人机接口(带触摸屏的液晶屏和按键)接收操作员的指令，并将指令通过无线模块传送至微型遥控船的控制模块。遥控船的控制模块根据接收到的命令控制船体的运动轨迹、或水质数据采样操作并将采样结果传回到手持式遥控终端。由遥控终端完成水质参数的现场分析及数据存储等功能。本发明具有体积小、运输移动方便，操作安全，监测速度快、无化学试剂的二次污染，成本低、适用范围广等优点，特别适于偏远地区及小型水域水质的应急监测。
文档编号G01N33/18GK102087261SQ201010598240
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者李飞飞, 杨江 申请人:浙江大学