[发明专利]一种用于水质监测与污染源追踪的无人船及污染源追踪方法

说明书

本发明公开了一种用于水质监测与污染源追踪的无人船及污染源追踪方法，包括两个封闭舱及连接板构成的双体船，所述双体船的上表面铺设有为锂电池充电的太阳能电池板，双体船上方架设有Ｕ形设备架，所述设备架上固设有视频摄像头、雷达和天线；两个封闭舱中分别设有控制舱、电池舱、发电机舱、水质采样舱和五个用于放置水质监测仪器的设备舱。本发明的无人船具备水污染源的追踪和溯源，所述追踪和溯源功能通过全光谱水质分析仪检测水中污染物的浓度场，结合水流的高雷诺系数的紊流模型，采用最优向量π的贝叶斯推理算法，自主控制无人船巡航至污染源的源头，实现水污染的追踪和溯源。

技术领域

本发明属于水质监测测领域，尤其涉及一种用于水质监测与污染源追踪的无人船及污染源追踪方法。

背景技术

我国是一个淡水资源严重缺乏的国家，同时水环境污染形式严峻。水污染控制的关键环节是水质监测和预警，然而，我国现有的水质监测技术还存在着不足：一是监测站点数量少，往往不及被监测水域的数量，从而难以从整体上反映一个地区的水质状况；二是各个监测部门的监测能力不足，监测指标少、采样频率低等缺点；三是现场动态监测能力不足，移动水质监测设备太少，机动性能不足。近年来，水质移动监测集成平台，特别是无人驾驶无人船的发展得到重视，使得发展基于无人船的水质原位、移动、在线动态监测技术成为可能，同时以动态监测数据为基础的水污染预警也有得以革命性的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水质监测与污染源追踪的无人船及污染源追踪方法，具备自主规划、自主航行功能，同时可以实现针对水中温度、电导率、浊度、溶解氧和pH值等常规五参数，氨氮、总氮、磷酸盐、总磷等营养盐，TOC、COD等有机物，以及重金属等水质污染参数进行实时在线监测功能，进一步针对监测的水质数据进行水质模型分析，从而达到对水污染事故扩散具备早期预警目的。

本发明是通过下述技术方案来解决：

一种用于水质监测与污染源追踪的无人船，包括由两个封闭舱及连接板构成的双体船，所述双体船的上表面铺设有为锂电池充电的太阳能电池板，双体船上方架设有U形设备架，所述设备架上固设有视频摄像头、雷达和天线；无人船上分别设有控制舱、电池舱、发电机舱、水质采样舱和五个用于放置水质监测仪器的设备舱。

进一步方案，所述水监测仪器包括常规五参数模块、重金属检测模块、全光谱多参数水质分析仪、有机污染物检测模块、微生物检测模块、抗生素检测模块。

进一步方案，所述双体船中设有汽油/柴油发电机，所述汽油/柴油发电机对锂电池进行充电，所述锂电池的输出端连接有DC-DC变换器。

进一步方案，所述双体船上设有GPS、电子罗盘；所述双体船的材质为玻璃钢。

所述五个设备舱与水质采样舱依次设置在两个封闭舱内；而控制舱、电池舱和发电机舱依次设置在位于太阳能电池板下方的连接板上。

本发明的另一个发明目的是提供上述一种用于水质监测与污染源追踪的无人船的污染源追踪方法，包括用于检测无人船周边水域中污染物的全光谱多参数水质分析仪，其步骤如下：

1)采用全光谱多参数水质分析仪对以无人船为圆心、半径为10米范围内的水域进行取样、污染物检测；

2)当检测到污染物浓度超过阈值时，通过雷达波流速仪检测当前水域流体速度，并通过GPS获取当前的地理位置，从而确定无人船的位置，以及水域流速和流向随时间变化的时域信号；

3)全光谱多参数水质分析仪实时探测并获取水中污染物随水域流体扩散的羽流特征信号，从而确定扩散的羽流的时域和空间域信号；

4)根据步骤3)中羽流的时域和空间域信号，对探测到的污染水域进行网格化分割形成胞元；