[发明专利]一种基于多旋翼无人机的混合拓扑式湖泊水质监测系统

权利要求书

1.一种基于多旋翼无人机的混合拓扑式湖泊水质监测系统，其特征在于：包括采集终端部分、中继终端部分、汇聚终端部分、传输介质部分；

所述采集终端部分包括水下履带车、第一传感器阵列、第二传感器阵列、第一至第十信号调理器、第一至第四甚低频发射机；所述第一传感器阵列包括第一电导率传感器、第一PH值传感器、第一浊度传感器、第一氨氮传感器、第一ORP传感器、第一溶解氧传感器、第一余氯传感器、第一COD传感器、第一水温传感器、第一防水摄像头；所述第二传感器阵列包括第二电导率传感器、第二PH值传感器、第二浊度传感器、第二氨氮传感器、第二ORP传感器、第二溶解氧传感器、第二余氯传感器、第二COD传感器、第二水温传感器、第二防水摄像头；

所述中继终端部分包括无人潜航器、第一甚低频接收机、第二甚低频接收机、第一可编程放大器、第二可编程放大器、无人船、第一Σ-Δ模数转换器、第二Σ-Δ模数转换器、甚高频发射机、多旋翼无人机、第一甚高频接收机、第二甚高频接收机、第三甚高频接收机、第一数字抽取滤波器、第二数字抽取滤波器、第一数据隔离器、第二数据隔离器、飞控模块、第一磁盘阵列、第一中频发射机、第二中频发射机、第三中频发射机；

所述汇聚终端部分包括中频接收机、存储服务器、第二磁盘阵列、PC机；

所述传输介质部分包括光纤、无线电波信道、PROFIBUS总线、脐带缆、第一CAN总线、第二CAN总线、第三CAN总线；

其中，第一传感器阵列、第二传感器阵列、第一至第十信号调理器、第一至第四甚低频发射机均安装于水下履带车上；第一甚低频接收机、第二甚低频接收机、第一可编程放大器、第二可编程放大器均安装于无人潜航器上；第一Σ-Δ模数转换器、第二Σ-Δ模数转换器、甚高频发射机均安装于无人船上；第一甚高频接收机、第二甚高频接收机、第三甚高频接收机、第一数字抽取滤波器、第二数字抽取滤波器、第一数据隔离器、第二数据隔离器、飞控模块、第一磁盘阵列、第一中频发射机、第二中频发射机、第三中频发射机均安装于多旋翼无人机上；

第一电导率传感器、第一PH值传感器均与第一信号调理器连接；第一浊度传感器、第一氨氮传感器均与第二信号调理器连接；第一ORP传感器、第一溶解氧传感器均与第三信号调理器连接；第一余氯传感器、第一COD传感器均与第四信号调理器连接；第一水温传感器、第一防水摄像头均与第五信号调理器连接；第一至第五信号调理器通过光纤依次串接在一起；第一传感器阵列共同构成树型拓扑结构的分支，第一至第五信号调理器共同构成树型拓扑结构的主干；第一甚低频发射机、第一至第五信号调理器、第二甚低频发射机通过光纤依次串接构成菊花链拓扑结构；第一甚低频发射机、第二甚低频发射机均通过无线电波信道与第一甚低频接收机无线连接；第二电导率传感器、第二PH值传感器均与第六信号调理器连接；第二浊度传感器、第二氨氮传感器均与第七信号调理器连接；第二ORP传感器、第二溶解氧传感器均与第八信号调理器连接；第二余氯传感器、第二COD传感器均与第九信号调理器连接；第二水温传感器、第二防水摄像头均与第十信号调理器连接；第六至第十信号调理器通过光纤依次串接在一起；第二传感器阵列共同构成树型拓扑结构的分支，第六至第十信号调理器共同构成树型拓扑结构的主干；第三甚低频发射机、第六至第十信号调理器、第四甚低频发射机通过光纤依次串接构成菊花链拓扑结构；第三甚低频发射机、第四甚低频发射机均通过无线电波信道与第二甚低频接收机无线连接；

第一甚低频接收机、第二甚低频接收机、第一可编程放大器、第二可编程放大器均与PROFIBUS总线连接，且第一甚低频接收机、第二甚低频接收机、第一可编程放大器、第二可编程放大器、PROFIBUS总线共同构成总线型拓扑结构；第一可编程放大器通过脐带缆与第一Σ-Δ模数转换器连接；第二可编程放大器通过脐带缆与第二Σ-Δ模数转换器连接；第一Σ-Δ模数转换器、第二Σ-Δ模数转换器均通过光纤与甚高频发射机连接；甚高频发射机分别通过无线电波信道与第一甚高频接收机、第二甚高频接收机、第三甚高频接收机无线连接，且甚高频发射机、第一甚高频接收机、第二甚高频接收机、第三甚高频接收机共同构成星型拓扑结构；第一甚高频接收机、第二甚高频接收机、第三甚高频接收机、第一数字抽取滤波器、第二数字抽取滤波器均与第一CAN总线连接，且第一甚高频接收机、第二甚高频接收机、第三甚高频接收机、第一数字抽取滤波器、第二数字抽取滤波器、第一CAN总线共同构成总线型拓扑结构；第一数字抽取滤波器、第二数字抽取滤波器、第一数据隔离器、第二数据隔离器均与第二CAN总线连接，且第一数字抽取滤波器、第二数字抽取滤波器、第一数据隔离器、第二数据隔离器、第二CAN总线共同构成总线型拓扑结构；第一数据隔离器、第二数据隔离器、飞控模块均与第三CAN总线连接，且第一数据隔离器、第二数据隔离器、飞控模块、第三CAN总线共同构成总线型拓扑结构；

飞控模块通过光纤与第一磁盘阵列连接；飞控模块分别通过光纤与第一中频发射机、第二中频发射机、第三中频发射机连接，且飞控模块、第一中频发射机、第二中频发射机、第三中频发射机共同构成星型拓扑结构；第一中频发射机、第二中频发射机、第三中频发射机均通过无线电波信道与中频接收机无线连接，且第一中频发射机、第二中频发射机、第三中频发射机、中频接收机共同构成星型拓扑结构；中频接收机、存储服务器、第二磁盘阵列、PC机通过光纤首尾连接构成环型拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的混合拓扑式湖泊水质监测系统，其特征在于：所述第一电导率传感器、第二电导率传感器均采用NH155型电导率传感器；所述第一PH值传感器、第二PH值传感器均采用NHPH49型PH值传感器；所述第一浊度传感器、第二浊度传感器均采用NH151型浊度传感器；所述第一氨氮传感器、第二氨氮传感器均采用NH152型氨氮传感器；所述第一ORP传感器、第二ORP传感器均采用NH154型ORP传感器；所述第一溶解氧传感器、第二溶解氧传感器均采用NH147型溶解氧传感器；所述第一余氯传感器、第二余氯传感器均采用NH161型余氯传感器；所述第一COD传感器、第二COD传感器均采用NHCOD-100-R型COD传感器；所述第一水温传感器、第二水温传感器均采用NH133S型水温传感器；所述存储服务器采用TaiShan 2280 v2型服务器；所述光纤采用单模光纤。