[实用新型]一种用于水质监测的自主导航仿生机器鱼

说明书

本实用新型公开了一种用于水质监测的自主导航仿生机器鱼，该仿生机器鱼的头部、左侧、右侧、上部以及下部均设有红外传感器；鱼体的内部设有控制模块、水箱、GPS模块和无线通信模块，鱼体的底部设有水质传感器；尾部设有尾鳍，其通过2个舵机单元构成的双关节结构与鱼体连接；5个红外传感器、水箱、GPS模块、无线通信模块、水质传感器以及2个舵机均与控制模块连接。本实用新型的仿生机器鱼体积小，能够自主导航，可以全方位自动监测水质，实现数据远程无线传输，在终端进行存储和预警。

技术领域

本实用新型属于移动式水质监测技术领域，具体涉及一种用于水质监测的自主导航仿生机器鱼。

背景技术

水质监测是实施水质管理的重要依据，能防止水环境资源被破坏，提高保护和治理的成效。近年来随着社会经济的快速发展，水资源的重要性越发凸显，我国水资源总量大，但人均占有量不足世界平均占有量的四分之一，总体来看我国水资源仍较为匮乏，为了保护已有的水资源，在各水域进行水质监测至关重要。在水产养殖领域，各种水质参数如溶解氧、温度、PH值、氨氮等，都影响着水产品的产量和质量，实施水质监测能保证水产品在适宜的环境中生长，防止微生物与藻类大量繁殖恶化水环境造成水产品减产甚至死亡。

传统的水质监测方法有人工现场定点采样和建立自动监测站点，但不能全面的反映整个水域的水质状况。传统的水质监测方法如实验室人工采样检测，费时费力、操作复杂，采样过程易受影响；监测站定点监测成本较高，只适用于大型水域，且无法对水质进行全方位监测；移动监测船体积巨大，需要人为操控。上述方法中水质数据的传输和存储也存在很大的问题，已经不能满足目前水质监测技术自动化和智能化的要求。随着嵌入式和无线通信网络的快速发展，水质监测技术也逐渐自动化、智能化和网络化。移动式监测设备利用远程数据传输技术对水域进行全方位监测，但一般监测设备体积较大、操作困难、成本较高。因此有必要开发一种适用于各种水域的小型自主导航水质监测设备，全方位自动监测水质，数据远程无线传输，在终端进行存储和预警。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种用于水质监测的自主导航仿生机器鱼，解决传统的水质监测方法成本较高、费时费力、操作复杂以及现有移动式监测设备体积巨大、需要人为操控，且无法对水质进行全方位监测的问题。

本实用新型提供一种用于水质监测的自主导航仿生机器鱼，该仿生机器鱼的头部、左侧、右侧、上部以及下部均设有红外传感器；鱼体的内部设有控制模块、水箱、GPS模块和无线通信模块，鱼体的底部设有水质传感器；尾部设有尾鳍，其通过2个舵机单元构成的双关节结构与鱼体连接；5个红外传感器、水箱、GPS模块、无线通信模块、水质传感器以及2个舵机均与控制模块连接；

仿生机器鱼通过控制水箱中的水量实现上浮下潜；通过控制舵机进而控制尾鳍来回摆动，实现仿生机器鱼在水中前进以及转向；通过5个红外传感器进行探障，实现自动避障；GPS模块用于获取仿生机器鱼的位置信息，进而获得当前位置距目标位置的航向角度，进行自主导航；水质传感器用于采集水质参数；无线通信模块用于将采集到的水质参数上传。

进一步地，水质参数包括溶解氧、温度、PH值、氨氮。

进一步地，该仿生机器鱼的鱼体内部还设有电池，鱼体外部设有开关。

本实用新型的有益效果是：

①本仿生机器鱼利用仿生学原理，模仿鱼类外形，体积较小，适用于各种大小型水域，另外利用双关节尾鳍的摆动来实现推进，相比螺旋桨推进的结构更具灵活性和低扰动性，对水生生物友好，鱼体内有水箱，通过水泵的进水排水在水中实现上浮下潜。

②仿生机器鱼可根据设置的目标点经纬度坐标进行自主导航，前往目标位置过程中通过红外传感器进行避障，鱼体搭载水质传感器，在游动过程中实时全方位监测水质参数，不需要人工控制，全程实现自动化、智能化。