(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211294595.7 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 皖江工学院 地址 243000 安徽省马鞍山市雨 山区霍里 山大道333号 (72)发明人 汝俊杰　张鹏　蓝晶晶　 (74)专利代理 机构 芜湖安汇知识产权代理有限 公司 34107 专利代理师 何全陆 (51)Int.Cl. G01C 13/00(2006.01) G01N 33/18(2006.01) G01D 21/02(2006.01) B63C 11/52(2006.01) B63G 8/24(2006.01) (54)发明名称 用于水质水文监测的自动化潜水测量装置 及其控制方法 (57)摘要 本发明公开了用于水质水文监测的自动化 潜水测量装置， 机体的上部设置潜浮模块； 潜浮 模块为筒体结构， 其中设置互相连通的液体腔和 蒸汽腔； 液体腔在蒸汽腔 的下方； 蒸汽腔中设置 活塞结构； 活塞结构将蒸汽腔与大气隔离。 本发 明还公开了该测量装置的控制方法。 采用上述技 术方案， 实现对河流水文水质信息采集的自动化 高效作业； 灵活性高， 能测得不同水深的数据； 利 用多种传感器对河道环境进行水文信息采集， 实 现自动航行、 避障的目的； 整个航行、 数据采集过 程不需要人工参与、 操 控， 自航能力强， 自动化程 度高， 大大降低人工成本； 不受天气影响， 不会造 成周边环境 二次污染。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115493570 A 2022.12.20 CN 115493570 A 1.一种用于水质水文监测 的自动化潜水测量装置， 包括机体(1)、 数据信息采集模块 (4)和测量装置控制系统(6)， 其特征在于： 所述的机体(1)的上部设置潜浮模块(2)； 所述的 潜浮模块(2)为筒体结构， 其中设置互相连通的液体腔(2.12)和蒸汽腔(2.9)； 所述的液体 腔(2.12)在蒸汽腔(2.9)的下方； 所述的蒸汽腔(2.9)中设置活塞结构(2.1)； 所述的活塞结 构(2.1)将蒸汽腔(2.9)与大气隔离 。 2.按照权利要求1所述的用于水质水文监测的自动化潜水测量装置， 其特征在于： 所述 的测量装置控制系统(6)设置STCM32单片机(6.1 )、 GPS定位单元(6.2)、 以太网通讯单元 (6.3)、 路径规划单 元(6.4)、 数据信息处 理单元(6.5)和电机控制单 元(6.6)。 3.按照权利要求1所述的用于水质水文监测的自动化潜水测量装置， 其特征在于： 所述 的液体腔(2.12)中的液体中， 混合有铁粉。 4.按照权利要求3所述的用于水质水文监测的自动化潜水测量装置， 其特征在于： 所述 的液体腔(2.12)中设有涡流加热器(2.11)， 所述的液体腔(2.12)中的液体通过涡流加热器 (2.11)加热并汽化。 5.按照权利要求1所述的用于水质水文监测的自动化潜水测量装置， 其特征在于： 所述 的液体腔(2.12)中设置温度传感器(2.10)。 6.按照权利要求1所述的用于水质水文监测的自动化潜水测量装置， 其特征在于： 所述 的数据信息采集模块(4)包括水流速检测传感器、 酸碱度传感器、 光照强度传感器、 温度检 测器、 CO2含量检测器、 溶解氧含量检测器、 压力传感器、 氨氮含量检测器、 电导率/盐度传感 器、 浊度检测传感器中的一个或多个。 7.按照权利要求1所述的用于水质水文监测的自动化潜水测量装置， 其特征在于： 所述 的自动化潜水测量装置设置托举模块(3)， 所述的托举模块(3)将数据信息采集模块(4)向 上托举， 使其与机体(1)在高度方向上相隔一段距离 。 8.按照权利要求7所述的用于水质水文监测的自动化潜水测量装置， 其特征在于： 所述 的托举模块(3)设置一台伺服电机， 以及一个内置螺纹的伸缩杆； 所述的伸缩杆的伸缩运动 由所述的伺服电机驱动。 9.按照权利要求1至8中任意一项所述的用于水质水文监测的自动化潜水测量装置的 控制方法， 其特 征在于： 该 方法对自动化潜水测量装置的上浮及下潜控制的主 要步骤如下： 步骤1、 路径规划单 元(6.4)规划自动化潜水测量装置的上浮或下潜的深度； 步骤2、 测量装置控制系统(6)根据路径规划单元(6.4)规划的深度， 对涡流加热器 (2.11)及水泵(2.7)进行控制； 步骤3、 涡流加热器(2.1 1)在负压状态下， 加热含铁粉末的水 溶液； 步骤4、 压力传感器测量水压力， 并将压力数据传递给数据信息处理单元(6.5)， 数据信 息处理单元(6.5)通过设定的水深公式 计算出水深， 并将水深数据传递给测量装置控制系统； 上式中： h—水深； p— 水下压力； p0—大气压力； ρ — 水流密度； g—重力加速度； 步骤5、 测量装置控制系统(6)对比水深数据和路径规划单元(6.4)所规划的深度； 当两 者一致时， 涡流加热器(2.1 1)或水泵(2.7)停止运行；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115493570 A 2步骤6、 当需要再次下潜时， 水泵(2.7)模块向液体腔(2.12)内泵水， 河流 中的水通过软 管(2.5)到 达出水口(2.6)排出， 并带 出自动化潜水测量装置内的热量； 重复步骤4和步骤5 。 10.按照权利要求1至8中任意一项所述的用于水质水文监测的自动 化潜水测量装置的 控制方法， 其特 征在于： 该 方法中数据采集与传输的主 要步骤如下： 步骤1、 上级数据平台为自动化潜水测量装置规划测线及航线数据， 并将测线、 航线的 数据和指令传输给自动化潜水测量装置； 步骤2、 自动化潜水测量装置接收到测线、 航线的数据与指令后， 调整潜浮模块(2)的浮 力， 依照规划的航线进行航行； 航行过程中， 以固定的频率通过GPS定位单元(6.2)、 以太网 通讯单元(6.3)向上级数据平台发送位置信息， 并接收上级数据平台的指令； 步骤3、 到达指定区域后， 测量装置控制系统(6)控制船锚模块(7)进行抛锚； 控制潜浮 模块(2)的浮力大小； 借助水流的推力以及船锚的拉力， 达到三力平衡， 使自动化潜水测量 装置在竖直方向上 下移动， 即调节自动化潜水测量装置的深度； 步骤4、 自动化潜水测量装置到达指定深度后， 托举模块(3)向上托举起数据信息采集 模块(4)； 数据信息采集模块(4)利用传感器采集水文水质数据； 步骤5、 数据信息处理单元(6.5)对数据处理后， 通过太 网通讯模块(6.3)将数据传输到 上级数据平台的接收端。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115493570 A 3