[发明专利]一种用于水质监测和增氧的移动式仿生机器鱼及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于水质监测和增氧的移动式仿生机器鱼及控制方法，该仿生机器鱼的鱼头结构上设置有水下摄像头和红外传感器，内部设置有前水箱，鱼头结构的左右两侧均设置有胸鳍；仿生机器鱼的鱼身结构顶部设置有增氧泵、无线通信模块，底部设置有水质传感器，增氧泵上设置有进水口和出水口；鱼身结构的内部设置有GPS模块、控制中心和后水箱；仿生机器鱼的鱼尾结构包括尾鳍、软橡胶，鱼身结构通过软橡胶与可活动的尾鳍相连；鱼尾结构内部设置有电机、偏心轮和连杆装置，连杆装置贯穿尾鳍；本发明体积较小，携带方便，可在水中上浮下潜，实时监测目标水域中的水质参数，当水质参数低于设定值时，在软件上向用户发出警报，能实现有效的智能监测。

技术领域

本发明涉及移动式水质监测和增氧技术领域，尤其涉及一种用于水质监测和增氧的移动式仿生机器鱼及控制方法。

背景技术

水是人类赖以生存的基础，随着社会的快速发展，各种工业和生活废水被排放到河流中，水资源被污染的现象越来越严重，江海、湖泊、地下水等水质已被逐渐破坏，对人们造成巨大的危害，为了保障水质的质量，水质监测在目前显得至关重要。在水产养殖领域，使用过的农药和肥料会流入水产养殖区域，对水质产生恶劣的影响，导致水产品减产甚至死亡，直接造成养殖户的经济损失。因此，为了确保水产养殖的水质安全，提高水产品的产量和质量，必须对水产养殖区域的水质进行监测，让养殖户更准确地获取水质数据，依据水质变化做出相应的决策，进行更科学、健康的养殖。

目前进行水质监测的方法主要有在重点水域建立监测站点，可自动或者远程控制进行水质采样并分析，将水质参数传输给远程监控中心。该方法适用于大型河流，造价较高且布点困难，只能在固定站点监测，如需全方位监测水质，要建立多个站点，不适合在小型养殖水域使用。另外的方法有实验室仪器测量法，需要人工现场采样水质，将水质送回实验室，使用专业仪器分析水质参数，该方法费时费力，采样频率不固定，不能全方位实时获取水质参数。针对于移动式水质监测法，国内外的监测仪器体积巨大，功能单一。

目前传统的人工采样检测已无法实现对水环境多点位的实时监测，另外，水质监测设备体积较大，功能单一，灵活性较差，大部分只能在固定点位进行监测，特别在水产养殖领域，水质监测还未得到重视，很多水产养殖者通过水产品的活动情况判断水质的好坏，效率较低、准确性差，一旦发生污染无法及时处理，会导致水产品减产甚至死亡。溶解氧的浓度对水产品生长情况影响极大，市场上的增氧机大多在固定点增氧，不适用于地形复杂的水域，例如虾稻产业中围绕在稻田四周用来养殖小龙虾的水沟溶解氧不足会导致小龙虾逃逸和死亡，显然定点增氧不能满足整个水域的增氧需求，因此有必要开发一款移动式的水质监测和增氧装置，在整个水域进行巡航监测和增氧。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种用于水质监测和增氧的移动式仿生机器鱼及控制方法，外形模仿鲤科鱼类，体积较小，携带方便，可在水中上浮下潜，能够自动或者遥控该装置在河流湖泊中巡航移动，实时监测目标水域中的水质参数，包括溶解氧、PH值、水温和浊度等，当水质参数低于设定值时，会在软件上向用户发出警报。仿生机器鱼头部装有水下摄像头，视频图像由GPRS上传至服务器，可用于水底勘测。另外在水产养殖领域，当水域中溶解氧浓度较低时，机器鱼可浮至水面开启增氧功能，装置采用喷水式的增氧方法，将水吸入后向上喷出，最后落回水中，增大水与空气的接触面积，达到增氧的目的。同时，在获取水质数据后，由Zigbee组网通过网关上传至服务器，用户可使用手机APP实时查看水质参数，并作出相应决策，达到智能化、信息化管理的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：