水质在线监测和水处理无人船

任务来源：

技术领域：水文水资源

技术来源：自主研发，申请了相关发明专利“一种多功能无人船的制作方法”。

技术原理

采用物联网＋无人船载无线传感器＋无人船载微纳米水处理装置等，通过传感器多参数同步测量，实时在线获得水质和水文参数，以及视频图像，这些大数据通过loRa通信系统或北斗通讯信时上传至APP、PC、大屏幕。在感知的基础上通过物联网程序控制，可以远程控制微纳米水处理装置等的开闭或者控制石墨烯基水质净化处理剂等水处理剂的投放等，形成水质在线监测和水处理一体化的智慧治河监控系统。

技术特色

（1）无人船通过搭载水质、水文参数测量无线传感器及视频设备，成为实时在线、可移动上传水利大数据的工具，可实现覆盖性监测，成为河长制治河、湖长制治湖的眼睛。
（2）无人船采用模块化集成方式可以根据需要增加或者减少无线传感器。
（3）无人船通过搭载微纳米水处理装置等，在感知的基础上，智能控制水处理装置或者水处理剂的使用，有利于实现污染水体在线原位生态修复，有利于实现治河的智能化，提高效率，减少资源浪费、降低治河成本，有利于施工安全。
（4）无人船动力用高性能复合锂电池供电系统，安全、环保、无污染。采用loRa通信系统或北斗通信，传输数据安全可靠，通信距离长，抗干扰性强。
（5）无人船可实现组网运行，避障系统灵敏、可移动微纳米水处理装置可实现远程控制和自动控制；对于非船载水处理装置也有控制能力。

技术指标

（1）高性能锂电复合电池，容量50～200Ah/36V/12V，最大载荷300kg；loRa无线移动通信，通信距离15～30km，续航能力3～6h，可以遥控或者自主航行。
（2）船载多参数同步测量无线传感器，包括包括溶解氧、氨氮、氧化还原电位、pH值、盐度计、ORP、叶绿素、水深测量传感器等，其中溶解氧传感器测量范围0～20mg/L，分辨率为0.01mg/L，重复性±1%FS，RS458信号MODBUS协议；氨氮传感器测量范围0.1×10-6～1200×10-6，误差（±测量值的5%）±0.2mg/L，RS458信号MODBUS协议；数字ORP传感器测量范围-1999～1999mV，分辨率1mV，精度±0.1%±Digit, RS458信号MODBUS协议；数字pH传感器测量范0～14，分辨率为1mV，精度±0.1%±Digit, RS458信号MODBUS协议；盐度传感器测量范围0～200ms/cm，盐度范围0～70.0×10-12，分辨率电导率 0.001μS/cm，盐度0.1，RS458信号MODBUS协议；叶绿素传感器测量范围0～500μg/L，精度±3%FS（＞300μg/L），测量原理荧光法。
（3）RS458方便连接PLC，工业控制计算机，通用控制器，无纸记录仪或触摸屏。

应用范围及前景

多功能无人船既可用于河流水质在线监测和治理，也可用于湖泊、水库、水塘、海洋等水体的水质、水文参数测量。
多功能无人测量船是省级、市级、县级、乡镇、村级5级河长特别是基层河长治河的眼睛，无人船提供实时在线的水质参数，与原有的固定的水质监测站配合，对于摸清治理前、治理中和治理后的水体水质状况，对于实现水利信息化是十分有效的工具和补充。而将微纳米气泡快速增氧技术与生物/生态修复技术结合有利于原位水生态修复。
无人船已经在广东、广西等水环境综合整治项目中应用，通过物联网＋无人船，了解水体现状快速准确、实时在线，处理水质污染可实现原位修复，有利于一河一策治水，对于实现智慧水务和物联网技术在河长制治河中的应用很实用，特别是对于基层河长智慧治河和需要覆盖性监测的场合更有推广意义。
无人船也可以用于一些应急和危险的任务，如快速确定污染源等。在2017年11月在深圳举办的中国国际高新技术成果交易会上水质在线监测和水处理无人船技术受到国内外同行的称赞和多家媒体的关注。

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张玉昌

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深圳市百纳生态研究院有限公司

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