無人船在城市水域管理養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

趙春宇,姜 皓,徐茂竹,滿偉俊,楊偉明,陳范模

(1.上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院, 上海 201100;2.上海十方生態(tài)園林股份有限公司,上海 201100)

我國是一個(gè)淡水資源極度匱乏的國家,人均淡水資源量僅為2 300 m3。隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,人類不加限制地向水中排放污染物,一些含有氮磷的廢水或廢棄物會直接或從土壤中進(jìn)入水體,城市水域中的水環(huán)境受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[1-2]。水域管養(yǎng)包括水質(zhì)監(jiān)測和污染治理等方面,傳統(tǒng)的在線監(jiān)測方式需要部署大量的傳感器[3-6]。近年來,隨著無人駕駛技術(shù)的發(fā)展,無人船開始被應(yīng)用在水域管養(yǎng)領(lǐng)域[7]。其中,Demetillo等[8]結(jié)合商用傳感器和定位系統(tǒng),設(shè)計(jì)了能按照預(yù)先輸入的導(dǎo)航路線進(jìn)行水質(zhì)測量的無人船。孫洪民等[9]設(shè)計(jì)了水質(zhì)數(shù)據(jù)采集模塊和ZigBee通信的電路,并將該系統(tǒng)搭載在無人船終端上完成了水質(zhì)監(jiān)測。江先亮等[10]融合無人船和多個(gè)傳感器,提出以懸停采樣為主的監(jiān)測和低航速下的異常檢測方案。這些無人船系統(tǒng)雖然在一定程度上增加了監(jiān)測的面積,但是僅具有水質(zhì)檢測和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?在檢測到污染后缺乏應(yīng)急的自動處理能力。

筆者針對目前無人船系統(tǒng)功能單一的問題,設(shè)計(jì)了集城市水域管理養(yǎng)護(hù)于一體的智能無人船系統(tǒng)。該系統(tǒng)在水域區(qū)域巡航和檢測的基礎(chǔ)上,加入自動管養(yǎng)的功能,能夠自動對水質(zhì)異常點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)急處理,以期為城市水域治理提供一種新的解決方案,進(jìn)一步提高水域管養(yǎng)的智能化程度。……