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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 追蹤水域污染源—勘探小船
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 勘探小船將現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等想法結(jié)合，用于對水域進(jìn)行遠(yuǎn)程安全監(jiān)控、通過分析水域TDS值控制小船航向結(jié)合視頻信息可視化地找尋污染源頭。 該系統(tǒng)建立的信息采集模型，功能比較齊全，具有友好的操作性和很好的擴(kuò)展性，方便后續(xù)的進(jìn)一步開發(fā)和完善。 該系統(tǒng)對提高我國水域環(huán)保以及對于非法化工企業(yè)的打擊具有十分重要的意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 開發(fā)背景： 環(huán)境保護(hù)時(shí)時(shí)刻刻都是人類社會(huì)最為關(guān)注的話題，每一個(gè)環(huán)保科研產(chǎn)品的問世都引來全世界各國各民族的目光。由于國家對于破壞環(huán)境行為的打擊力度越來越大，不法企業(yè)將排污口也藏匿得越來越隱蔽，使得環(huán)保局難以及時(shí)處理掉這些隱蔽的污染源，環(huán)境破壞問題日趨嚴(yán)重。追蹤水域污染源-勘探小船創(chuàng)新性地將數(shù)據(jù)無線傳輸、視頻采集、GPS模塊與水質(zhì)傳感器相結(jié)合，通過把采集到的信息反饋到監(jiān)控中心，達(dá)到遠(yuǎn)程追蹤污染源的效果。 系統(tǒng)主要模塊介紹： 1． NRF24L01無線數(shù)傳模塊：基于2401芯片驅(qū)動(dòng)的RF2401數(shù)傳模塊的改裝版數(shù)傳模塊，采用Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式。TX24017 RX2188 2． TX24017 RX2188無線視頻傳輸與接收模塊：工作在2400-2480MHz ISM 頻段內(nèi)的FM音視頻發(fā)射、接收解調(diào)模塊，通過天線接收信號，將采集到的模擬信號通過視頻采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，用一般影音軟件即可打開實(shí)時(shí)觀看 3． 水質(zhì)傳感器：利用鉑電極與A/D傳感器，在5伏電壓情況下。測量出水的電導(dǎo)率，再換算成TDS值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明目的與基本思路: 由于國家對于破壞環(huán)境行為的打擊力度越來越大，不法企業(yè)將排污口也藏匿得越來越隱蔽，使得環(huán)保局難以及時(shí)處理掉這些隱蔽的污染源，環(huán)境破壞問題日趨嚴(yán)重。 這屆“挑戰(zhàn)杯”我們著手制作以水域保護(hù)為目的的科技作品。不同于以往的水質(zhì)采集，而是以查找水域污染源為目的的勘探小船。 上位機(jī)連接監(jiān)控設(shè)備，以便接收數(shù)據(jù)與視頻，并通過監(jiān)控中心軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控水面情況，分析水域TDS值，按照其濃度變化梯度找尋污染源頭，結(jié)合視頻模塊，當(dāng)發(fā)現(xiàn)隱藏的污染源頭，可以馬上根據(jù)GPS所提供的地理位置，處理該污染源，而監(jiān)控?cái)z像頭采集下來的視頻以及水域的TDS值，均有保留，可作為檢舉不法企業(yè)的證據(jù)。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）采用兩路通信，數(shù)據(jù)與視頻的接收從不同的模塊進(jìn)入，減免了解碼芯片的使用 （2）系統(tǒng)的可擴(kuò)展性強(qiáng)，可移植性強(qiáng)。方便安裝于其他需要遠(yuǎn)程監(jiān)控的場合 技術(shù)關(guān)鍵： （1）采用NRF24L01模塊實(shí)現(xiàn)2.4G無線數(shù)據(jù)通信 （2）采用TX24017、RX2188模塊實(shí)現(xiàn)寬帶FM音視頻同步無線發(fā)射 與接收 （3）監(jiān)控中心軟件基于.NET Framework 3.5架構(gòu) （4）多種數(shù)據(jù)采集方式 （5）使用自定義數(shù)據(jù)通信協(xié)議 主要技術(shù)指標(biāo)： TDS值：測量范圍：0-9990ppm，999ppm以上自動(dòng)*10 NRF24L01: 低功耗1.9 - 3.6V 工作，待機(jī)模式下狀態(tài)為22uATX24017: 寬帶FM音視頻同步發(fā)射
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 在目前水域保護(hù)領(lǐng)域，暫無動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備。大部分都是固定在某處，進(jìn)行監(jiān)控，且不能找到隱蔽的污染源所在位置；遇到水域污染問題，如果現(xiàn)象（污水的顏色）不明顯一般不會(huì)被發(fā)現(xiàn)；而追蹤水域污染源——監(jiān)控小船則避免了這些方面的缺點(diǎn)，首先遇到不明顯的污染，水質(zhì)傳感器實(shí)時(shí)將水域TDS值返回給PC機(jī)控制界面，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，監(jiān)測人員可馬上觀測到；而且可以通過監(jiān)控錄像隨著小船的移動(dòng)而采集到各個(gè)角度的水域情況，而且通過GPS的實(shí)時(shí)定位，監(jiān)測人員在PC機(jī)的監(jiān)控界面上可以了解到小船的實(shí)時(shí)位置；找到污染源后，可根據(jù)GPS顯示的位置以及視頻監(jiān)控到的水域環(huán)境，可馬上找到并處理該污染源。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.作品在2010年西安電子科技大學(xué)舉辦的星火杯中獲得一等獎(jiǎng)。 2.作品在2010年通信工程學(xué)院舉辦的第二屆“京信杯”中獲得二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型 圖片 錄像 現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明： 追蹤水域污染源——勘探小船，通過遙控器可操作小船行進(jìn)方向，然后只需將各個(gè)傳感器的開關(guān)打開，即可在控制界面上實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與找尋。 操作簡單，操作簡單，界面友好，檢測人員經(jīng)過簡單培訓(xùn)后均可順利使用。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢： (1) 多參數(shù)采集,包括將電極應(yīng)用于測試水的TDS值 (2) 將無限視頻收發(fā)模塊應(yīng)用于船體.監(jiān)控水面 (3) 采集的數(shù)據(jù)均存檔,有記憶功能 推廣前景： 如今環(huán)境保護(hù)已是全世界的主要話題之一，人們可對陸地、空中做好有效地監(jiān)控，但是對于水源的保護(hù)遠(yuǎn)不及陸、空。但是水資源越來越珍貴，人類更應(yīng)加大對水域的保護(hù)，即時(shí)做好監(jiān)控。 很多化工廠將污水排入河流，通常將排污口置于隱蔽的地方，如果沒有實(shí)時(shí)監(jiān)控或者不定向監(jiān)測，往往水域很難得到有效保護(hù)。而追蹤水域污染源——勘探小船則涵蓋這些功能，可以及時(shí)做到有效保護(hù)，將會(huì)在水域環(huán)境保護(hù)方面受到重用。
同類課題研究水平概述
- 環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的研究在國內(nèi)已不是新鮮話題，自從環(huán)保觀念深入人心開始之時(shí)，已有無數(shù)件作品圍繞環(huán)保展開。 北斗星儀器污染源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是水質(zhì)監(jiān)測方面的佼佼者，使用的是統(tǒng)一采集系統(tǒng)，他的監(jiān)控方案是：單機(jī)通信。用戶端利用分析系統(tǒng)或分析計(jì)量系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)等做完分析后利用無線發(fā)射器和無線通信卡反映到環(huán)保局的區(qū)市級監(jiān)控服務(wù)器，在傳輸?shù)绞〖壉O(jiān)控器，待監(jiān)控人員收取數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理。技術(shù)先進(jìn)，而且做到監(jiān)測的普遍性，用戶散布廣泛，檢測范圍也愈加廣泛。 追蹤水域污染源——勘探小船則是基于單獨(dú)系統(tǒng)工作。勘探船只在水域內(nèi)進(jìn)行采集TDS值，將采集到的數(shù)據(jù)以及視頻信息通過無線發(fā)射器送到遠(yuǎn)程監(jiān)測房內(nèi)，監(jiān)測人員通過PC機(jī)的控制界面上的TDS值變化以及水面錄像來操控小船航向，即時(shí)操作控制小船找到污染源頭。 該兩種科技作品相比較，勘探小船沒能做到散布統(tǒng)一采集集中處理系統(tǒng)這樣的優(yōu)勢，大規(guī)模實(shí)時(shí)觀察，并統(tǒng)一處理，方便有效，小船采取的是單機(jī)—單系統(tǒng)控制，一個(gè)接收器只能接受一個(gè)勘探船只采集到的信息；而且北斗星儀器污染源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的水質(zhì)不僅僅是TDS值，他有PH值等多種采集傳感器去分析水樣，而小船只是分析一種值：TDS值，沒有該系統(tǒng)分析的透徹。 但是，北斗星儀器污染源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)只能監(jiān)測到水域的污染情況，與大部分水域保護(hù)器件是一樣的，都是固定式監(jiān)測，只能用來分析是否水域遭到污染或者受何種物質(zhì)污染，不能確定水域污染源的具體位置，不能及時(shí)處理掉污染源。而追蹤水域污染源——勘探小船則是專門處理這一問題的得力作品。小船收到監(jiān)測人員的操控而在水域內(nèi)航行，實(shí)時(shí)采集水域的TDS值，根據(jù)其變化再確定新的方向，結(jié)合視頻信息，找到水域污染源的位置，利用GPS的地理位置信息，馬上可找到污染源所在地理位置，將其處理掉；而且勘探小船價(jià)格低廉，性價(jià)比高，更容易被環(huán)保志愿者或者監(jiān)控人員購買 相信追蹤水域污染源——勘探小船在污染源處理方面能開辟先河。
