本發(fā)明屬于湖泊環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及到一種湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置。

背景技術(shù)：

作業(yè)船在湖泊、水庫(kù)等地的水環(huán)境監(jiān)測(cè)與采樣活動(dòng)中發(fā)揮著重要的作用。隨著在線水環(huán)境監(jiān)測(cè)等技術(shù)的發(fā)展以及原位樣品采集等要求的提出，對(duì)作業(yè)船的相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制要求也不斷提高。使用作業(yè)船在水面開展作業(yè)能夠提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)與采樣的效率，從而獲取真實(shí)有效的信息。

當(dāng)前一般的水環(huán)境監(jiān)測(cè)與采樣活動(dòng)方式是工作人員駕駛普通作業(yè)船只，駛向事先確定好的目標(biāo)點(diǎn)處，利用水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備在線測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)處的水質(zhì)參數(shù)，同時(shí)使用采樣工具采集水體等樣本。這種方式在實(shí)際工作中往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力且準(zhǔn)確性不高。由于目標(biāo)點(diǎn)的確定只是根據(jù)人工目測(cè)大致圈定的一個(gè)范圍，有時(shí)會(huì)與真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)存在很大的偏差；而且作業(yè)船只容易受到風(fēng)浪的影響，在作業(yè)過程中常會(huì)偏離目標(biāo)點(diǎn)較遠(yuǎn)的地方，工作人員只好重新將作業(yè)船只調(diào)整回預(yù)設(shè)的目標(biāo)點(diǎn)處繼續(xù)開展未完的監(jiān)測(cè)與采樣活動(dòng)。這樣的水面作業(yè)活動(dòng)與原位水質(zhì)監(jiān)測(cè)、真實(shí)樣品采集的要求明顯不符。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，復(fù)雜條件和復(fù)雜形態(tài)的船體自動(dòng)控制成為可能。例如專利申請(qǐng)?zhí)?01510760176.1公布的一種水域多功能監(jiān)測(cè)無人船，通過無人控制技術(shù)，其無人船集環(huán)境監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水質(zhì)采樣等于一體，提高作業(yè)船的效率；專利申請(qǐng)?zhí)?01420260031.6公布的無線控制導(dǎo)航的船用推進(jìn)器，其使用一個(gè)主動(dòng)力馬達(dá)和一個(gè)轉(zhuǎn)向馬達(dá)作為推進(jìn)器系統(tǒng)控制船的運(yùn)動(dòng)，這和通常的主推進(jìn)器加舵機(jī)系統(tǒng)類似；專利申請(qǐng)?zhí)?01510363887.5公布的動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)和方法，根據(jù)天氣信息(如風(fēng)、高流速或大浪)調(diào)節(jié)船舶的航向，實(shí)現(xiàn)船舶運(yùn)行功率的最小化。這些專利雖然在作業(yè)船的多功能監(jiān)測(cè)、定位導(dǎo)航、運(yùn)行功率最小化上提高了不少，但是它們大多采用傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)控制不夠精細(xì)靈活，尤其是在風(fēng)浪環(huán)境的干擾下，不能很好地實(shí)現(xiàn)作業(yè)船的高效航行和船體穩(wěn)定，這樣也對(duì)湖庫(kù)環(huán)境下的水質(zhì)原位監(jiān)測(cè)與真實(shí)樣品采集帶來不便。

綜上所述，現(xiàn)有的作業(yè)船在水面的運(yùn)動(dòng)方式不夠精細(xì)靈活，尤其在風(fēng)浪擾動(dòng)下更難以為定點(diǎn)持續(xù)水上作業(yè)提供穩(wěn)定的環(huán)境。需要設(shè)計(jì)出運(yùn)動(dòng)靈活且能夠在風(fēng)浪擾動(dòng)下實(shí)現(xiàn)在水面定點(diǎn)持續(xù)穩(wěn)定的在線自動(dòng)控制裝置，提高作業(yè)船只的工作效率。

本發(fā)明研究在國(guó)家自然科學(xué)基金委科學(xué)儀器基礎(chǔ)研究專項(xiàng)項(xiàng)目(51327004)資助下完成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置。該作業(yè)船及其控制裝置適用于河流、湖泊、水庫(kù)等地的采樣活動(dòng)，尤其適用于定點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)采樣活動(dòng)，具有運(yùn)動(dòng)控制靈活，在風(fēng)浪環(huán)境的干擾下能夠高效航行和保持船體穩(wěn)定的特點(diǎn)，同時(shí)也具有避障、在線自動(dòng)定位等功能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置，所述作業(yè)船主要包括船體、側(cè)槳、推進(jìn)器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和監(jiān)控系統(tǒng)。船體是作業(yè)船的基礎(chǔ)；側(cè)槳共有兩個(gè)，即左側(cè)槳和右側(cè)槳，它們提供改變作業(yè)船運(yùn)動(dòng)方向的動(dòng)力，被對(duì)偶安裝在作業(yè)船的左右兩側(cè)船身上，構(gòu)成一對(duì)對(duì)偶側(cè)槳；推進(jìn)器安裝在作業(yè)船尾處，是作業(yè)船的主推進(jìn)器，用于提供作業(yè)船前進(jìn)運(yùn)動(dòng)方向上的動(dòng)力；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于改變推進(jìn)器和側(cè)槳的推進(jìn)方向；監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)作業(yè)船的運(yùn)行狀態(tài)，控制作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)。

所述作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)由對(duì)偶側(cè)槳和推進(jìn)器的共同配合工作進(jìn)行調(diào)整，其中，所述對(duì)偶側(cè)槳和推進(jìn)器均具有調(diào)向調(diào)速的功能。所述作業(yè)船對(duì)偶側(cè)槳和推進(jìn)器的調(diào)向功能由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)完成。

當(dāng)以左側(cè)槳轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)時(shí)，所述作業(yè)船的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)從上到下包括轉(zhuǎn)向密封箱、水密接頭、步進(jìn)電機(jī)、蝸輪蝸桿箱、第一連接桿、連接器、第二連接桿。其中步進(jìn)電機(jī)和蝸輪蝸桿箱的底座通過螺栓螺母固定在轉(zhuǎn)向密封箱中，轉(zhuǎn)向密封箱的底座通過螺栓螺母固定在作業(yè)船上。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過聯(lián)軸器和蝸輪蝸桿箱中的蝸桿軸連接，蝸輪蝸桿箱通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使得蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比例是已知的，因此通過步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以控制蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。同時(shí)，蝸輪蝸桿箱具有自鎖功能，只能通過蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)蝸輪，而不能反向傳動(dòng)，保證了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。蝸輪中間孔連接上第一連接桿的一端、第一連接桿另一端與連接器連接，連接器是機(jī)械密封件，連接器另一端連接第二連接桿，第二連接桿與側(cè)槳進(jìn)行固定連接。連接器安裝在作業(yè)船的底部，貫通船體，通過使用連接器，一方面使得第一連接桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第二連接桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而有效調(diào)節(jié)側(cè)槳的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，另一方面連接器作為機(jī)械密封提供密封防水作用。此外，側(cè)槳的電機(jī)控制線和步進(jìn)電機(jī)的控制線從轉(zhuǎn)向密封箱上部的水密接頭處伸出，連接到控制系統(tǒng)中，由控制系統(tǒng)控制側(cè)槳的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。所述的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)同樣適用于右側(cè)槳(2‐2)和推進(jìn)器(3)的轉(zhuǎn)向控制。

所述的監(jiān)控系統(tǒng)包括船上控制系統(tǒng)和岸上監(jiān)控系統(tǒng)。船上控制系統(tǒng)用于控制推進(jìn)器和對(duì)偶側(cè)槳的工作，從而使作業(yè)船能夠以不同運(yùn)行形式的需要運(yùn)行，同時(shí)船上控制系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)作業(yè)船運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)并將信息實(shí)時(shí)返回岸上監(jiān)控系統(tǒng)；岸上監(jiān)控系統(tǒng)用于接收船上控制系統(tǒng)反饋的作業(yè)船運(yùn)動(dòng)信息并能夠根據(jù)需要發(fā)送相關(guān)的控制命令，輔助作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)。

所述的船上控制系統(tǒng)安裝在作業(yè)船上，主要由控制單元、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、導(dǎo)航單元、避障單元、風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元、船上無線通信單元、手持操作器、電源管理單元和控制盒構(gòu)成。所述的控制單元是整個(gè)船上控制系統(tǒng)的核心，由單片機(jī)構(gòu)成，與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、導(dǎo)航單元、避障單元、風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元和船上無線通信單元相連接，用于監(jiān)測(cè)作業(yè)船運(yùn)行時(shí)的各信息并發(fā)送相應(yīng)控制命令控制對(duì)偶側(cè)槳和推進(jìn)器的工作；所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)對(duì)偶側(cè)槳和推進(jìn)器，主要接收控制單元發(fā)出的控制信號(hào)，從而輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制對(duì)偶側(cè)槳和推進(jìn)器，使它們按照不同轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度運(yùn)行；所述的導(dǎo)航單元主要包括gps定位模塊和電子羅盤模塊，gps定位模塊用于提供作業(yè)船的實(shí)時(shí)定位信息，電子羅盤模塊用于提供作業(yè)船的實(shí)時(shí)航向信息，導(dǎo)航單元在整個(gè)作業(yè)船的運(yùn)行過程中提供定位導(dǎo)航信息，作為控制單元的輸入信息；所述的避障單元包括超聲波傳感器模塊和攝像模塊，超聲波傳感器模塊用于監(jiān)測(cè)作業(yè)船運(yùn)行中前方一定距離內(nèi)是否存在障礙物，攝像模塊用于拍攝作業(yè)船運(yùn)行時(shí)的工作畫面，輔助工作人員更好地監(jiān)控作業(yè)船的運(yùn)行；所述的風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元包括風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)模塊和水流監(jiān)測(cè)模塊，用于獲取水面風(fēng)浪信息，為作業(yè)船的運(yùn)行和在目標(biāo)點(diǎn)處保持船體的穩(wěn)定提供參考信息；所述的船上無線通信單元用于向岸上監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送控制單元監(jiān)測(cè)的各個(gè)信息，從而實(shí)現(xiàn)在岸上能夠?qū)ψ鳂I(yè)船的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控；所述的手持操作器以單片機(jī)為核心，有手動(dòng)按鈕等，用于手動(dòng)控制作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)，包括船體的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等；所述的電源管理單元通過使用大容量的蓄電池為推進(jìn)器和對(duì)偶側(cè)槳供電，同時(shí)使用多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，提供多種不同規(guī)格的電壓，為船上控制系統(tǒng)的各單元供電，保證各設(shè)備的正常運(yùn)行；所述的控制盒裝載控制單元和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元，起到保護(hù)作用。

所述的控制單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的作業(yè)船航行信息和實(shí)時(shí)感知到的外部環(huán)境信息，如定位信息、航向信息、風(fēng)浪信息、通過計(jì)算處理輸出控制信號(hào)至動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元，由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元輸出信號(hào)控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以及對(duì)偶側(cè)槳和推進(jìn)器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而使得作業(yè)船能夠以所需要的多種運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)。所述的控制單元和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元安裝在一個(gè)控制盒中，控制盒上安裝有多個(gè)水密接頭，用于伸出連接線，連接推進(jìn)器、對(duì)偶側(cè)槳、步進(jìn)電機(jī)以及其他船上控制系統(tǒng)的構(gòu)成單元，控制盒的底座通過螺栓螺母固定在作業(yè)船中。

所述的岸上監(jiān)控系統(tǒng)由手持遙控器、計(jì)算機(jī)終端和岸上無線通信單元構(gòu)成。所述的手持遙控器可以實(shí)現(xiàn)無線遙控的功能，當(dāng)作業(yè)船工作需要時(shí)通過手持遙控器以手動(dòng)控制方式操作作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)，包括前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等；所述的計(jì)算機(jī)終端用于監(jiān)控作業(yè)船的運(yùn)行狀態(tài)，包括顯示船上控制系統(tǒng)發(fā)送來的作業(yè)船運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，如航行軌跡、風(fēng)浪信息、障礙物信息、視頻信息等，同時(shí)計(jì)算機(jī)終端用于輔助作業(yè)船的運(yùn)行，必要時(shí)可以通過相關(guān)操作觸發(fā)作業(yè)船的前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向等的控制信號(hào)；所述的岸上無線通信單元用于與船上無線通信單元建立通信，實(shí)現(xiàn)船上控制系統(tǒng)和岸上監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息傳輸。

本發(fā)明提出的一種湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置，通過使用具有變向可調(diào)速的推進(jìn)器和對(duì)偶側(cè)槳，使作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)控制更加靈活，實(shí)現(xiàn)高效航行；利用風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元獲知水面風(fēng)浪的信息作為作業(yè)船姿態(tài)調(diào)節(jié)的參考，有效抵抗風(fēng)和水流對(duì)作業(yè)船的影響；通過推進(jìn)器和對(duì)偶側(cè)槳的聯(lián)合工作，保持船體在目標(biāo)點(diǎn)處的持續(xù)穩(wěn)定。對(duì)于需要在目標(biāo)點(diǎn)處開展一定時(shí)間作業(yè)的工作者來說，能極大提高其工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置作業(yè)船的示意圖；

圖2為本發(fā)明湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖3為本發(fā)明湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)密封箱示意圖；

圖4為本發(fā)明湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖；

圖5為本發(fā)明湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成圖；

圖6為本發(fā)明種湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船的控制盒示意圖；

圖7為本發(fā)明湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船的操作流程圖。

其中：1船體；2側(cè)槳；2-1左側(cè)槳；2-2右側(cè)槳；3推進(jìn)器；4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；4-1轉(zhuǎn)向密封箱；4-2水密接頭；4-3步進(jìn)電機(jī)；4-4蝸輪蝸桿箱；4-5第一連接桿；4-6連接器；4-7第二連接桿；5船上控制系統(tǒng)；5-1控制單元；5-2動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；5-3導(dǎo)航單元；5-4避障單元；5-4-1超聲波傳感器模塊；5-4-2攝像模塊；5-5風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元；5-5-1風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)模塊；5-5-2水流監(jiān)測(cè)模塊；5-6手持操作器；5-7船上無線通信單元；5-8電源管理單元；5-9控制盒；5-10水密接頭；6岸上監(jiān)控系統(tǒng)；6-1手持遙控器；6-2計(jì)算機(jī)終端；6-3岸上無線通信單元。

具體實(shí)施方式

以下是結(jié)合技術(shù)方案(和附圖)詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

一種湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船具體說明如下：

圖1-圖7是本發(fā)明一種湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船的實(shí)施例。

參見圖1，本發(fā)明一種湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置作業(yè)船的示意圖。

一種湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船，所述作業(yè)船主要包括船體1、側(cè)槳2、推進(jìn)器3、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)4和監(jiān)控系統(tǒng)。船體1是作業(yè)船的基礎(chǔ)；側(cè)槳2共有兩個(gè)，即左側(cè)槳2-1和右側(cè)槳2-2，它們提供改變作業(yè)船運(yùn)動(dòng)方向的動(dòng)力，被對(duì)偶安裝在作業(yè)船的左右兩側(cè)船身上，構(gòu)成一對(duì)對(duì)偶側(cè)槳；推進(jìn)器3安裝在作業(yè)船尾處，是作業(yè)船的主推進(jìn)器，用于提供作業(yè)船前進(jìn)運(yùn)動(dòng)方向上的動(dòng)力；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)4用于改變推進(jìn)器3和側(cè)槳2的推進(jìn)方向；監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)作業(yè)船的運(yùn)行狀態(tài)，控制作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)。

所述作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)由對(duì)偶側(cè)槳2和推進(jìn)器3的共同配合工作進(jìn)行調(diào)整。其中，所述對(duì)偶側(cè)槳2和推進(jìn)器3均具有調(diào)向調(diào)速的功能。所述作業(yè)船對(duì)偶側(cè)槳和推進(jìn)器的調(diào)向功能由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)4完成。

參見圖2，本發(fā)明一種湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的示意圖；參見圖3，本發(fā)明一種湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)密封箱示意圖；參見圖4，本發(fā)明一種湖庫(kù)作業(yè)船對(duì)偶變向側(cè)槳在線自動(dòng)控制裝置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖。

以左側(cè)槳2-1的轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)為例，所述作業(yè)船的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)4從上到下包括轉(zhuǎn)向密封箱4-1、水密接頭4-2、步進(jìn)電機(jī)4-3、蝸輪蝸桿箱4-4、第一連接桿4-5、連接器4-6、第二連接桿4-7。其中步進(jìn)電機(jī)4-3和蝸輪蝸桿箱4-4的底座通過螺栓螺母固定在轉(zhuǎn)向密封箱4-1中，轉(zhuǎn)向密封箱4-1的底座通過螺栓螺母固定在作業(yè)船上。步進(jìn)電機(jī)4-3的轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過聯(lián)軸器和蝸輪蝸桿箱4-4中的蝸桿軸連接，蝸輪蝸桿箱4-4通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使得蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比例是已知的，因此通過步進(jìn)電機(jī)4-3的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以控制蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。同時(shí)，蝸輪蝸桿箱4-4具有自鎖功能，只能通過蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)蝸輪，而不能反向傳動(dòng)，保證了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。蝸輪中間孔連接上第一連接桿4-5的一端、第一連接桿4-5另一端與連接器4-6連接，連接器4-6是機(jī)械密封件，連接器4-6另一端連接第二連接桿4-7，第二連接桿4-7與左側(cè)槳2-1進(jìn)行固定連接。連接器4-6安裝在作業(yè)船的底部，貫通船體，通過使用連接器4-6，一方面使得第一連接桿4-5的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第二連接桿4-7的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而有效調(diào)節(jié)左側(cè)槳2-1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，另一方面連接器4-6作為機(jī)械密封提供密封防水作用。此外，左側(cè)槳2-1的電機(jī)控制線和步進(jìn)電機(jī)4-3的控制線從轉(zhuǎn)向密封箱4-1上部的水密接頭4-2處伸出，連接到控制系統(tǒng)中，由控制系統(tǒng)控制左側(cè)槳2-1的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。

所述的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)同樣適用于右側(cè)槳2-2和推進(jìn)器3的轉(zhuǎn)向控制。

參見圖5，本發(fā)明一種湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成圖，參見圖6，本發(fā)明一種湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船的控制盒示意圖。

所述的監(jiān)控系統(tǒng)包括船上控制系統(tǒng)5和岸上監(jiān)控系統(tǒng)6。船上控制系統(tǒng)5用于控制推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2的工作，從而使作業(yè)船能夠以不同運(yùn)行形式的需要運(yùn)行，同時(shí)船上控制系統(tǒng)5用于監(jiān)測(cè)作業(yè)船運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)并將信息實(shí)時(shí)返回岸上監(jiān)控系統(tǒng)6；岸上監(jiān)控系統(tǒng)6用于接收船上控制系統(tǒng)5反饋的作業(yè)船運(yùn)動(dòng)信息并能夠根據(jù)需要發(fā)送相關(guān)的控制命令，輔助作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)。

所述的船上控制系統(tǒng)5安裝在作業(yè)船上，主要由控制單元5-1、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元5-2、導(dǎo)航單元5-3、避障單元5-4、風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元5-5、手持操作器5-6、船上無線通信單元5-7、電源管理單元5-8和控制盒5-9構(gòu)成。所述的控制單元5-1是整個(gè)船上控制系統(tǒng)5的核心，由單片機(jī)構(gòu)成，與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元5-2、導(dǎo)航單元5-3、避障單元5-4、風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元5-5和船上無線通信單元5-7相連接，用于監(jiān)測(cè)作業(yè)船運(yùn)行時(shí)的各信息并發(fā)送相應(yīng)控制命令控制對(duì)偶側(cè)槳2和推進(jìn)器3的工作；所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元5-2用于驅(qū)動(dòng)對(duì)偶側(cè)槳2和推進(jìn)器3，主要接收控制單元5-1發(fā)出的控制信號(hào)，從而輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制對(duì)偶側(cè)槳2和推進(jìn)器3，使它們按照不同轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度運(yùn)行；所述的導(dǎo)航單元5-3主要包括gps定位模塊和電子羅盤模塊，gps定位模塊用于提供作業(yè)船的實(shí)時(shí)定位信息，電子羅盤模塊用于提供作業(yè)船的實(shí)時(shí)航向信息，導(dǎo)航單元5-3在整個(gè)作業(yè)船的運(yùn)行過程中提供定位導(dǎo)航信息，作為控制單元5-1的輸入信息；所述的避障單元5-4包括超聲波傳感器模塊5-4-1和攝像模塊5-4-2，超聲波傳感器模塊5-4-1用于監(jiān)測(cè)作業(yè)船運(yùn)行中前方一定距離內(nèi)是否存在障礙物，攝像模塊5-4-2用于拍攝作業(yè)船運(yùn)行時(shí)的工作畫面，輔助工作人員更好地監(jiān)控作業(yè)船的運(yùn)行；所述的風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元5-5包括風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)模塊5-5-1和水流監(jiān)測(cè)模塊5-5-2，用于獲取水面的風(fēng)浪信息，為作業(yè)船的運(yùn)行和在目標(biāo)點(diǎn)處保持船體的穩(wěn)定提供參考信息；所述的手持操作器用于以手動(dòng)方式控制作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)，以單片機(jī)為核心，通過其上的按鈕等控制推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2的推進(jìn)方向和速度，從而實(shí)現(xiàn)作業(yè)船前進(jìn)、后退與轉(zhuǎn)向等動(dòng)作；所述的船上無線通信單元5-7用于向岸上監(jiān)控系統(tǒng)6發(fā)送信息，從而實(shí)現(xiàn)在岸上能夠?qū)ψ鳂I(yè)船的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控；所述的電源管理單元5-8通過使用大容量的蓄電池為推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2供電，同時(shí)使用多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，提供多種不同規(guī)格的電壓，為船上控制系統(tǒng)5的各單元供電，保證各設(shè)備的正常運(yùn)行；所述的控制盒5-9裝載控制單元5-1和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元5-2，起到保護(hù)作用。

所述的控制單元5-1根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的作業(yè)船航行信息和實(shí)時(shí)感知到的外部環(huán)境信息，如定位信息、航向信息、風(fēng)浪信息、通過計(jì)算處理輸出控制信號(hào)至動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元5-2，由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元5-2輸出信號(hào)控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)4中步進(jìn)電機(jī)4-3的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以及對(duì)偶側(cè)槳2和推進(jìn)器3的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而使得作業(yè)船能夠以所需要的多種運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)。所述的控制單元5-1和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元5-2安裝在一個(gè)控制盒5-9中，控制盒5-9上安裝有多個(gè)水密接頭5-10，用于伸出連接線，連接推進(jìn)器3、對(duì)偶側(cè)槳2、步進(jìn)電機(jī)4-3以及其他船上控制系統(tǒng)5的構(gòu)成單元，控制盒5-9的底座通過螺栓螺母固定在作業(yè)船中。

所述的岸上監(jiān)控系統(tǒng)6由手持遙控器6-1、計(jì)算機(jī)終端6-2和岸上無線通信單元6-3構(gòu)成。所述的手持遙控器6-1可以實(shí)現(xiàn)無線遙控的功能，當(dāng)作業(yè)船工作需要時(shí)通過手持遙控器6-1以手動(dòng)控制方式操作作業(yè)船的運(yùn)動(dòng)，包括前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等；所述的計(jì)算機(jī)終端6-2用于監(jiān)控作業(yè)船的運(yùn)行狀態(tài)，包括顯示船上控制系統(tǒng)5發(fā)送來的作業(yè)船運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，如航行軌跡、風(fēng)浪信息、障礙物信息、視頻信息等，同時(shí)計(jì)算機(jī)終端6-2用于輔助作業(yè)船的運(yùn)行。必要時(shí)可以通過相關(guān)操作觸發(fā)作業(yè)船的前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向等的控制信號(hào)；所述的岸上無線通信單元6-3用于與船上無線通信單元5-7建立通信，實(shí)現(xiàn)船上控制系統(tǒng)5和岸上監(jiān)控系統(tǒng)6之間的信息傳輸。

參見圖7，本發(fā)明一種湖庫(kù)對(duì)偶變向側(cè)槳自動(dòng)控制作業(yè)船的操作流程圖。該自動(dòng)控制作業(yè)船的操作步驟如下：

步驟1：航行路線的設(shè)定：在出發(fā)前，根據(jù)出船作業(yè)任務(wù)的需求，預(yù)先擬定出發(fā)點(diǎn)和多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，參考作業(yè)區(qū)域的地圖，設(shè)定好作業(yè)船的航行路線，將航行路線信息存入作業(yè)船的船上控制系統(tǒng)5的控制單元5-1中。

步驟2：工作狀態(tài)的檢測(cè)：將作業(yè)船安放在出發(fā)點(diǎn)處，檢查船上各項(xiàng)設(shè)備是否正常運(yùn)行，包括對(duì)偶側(cè)槳2、推進(jìn)器3和船上控制系統(tǒng)5。如果工作正常在開啟工作，如果工作不正常則開展相關(guān)維修。

步驟3：作業(yè)船運(yùn)動(dòng)控制：開啟作業(yè)船的推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2，推動(dòng)作業(yè)船沿著制定好的航行路線前行。在作業(yè)船行進(jìn)過程中，通過船上導(dǎo)航單元5-3實(shí)時(shí)反饋導(dǎo)航信息，通過風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元5-5實(shí)時(shí)獲取作業(yè)船在水面受到的風(fēng)速和水流速度。控制單元5-1根據(jù)預(yù)定航行路線、實(shí)時(shí)導(dǎo)航信息以及風(fēng)浪信息，控制推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2的運(yùn)動(dòng)方向和速度，在風(fēng)浪擾動(dòng)下實(shí)現(xiàn)作業(yè)船前進(jìn)、平推、旋轉(zhuǎn)等多種運(yùn)動(dòng)方式下的高效航行。在航行路線需要轉(zhuǎn)彎的地方，根據(jù)事先計(jì)算好的轉(zhuǎn)向角以及作業(yè)船導(dǎo)航單元5-3實(shí)時(shí)測(cè)量的航向角，通過控制單元5-1計(jì)算作業(yè)船需要轉(zhuǎn)向的實(shí)際角度并據(jù)此輸出信號(hào)控制推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2的推進(jìn)方向和速度。

步驟4：作業(yè)船偏航調(diào)整：設(shè)置一定的閾值范圍t1，在作業(yè)船的運(yùn)行中通過導(dǎo)航單元5-3實(shí)時(shí)反饋?zhàn)鳂I(yè)船的位置信息，檢測(cè)作業(yè)船是否偏離航行路線，若偏離路線則通過控制單元5-1根據(jù)實(shí)際偏離航線的情況控制推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2的工作方式，使作業(yè)船返回航行路線，若未偏離則作業(yè)船繼續(xù)行駛。

步驟5：作業(yè)船避障調(diào)整：設(shè)置一定的閾值范圍t2，在該范圍內(nèi)通過避障單元5-4的超聲波傳感器模塊5-4-1檢測(cè)作業(yè)船的前方是否存在障礙物，若有障礙物則通過調(diào)整推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2的工作方式，小范圍內(nèi)改變航行路線躲避障礙物，若沒有則繼續(xù)行駛。同時(shí)在作業(yè)船運(yùn)行過程中，避障單元5-4中的攝像模塊5-4-2實(shí)時(shí)返回作業(yè)船運(yùn)行時(shí)的視頻信息至岸上監(jiān)控系統(tǒng)6，根據(jù)實(shí)際情況，必要時(shí)通過岸上監(jiān)控系統(tǒng)6中的手持遙控器6-1操作作業(yè)船的運(yùn)行，通過計(jì)算機(jī)終端6-2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示作業(yè)船的運(yùn)行狀態(tài)并根據(jù)實(shí)際需求開展輔助控制。

步驟6：穩(wěn)定狀態(tài)的保持：作業(yè)船行駛至目標(biāo)點(diǎn)處，根據(jù)風(fēng)浪監(jiān)測(cè)單元5-5監(jiān)測(cè)的信息，通過推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2的配合工作，調(diào)整船體姿態(tài)，使作業(yè)船的推進(jìn)力與風(fēng)浪阻力相平衡，從而使作業(yè)船在風(fēng)浪的擾動(dòng)下于目標(biāo)點(diǎn)處保持船體的穩(wěn)定。設(shè)置一定的閾值t3，通過導(dǎo)航單元5-3監(jiān)測(cè)作業(yè)船的位置信息，計(jì)算作業(yè)船與目標(biāo)點(diǎn)的偏差，如果偏差超過閾值則通過控制單元5-1調(diào)整推進(jìn)器3和對(duì)偶側(cè)槳2的工作，使作業(yè)船重返目標(biāo)點(diǎn)處，如果偏差未超過閾值，則繼續(xù)保持船體姿態(tài)。等待作業(yè)船在目標(biāo)點(diǎn)處的作業(yè)完成或者設(shè)定t時(shí)間后，開始前往下一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，直至采樣活動(dòng)結(jié)束，作業(yè)船返航回到出發(fā)點(diǎn)。

最后應(yīng)該說明：本說明書雖然通過具體的實(shí)施方式詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體構(gòu)成，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例的描述范圍，在本專利的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，進(jìn)行的各種修改和替換，都應(yīng)屬于本專利的保護(hù)范圍。