# 基于NB-IOT的无人水质监测船

**Repository Path**: nanxiangziimwork/NB-IOT_ship

## Basic Information

- **Project Name**: 基于NB-IOT的无人水质监测船
- **Description**: 基于NB-IOT的无人水质监测船
团队：Magic_β
- **Primary Language**: C
- **License**: GPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 34
- **Forks**: 9
- **Created**: 2023-07-20
- **Last Updated**: 2025-07-22

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 基于NB-IOT的无人水质监测船

#### 1.项目介绍
 **项目名称：基于NB-IOT的无人水质监测船** 

随着城市化的扩大和工业化的发展，部分水体受到严重污染，相关部门需要对水域开展质量监测，以实施有效监管。此外，养殖业的迅猛发展需要养殖户能够对养殖环境进行监测，以保证水质的安全提高养殖质量。为提高水质监测的智能化水平，本团队设计一款无人水质监测小船,以小船为载体，在 **实时操作系统 **FreeRTOS****  上搭载  ****STM32L4** 系列的MPU芯片** ，结合各种传感器和数据传输模块，能够对多种水质开展有效监测。 

**系统具有以下的功能和特点** ：
本项目的NB-IoT物联网水质监测船旨在搭建一套能够自主行驶至指定/固定区域，实时监测水体质量并传输水质数据至物联网云平台，并能够返航的装置。以下是根据需求分析规划的各种功能：

1.供电方式：为节省能源，监测船采用太阳能锂电池进行供电

2.运动控制：能够实现无人船的前行、后退、左转、右转和停止等。

3.实时监测：系统能够实时监测水体的温度、PH值、溶解氧、TDS、浑浊度等参数，并能够录入、存储和追踪相应数据。

4.自主巡航：基于北斗或GPS导航，设置预定路径、避障算法等，实现船只从起始点出发自主巡航目的区域采集水质并自主返航。
 
5.通信功能：基于云通信技术实现水质监测数据和船体位置的远程传输，保证监测设备的正常运作并实现对水质参数的实时监控。

6.遥控技术：为了确保无人船航行的可靠性，避免意外情况发生，船体的运动控制系统采用双模控制，除了自主巡航外，还需要通过2.4GHz进行远程遥控。

7.数据管理：该系统可以对收集到的水质数据进行分类、整理和存储，方便后续的数据查询和分析。

8.数据分析：系统能够对水质数据进行分析，找出水体质量变化的趋势和规律，为相关政策制定提供依据。

9.历史数据查询功能：系统可以查询存储的水质历史数据，此功能可方便人员进行数据对比和趋势掌握。

10.告警功能：当水体参数数据超出预设标准或临界值时，系统能够及时发出警报，提示操作人员进行处理。

可视化监控：系统将水质监测数据通过图表、曲线等方式以直观形式展示，可追踪水体质量变化的趋势，同时能够通过图查看无人船的实时位置。

 **项目荣誉** ：2023全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛一等奖

视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1BX4y1W7ng/?pop_share=1&vd_source=77a842124c1427142ddee69aafddbc90

 **全景图** 
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 **设计思路图** 

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 **系统架构图** 

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 **代码架构图** 

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### 2.技术规格
系统以STM32F405为控制核心，感知层通过TDS传感器，浊度传感器，水温传感器，PH传感器采集相应水质数据，HMC5883L电子罗盘模块用来获取船体航线角，可配合BC20北斗/GPS定位模块实现航线控制与自动巡航。传输层采用NB-IoT技术连接基站，并通过MQTT协议实现船体与华为云平台及小程序之间的数据传输。软件上系统搭载FreeRTOS实时操作系统，通过航向角的PID控制和卡尔曼滤波器抑制GPS漂移实现了自动导航和返航，并基于贪心算法规划多点水质采集的最短路径。

- 尺寸：60x20cm
- 重量：1.3KG
- 巡航速度：1m/s-3m/s
- 最大航行时间：≥ 30分钟
- 搭载传感器类型：pH，TDS，水温，光照，海拔，环境湿度，环境温度
- 通信方式：2.4GHz, NB-IOT, 4GLTE
- 电池容量：5400mAh
- 工作温度范围：-10~+70℃

### 3.安装教程

详情请参阅[wiki](https://gitee.com/nanxiangziimwork/NB-IOT_ship/wikis/pages)


### 4.应用领域

水域环境监测：湖泊、河流、水库等水域的水质监测和环境保护。
水产养殖监测：对水产养殖池塘、渔场的水质进行实时监测，确保鱼类健康成长。
水利工程检测：对水利工程建设中的水质进行监测，保证工程质量和环境安全。
环境监测研究：科研机构可利用无人水质监测船进行水质监测研究，为环境保护提供科学依据。