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【小喵科技】DIY海洋环保篇:监测采样船

【小喵科技】DIY海洋环保篇:监测采样船 KittenBot小喵
2019-12-27
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海洋监测采样船

发表于1分钟前小喵科技
查看:1350回复:135

在陆地环境污染渐渐消失的时候,海洋环境问题却日益严重。海洋是地球上最大的生态系统,一旦海洋生态系统因为环境污染而崩溃,人类也就离毁灭不远了。古往今来,出现过很多海洋保护措施,但是海洋保护问题却没有像陆地环境问题一样日益完善。我们小组对此进行深入分析,并使用喵家软硬件,提出了一种新时代背景下的海洋环境保护方案。




喵家工程师

5分钟前:

我国早在上世纪七八十年代就对海洋进行了治理,基本上构建了具有中国特色的海洋环境保护法律体系。步入二十一世纪以来,寻求海洋可持续发展道路成为了全球共识。国内外无数专家学者投身于海洋环境保护,以中国知网为例,下图为中国知网收录的近五十余年海洋环境污染相关文献数量。从图中我们可以很明显地发现,相关研究越来越多,但是治理效果却迟迟看不到,究竟是哪个环境出了问题呢?

解决方案的提出

基于上文提到的疑问,我们进行深入调查和研究,最后终于找到了海洋环境治理最核心的问题。

海洋环境保护较难起到效果是因为执行力不够,虽然有完善的法律法规,但是却没有人督促执行。陆地环境在所有人眼皮底下,与每个人日常生活息息相关,所以执行力较高。

就像我们很多人都知道海洋保护很重要,但是却没有人清晰明了地知道海洋保护的急迫性,因为没有“亲眼所见”。基于这个核心问题,我们开发了这一套“众筹式海洋水质检测系统”。

它由网络端和数据采集端两部分组成,数据采集端采集海水浊度,酸碱度数据后可将采集的数据以及采集点GPS坐标通过MQTT协议,依托喵家物联网系统共享至全网络。



课前喵讲

NEWS

方案优势

我们将会首先号召沿海地区的居民,制作自己的数据采集端,将自己所在地点的GPS数据上传至喵家服务器,共同构建全球海洋水质地图。

另一方面通过构建全球海洋水质地图活动,让越来越多的人关注海洋环境污染问题,一方面让大家自觉减少环境污染,另一方面让所有人督促海洋环境相关政策的执行。

2.项目适合人群

初高中学生,要有求有Microbit编程基础

3.项目难度

机械搭建:五颗星(需要会三维设计,切割加工等等)

电子接线:三颗星(有多种传感器连接等)

软件编程:四颗星(需要编写IOT端程序)

4.材料准备

  • Microbit 1块

  • Robotbit拓展板 1块

  • TDS水质传感器 1个

  • 电机 2个

  • 舵机 1个

  • 水泵 1个

  • GPS模块 1个

  • 液体温度传感器 1个

  • 浊度传感器 1个

  • NbIOT模块 1个

  • 20*30cm木板 6块

  • 试管 3根

  • 乐高积木 若干

5.工具准备

  • 3D打印机一台

  • 电钻

  • 锯子

  • 螺丝刀

  • 胶枪

6.软件准备

  • Makecode

  • 微信开发者工具

7.项目原理

  1. 运动控制:通过物联网服务器给搭载了NBIOT物联网模块的采样船发送控制信号,控制船上电机转动,进而让船运动到采样地点。

  2. 数据采集:到达采样地点后,在网页端通过物联网服务器给采样船发送采样指令,采样船通过TDS水质传感器检测海水浊度,通过液体温度传感器测量海水温度,GPS测量该点经纬度值,并根据指令使用指定编号试管存储水样。

  3. 数据共享:数据采集完毕后,通过NBIOT模块上传至物联网服务器,网页端解析出经纬度数据后调用地图插件,在地图上标出该点海水浊度,温度。

简单来讲,就是通过物联网控制采样船运动,通过多种传感器采集数据,最后通过物联网标注共享数据。



制作过程——机械搭建

木板切割

拼装船体


船内支架及电机安装


试管支架搭建


试管切换器安装


9.制作过程——电子接线

液体温度传感器接P1引脚,TDS水质传感器接P2引脚,GPS模块的Tx引脚连接Robotbit的P13引脚,NB-IOT模块的Tx,Rx引脚分别连接Robotbit的P14,P15引脚。

10.制作过程——软件编写与调试

11.项目展示视频

https://www.bilibili.com/video/av73724770/?p=1


常见问题和总结


项目难点

GPS驱动库编写

物联网服务器搭建与APP小程序编写

NB-IOT通讯系统搭建

项目的不足与改进

不足:NB-IOT模块联网时信号不稳定,故有时候存在较长延时。

改进:后续改为指定GPS坐标,小船自动行驶到采样点进行采样,运动过程不通过人工控制,从而避免因延时带来的问题。



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物联网系列暂时完结

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