【摘要】水体污染监测机器人在GPS系统的协助下，能够根据预设轨迹实现自动巡航并监测水体污染状况，全天候实时监控污染源。机器人内部搭载污染传感器可检测水体污染状况，并能及时反馈。机器人底部的机械臂可做到水体采样的功能。如发现企业偷排能及时上报环保部门，并对污染源进行现场采样，做到与环保局、公安局有关部门的联网，将机器人拍得的影像资料汇总作为重要证据，有助于惩治违法排污的人。
【关键词】五水共治；多模块；水污染；水下机器人；水体采样；联网
一、“五水共治”简介
五水共治是指治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水这五项。浙江是著名水乡，水是生命之源、生产之要、生态之基。五水共治是一石多鸟的举措，既扩投资又促转型，既优环境更惠民生。水文化的价值在于它让人们懂得热爱水、珍惜水、节约水；进行五水共治，是平安浙江建设的题中核心，直接关系平安稳定、关乎人水和谐，可治理自来水、江水、河水等水流的污染问题。
浙江因水而名、因水而兴、因水而美。抓五水，是由客观发展规律、特定发展阶段、科学发展目的决定的。水是生产之基，什么样的生产方式和产业结构，决定了什么样的水体水质，治水就是抓转型；水是生态之要，气净、土净，必然融入于水净，治水就是抓生态；水是生命之源，老百姓每天洗脸时要用、口渴时要喝、灌溉时要用，治水就是抓民生。可以说，“五水共治”是一举多得的政策，既扩投资又促转型，既优环境更惠民生。
二、市场现状及设备研发的必要性
我们要充分地认识到，节约和保护水资源，实现水资源的可持续利用，任重道远。我国是一个洪涝灾害频繁、水资源短缺、水生态环境脆弱的国家。新中国成立后，我国水利事业发展迅速，有效地促进了经济发展和社会进步，取得了举世瞩目的成就。在对水资源进行开发利用治理的同时，注重水资源的节约和保护工作，基本形成了社会主义现代化建设相适应的水资源开发、利用、管理与保护体系。
我国水污染严重，在全国水质评价调查的700多条重要河流中，90%以上的城市沿河水域都遭到了污染。
中国是一个水资源比较缺乏的国家，并且表现为两种：其一是资源型缺水，其二是水质型缺水。长期以来以点源治理为基础的排污口净化处理，无法有效解决水污染问题，必须从区域和水系的整体出发进行水污染综合防治，才能从根本上控制水污染，解决水质型缺水的问题。
三、设备主体简介
水体污染监测机器人在GPS系统的协助下，能够根据预设轨迹实现自动巡航并监测水体污染状况，全天候实时监控污染源，如发现企业偷排能及时上报环保部门，并对污染源进行现场采样。
该机器人搭载了水下LED照明灯、水下摄影机、GPS定位模块、水体样本采集机械臂、化工污染检测器。大容量的防水电池可以保证机器人作业时的供电量。利用红外线感应和内部芯片处理，可以实现自动躲避障碍物的功能。采用搅拌功能的刀片，可以将水下的水草和杂物进行搅碎，为机器人开辟前行的道路。使用LED灯可以实现水下照明的功能。搭载的水下摄影机可以及时反映水下的环境，并拍照取证。
机器人内部搭载的污染传感器可检测水体污染状况，并能及时反馈。机器人底部的机械臂具有水体采样的功能。使用GPS全球定位系统可以及时发现水下的污染源，做到与环保局、公安局有关部门联网，将机器人拍得的影像资料汇总作为重要证据，这有助于惩治违法排污的人。
采用高强度刚、铝合金、钛合金、复合材料制作机器人。由于污水腐蚀性强，机器人外壳还有一定的抗腐蚀的能力。
四、设备功能简介
（一）自动巡航功能
水体污染监测机器人在GPS定位模块的协助下，能够根据预设轨迹实现自动巡航并监测水体污染状况，全天候实时监控污染源。机器人在内部芯片的处理下，能实现全天候实时监控的功能。特别针对在雨天及深夜不法企业排污的问题，机器人能及时的监控与反馈。
（二）自动躲避障碍功能
通过机器人内部的传感器实现自动躲避障碍的功能。机器人的六通由三个电机控制，在内部控制系统的控制下实现上浮、下潜、左转、右转、前进与后退。机器人的上浮下潜机构使用螺旋桨的正反转实现，由于机器人中部贯穿，这节省了空间，更减轻了机器人自身的重量，使其活动更灵活。
（三）刀片切除水草功能
为了增强水体污染监测机器人对水下的环境适应能力，在水草较多的水域内工作，设计了切除水草功能。使用搅拌电机带动水草切除刀片。
采用串激电机，启动时转矩比较大且转速快，另外刀片也比较锋利，有利于工作。
刀片旋转，把水草及杂物搅碎。水草由于刀片旋转的引力吸进刀网，刀网的尖刺把水草搅碎，在刀网高速运转所产生的离心力的作用下，水草渣飞出随水流漂走。
（四）LED灯照明、水下摄像头拍摄功能
采用进口LED光源，具有寿命长、功耗低、色彩纯正、无污染等显著优点。可长期浸没在水中工作，防护等级高，安全可靠，具有很强的观赏性。另外，还具有很强防腐蚀、抗冲击力强的优点，并且有很好的防水设计，维修简单，安装方便。
使用CCD水下摄像头实现水下摄影摄像的功能。其优点有：体积小重量轻、功耗小、工作电压低、抗冲击与震动、性能稳定、寿命长、灵敏度高、噪声低、动态范围大、响应速度快、有自扫描功能、图像畸变小、无残像。
（五）检测污染功能
化学传感器用于化学测量。化学传感器常用于生产流程分析和环境污染监测。化学传感器在矿产资源的探测、气象观测和遥测、工业自动化、医学上远距离诊断和实时监测、农业上生鲜保存和鱼群探测、防盗、安全报警和节能等各方面都有重要的应用。水体污染监测机器人通过化学传感器对各种化学物质进行污染检测，将污染浓度转换为电信号进行判断是否存在水体污染。
（六）机器人自动水体采集机器臂
当传感器发现到污染源时，机器臂则自动开始作业。通过电动机带动齿轮齿条传动，特定的齿条行驶轨迹，可将机器人底部的隔板释放，呈一定角度。当隔板释放之时，自动行驶平行四边形机构，即水体采集装置自动伸出，进行样本采集。平行四边形机构前端设置了样本采集瓶，推拉式电磁铁控制瓶塞的开合与封闭。当机构伸长作业时，电磁铁打开，即污染物可通过瓶口流入采集瓶中。当平行四边形机构缩回时，则推拉式电磁铁吸合，瓶口封闭，采集工作完成。
（七）GPS模块定位并及时上报污染功能
机器人工作时，GPS模块就开始工作，对地理位置进行监控。当某一区域污染值达到一定范围，则机器人会发出信号。通过GPS定位系统，环保局可以找到受到污染的河段，并进行有效的处理。由于有了GPS系统，监测人员可以知道不法企业是否在雨天或者深夜进行排污。该机器人能做到及时发现，并及时通知到环保局、公安局等有关部门，此外报警功能做到真正的有据可依。水体样本、排污影像、警报信号将成为重要证据，打击到不法企业。利用GPS系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。
五、市场前景及社会效益分析
水体污染监测机器人作为一种新型的水体检测装置，技术优势突出。我国年排放污水总量近600亿吨，其中大部分未经处理直接排入水域。水污染不仅破坏了生态环境，而且使水资源短缺问题更为严重。所以大范围的推广使用水体污染监测机器人将提高人民对保护环境的意识，促进经济从粗犷型到集约型的转换，此外能大大地节约水资源及其他资源。
水体污染监测机器人检测时带有感应装置和卫星通信装置，检测时不会有遗漏之处还将监测信息实时反馈到有关部门。本项目实现后用于实时监测水体质量及企业排放，如发现企业偷排能及时上报环保部门，能有效保障水质，减少由于水体污染带来的经济损失和公共卫生威胁。而人为检测时总会疏忽小型的加工作坊，抑或是在雨天及深夜难以取证调查的时候，最后造成严重的水污染及难以挽回的损失。所以机器人不仅确保了企业生产作业的工业废料污染危害不会波及人类的日常生活，也可以提高社会的效益、促进经济的转型。