無人船智能水質(zhì)監(jiān)測平臺的總體方案設(shè)計(jì)

1、隨著我國工業(yè)化城鎮(zhèn)化的發(fā)展，水環(huán)境污染情況日益嚴(yán)重，國家在水環(huán)境監(jiān)測治理方面投入了大量人力、物力。在無人化、智能化的時(shí)代背景下，利用移動(dòng)監(jiān)測平臺進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測的思路以成為一個(gè)研完熱點(diǎn)。本文研亢課題來源于企業(yè)項(xiàng)目，通過開發(fā)無人船智能水質(zhì)監(jiān)測平臺，補(bǔ)充國家現(xiàn)有水質(zhì)監(jiān)測方式，是研究水質(zhì)污染的主要出發(fā)點(diǎn)。對無人船智能水質(zhì)監(jiān)測平臺的總體方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過用戶需求及相應(yīng)的技術(shù)研究，設(shè)計(jì)船體結(jié)構(gòu)及功能分區(qū)并開模生產(chǎn)該監(jiān)測平臺所需的人船。結(jié)合電子專業(yè)相關(guān)理論與實(shí)際應(yīng)用，繪制以無人船為載體的水質(zhì)監(jiān)測平臺的單元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。對各個(gè)單元的功能及工作流程做了簡單的闡述，并按照總體設(shè)計(jì)方案別進(jìn)行功能分析、硬件選型、電路

2、設(shè)計(jì)及系統(tǒng)搭建。同時(shí)，為確保水質(zhì)監(jiān)測平臺工作正常及安全性，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電方案，滿足無人船內(nèi)的不同的用電器的用電需求。對船載水質(zhì)采樣系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過用戶需求及相應(yīng)的技術(shù)研究，繪制水質(zhì)采樣系統(tǒng)的工作原理圖。根據(jù)無人船的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水質(zhì)采樣系統(tǒng)的裝置示意圖。按照用戶需求及無人船的自身特性，選取合適的水管、止水閥、水泵、流量計(jì)等裝置，并按照裝置示意圖在無人船上搭建該水質(zhì)采樣系統(tǒng)的裝置。對該裝置的工作流程做簡單論述，并根據(jù)其工作狀態(tài)設(shè)計(jì)水質(zhì)采樣硬件控制電路。對船載水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過用戶需求及相應(yīng)的技術(shù)研究，繪制水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理圖。根據(jù)無人船的船體結(jié)構(gòu)及水質(zhì)監(jiān)測傳感器的

3、相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的裝置示意圖，并按照裝置示意圖在無人船上搭建該水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的裝置，并對該裝置的工作流程做簡單論述。該無人船智能水質(zhì)監(jiān)測平臺在海南大學(xué)東坡湖及臺州市長潭水庫分別進(jìn)行了實(shí)地測試，測試過程中水樣采集與水質(zhì)監(jiān)測功能均按照預(yù)期實(shí)現(xiàn)。研究背景及意義水是地球上生物賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)保持可持續(xù)發(fā)展的首要條件，因此水對于地球生物的生存起著極為重大的意義（謝歡，2006）。盡管地球上水資源覆蓋面積極廣，但71%的水資源是海水資源，無法用于人類的日常生活。能用于人類飲用的淡水資源十分匱乏，僅占全球水資源的3%,所以淡水資源在全球都極其寶貴。我國是一個(gè)淡水資源極其短缺的國

4、家。盡管我國水系發(fā)達(dá)，水資源總量在全球排名前四，但我國人口基數(shù)大，人均淡水資源只有2300立方米。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)區(qū)與城市居住面積迅速增加，生活用水量和工業(yè)用水量也是成倍的增長。使得水資源總量與社會需求量的矛盾日益增加。面對這日益增長的水資源矛盾的同時(shí)，我國水環(huán)境污染情況卻逐年劇增。生活用水污染、工業(yè)廢水污染等情況屢屢發(fā)生。對國民的身體健康產(chǎn)生了極大地威脅的同時(shí)，還嚴(yán)重制約了我國工業(yè)的發(fā)展。長此以往，水環(huán)境污染問題必將成為國家的長治久安的巨大隱患。2000年以來，國家先后將海河、淮河、太湖、遼河、巢湖、滇池、松花江、江口庫區(qū)及上游、黃河中上游、渤海、三峽庫區(qū)及上游等作為水污染治理的

5、重點(diǎn)領(lǐng)域，積極制定有關(guān)規(guī)劃，積極推進(jìn)城鎮(zhèn)污水與垃圾處理項(xiàng)目的建設(shè)，并針對性地開展次級流域、部分區(qū)域治理，將對流域水環(huán)境質(zhì)量的改善發(fā)揮了重要作用（吳宇，2013）。水質(zhì)監(jiān)測作為水環(huán)境保護(hù)的重要舉措，一直是國家環(huán)保部門極其重視的一項(xiàng)工作。2008年，國務(wù)院根據(jù)國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020年）設(shè)立水專項(xiàng)”項(xiàng)目，旨在為監(jiān)控和治理水體污染提供科技支撐（仇保興，2013）。2012年，國務(wù)院又頒布國務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見，要求加強(qiáng)對水質(zhì)監(jiān)測、在線分析等技術(shù)的重視力度，進(jìn)一步加強(qiáng)污染源監(jiān)控，提高對主要污染物的減排力度，提升城鎮(zhèn)污水處理效率，改善主要流域的水質(zhì)和江河湖（庫

6、）區(qū)水體富營養(yǎng)化問題（左其亭，2013）。目前我國水環(huán)境監(jiān)測主要使用以下3種方法：實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測方法、移動(dòng)監(jiān)測方法和自動(dòng)監(jiān)測站監(jiān)測方法。實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測方法需要工作人員在預(yù)先設(shè)定好的采樣點(diǎn)進(jìn)行水樣采集，然后在實(shí)驗(yàn)室對水樣做詳細(xì)的水質(zhì)分析并生成報(bào)告。工作人員前往預(yù)定采樣點(diǎn)的主要方式是租賃船只。主要用于環(huán)保部門周期的水質(zhì)監(jiān)測與環(huán)境變化評估。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于測試的參數(shù)具有較高的準(zhǔn)確性，缺點(diǎn)是需要較長的監(jiān)測周期，監(jiān)測一次將消耗大量人力物力成本，且實(shí)時(shí)性差，對突發(fā)污染事故無法做到準(zhǔn)確預(yù)警。并且工作環(huán)境安全性較差，不利于工作人員的人身安全保障。同時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)不適合信息化管理。水質(zhì)監(jiān)測站監(jiān)測方法是目前在我國廣泛推廣的方

7、法。該方法需要修建專門的監(jiān)測站點(diǎn)，這種監(jiān)測方法的優(yōu)點(diǎn)在于監(jiān)測數(shù)據(jù)精度高，較少受到外部環(huán)境因素的影響。我國各級環(huán)保部門在次用水源地及水庫周邊建設(shè)水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)用于對飲用水源地的水環(huán)境的變比進(jìn)行全天候監(jiān)測。并且各地監(jiān)測站測試數(shù)據(jù)均聯(lián)入政府環(huán)境網(wǎng)站，公民可以通過監(jiān)測網(wǎng)站實(shí)時(shí)查看水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)是需要選址建立監(jiān)測站點(diǎn)，其中的投資成本及設(shè)備維護(hù)產(chǎn)生的成本較大。并且修建的監(jiān)測站會對水域周圍的自然環(huán)境造成一定程度上的破壞，且單個(gè)監(jiān)測站所能監(jiān)測的水域范圍有限，要相對大規(guī)模的水域進(jìn)行監(jiān)測只能增加監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量。移動(dòng)監(jiān)測方法主要用于應(yīng)急移動(dòng)監(jiān)測和周期性水質(zhì)安全巡檢。一種方式是工作人員承載移動(dòng)監(jiān)測船到達(dá)指定現(xiàn)場進(jìn)行

8、對水資源進(jìn)行采集和分析。第二種方式是控制搭載水質(zhì)檢測傳感器的可移動(dòng)平臺，移動(dòng)到指定的水域?qū)λ|(zhì)進(jìn)行采樣并分析。其中移動(dòng)監(jiān)測具有成本低、測量及時(shí)、靈活性好、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)（吳宇，2013X根據(jù)以上環(huán)境監(jiān)測方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，本文設(shè)計(jì)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)將以無人船為載體，使之成為智能無人船移動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測平臺，用于解決傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測方法存在的問題。隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無人化、智能化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)己經(jīng)成為各個(gè)研完方向的研完熱點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，例如將無人機(jī)應(yīng)用在農(nóng)藥噴、電力檢修等領(lǐng)域。而無人船作為水面領(lǐng)域的智能化設(shè)備，無論在軍用還是民用領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。水面無人船（UnmannedSurfaceVe

9、hic1e,USV）是一種可以在海洋環(huán)境下進(jìn)行自主航行，可以完成各種任務(wù)的水面運(yùn)動(dòng)平臺，是一個(gè)涉及智能控制、材料工程、船舶工程、人工智能信息處理等相關(guān)專業(yè)學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)工程（李家良，2012）。無人船具有尺寸小、智能化水平高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在民用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于氣象監(jiān)測、水質(zhì)采樣、水文探測、海事搜救等領(lǐng)域，不僅應(yīng)用前景廣泛，并且提供了一種替代人工在高危環(huán)境下作業(yè)的新型工作模式該無人船智能水質(zhì)監(jiān)測平臺的研發(fā)依托于企業(yè)的橫向項(xiàng)目。該平臺的本質(zhì)是以移動(dòng)監(jiān)測方法為基礎(chǔ)，與無人船的靈活性、水面作業(yè)能力特征相結(jié)合而提出的一種新型水質(zhì)監(jiān)測方式。不同水域的監(jiān)測重點(diǎn)不同，不同地域的水質(zhì)情況變比也不同，所以

10、該監(jiān)測平臺的功能搭建將依據(jù)相關(guān)環(huán)保部門的要求及實(shí)地考察調(diào)研后進(jìn)行總體的方案設(shè)計(jì)。技術(shù)參數(shù)表:名稱型號描述1揄入功莖25W12V京配疊板Z工作電壓18.4%開路電壓22劍3尺寸；2p51口*及mm4.雨量；2.3kg鋰電池（含控制基）1容呈：30Ah之尺寸：26X155*80mm3型量;30kgAIZT-DTUL4G無戰(zhàn)傳崎數(shù)據(jù)傳輸模塊2,900/1600,諛特率30CM152001諭入：12VDC1再貶掘來集模次DT-2002平均功OW浮體生理每祟1最大殍力：50IQ2.尺寸：夕窄7D0rriE,內(nèi)限32Crnm,高度2O0ee1,尺寸t343*343*175mm參參數(shù)水質(zhì)傳感看AhrfT-W

11、4001可選配溶氧.中.導(dǎo)率.注百等痣種等型部2RS-485總線.Mcdtiu而TLJ通訊搟議2.1用戶需求分析首先，該智能水質(zhì)監(jiān)測平臺是為了全面補(bǔ)充環(huán)境監(jiān)測部門現(xiàn)有的監(jiān)測方法。目前監(jiān)測部門己經(jīng)在重點(diǎn)水域搭建了固定監(jiān)測站用以水質(zhì)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。每個(gè)監(jiān)測站都必須按照中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ915-2017（地表水自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（試行）進(jìn)行選址，其選址原則包括建站可行性、監(jiān)測長期性、水質(zhì)代表性、系統(tǒng)安全性及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，從而限制了監(jiān)測站的數(shù)量。但因監(jiān)測站自身是不可移動(dòng)的，所以監(jiān)測范圍有限，且應(yīng)急功能不足。其次，該智能水質(zhì)監(jiān)測平臺應(yīng)能夠提供水質(zhì)采樣功能。除了固定監(jiān)測站點(diǎn)，相關(guān)環(huán)保監(jiān)測部門還

12、需按照國家標(biāo)準(zhǔn)HJ4942009（水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)）的規(guī)定進(jìn)行瞬時(shí)采樣、周期采樣等水質(zhì)采樣方式進(jìn)行人工監(jiān)測。工作人員需利用水質(zhì)監(jiān)測船或水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測車到固定的監(jiān)測地點(diǎn)利用水質(zhì)采樣設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)采樣，并將樣本存儲于水質(zhì)采樣瓶中帶回實(shí)驗(yàn)室做進(jìn)一步的化驗(yàn)并給出相應(yīng)水質(zhì)監(jiān)測報(bào)告。水質(zhì)采樣瓶的材質(zhì)應(yīng)盡量不與水產(chǎn)生作用，例如塑料、不銹鋼等。而在這種傳統(tǒng)的水質(zhì)采樣過程中，工作范圍只能限制在較寬廣水面，每次采樣不僅需要浪費(fèi)大量的人力和財(cái)力，而且工作人員的自身安全也得不到保證。無線傳輸系統(tǒng)無線傳輸系統(tǒng)的主要功能為指令與數(shù)據(jù)的傳輸。在無人船和上位機(jī)之間搭建無線傳輸系統(tǒng)，用以無人船與上位機(jī)之間的指令與數(shù)據(jù)之間的下達(dá)與傳

13、輸=根據(jù)項(xiàng)目標(biāo)書要求，通訊距離的測試值在開闊地段應(yīng)能達(dá)到最大通信距離5公里。同時(shí)，應(yīng)盡量避免使用擁擠頻段，降低無線電信號干擾造成的誤碼、丟包等現(xiàn)象。所以，該監(jiān)測平臺主要利用5.8GHz網(wǎng)橋設(shè)備，采取點(diǎn)對點(diǎn)傳輸模式=該無線傳輸模式通過自適應(yīng)算法確立當(dāng)前的通信頻段，并擇優(yōu)選擇通信鏈路，確保通信的安全性、穩(wěn)定性。通過搭載大功率全向天線保證通信距離的測試值達(dá)到用戶要求。設(shè)前名凈（水*位第商假氧酸諒度電辱率33.85%0.728,76時(shí)075.07rmj水質(zhì)監(jiān)測平臺1）無人船控制單元無人船控制單元的主要功能是接收上位機(jī)下達(dá)的指令并執(zhí)行，收集當(dāng)前智能水質(zhì)監(jiān)測平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)并上傳。無人船控制單元由嵌入式系統(tǒng)

14、構(gòu)成，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、通信模塊、GPS定位模塊、電子羅盤模塊、超聲波避障模塊等。該單元可以實(shí)現(xiàn)無人船的自主巡航功能及人工遠(yuǎn)程遙控功能。通過識別上位機(jī)下達(dá)的指令，該單元將會做出相應(yīng)的行為。該無人船控制單元的的硬件控制電路板的設(shè)計(jì)分為3個(gè)部分。第一部分為控制電路板底板部分，按照繪制的原理圖與PCB圖進(jìn)行加工制作。第二部分是芯片底座及接口部分，將芯片底座與各模塊的接口焊接在電路扳上的相應(yīng)部位。第三部分是各個(gè)功能模塊，將各個(gè)模塊與對應(yīng)的模塊接口鏈接并用玻璃膠打死固定=該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于既可以實(shí)現(xiàn)無人船控制單元的硬件電路功能，又方便日后的功能檢修。圖9為該單元硬件控制板的原理圖，圖10為該單元硬件控制板

15、的PCB設(shè)計(jì)圖，GPS定位模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前無人船的坐標(biāo)信息，該設(shè)計(jì)方案中為保證無人船的航廳地點(diǎn)的準(zhǔn)確性，所以選取了高精度的GPS定位模塊，并且所選模塊的各項(xiàng)參數(shù)均滿足按照項(xiàng)目標(biāo)書的要求。通信模塊主要用于無人船控制單元的內(nèi)部數(shù)據(jù)通信、指令傳遞等。該模塊主要使用核心芯片內(nèi)部通信接口如USART通信接口、12c通信接口等。屬于無人船內(nèi)部通信系統(tǒng)。2）水樣采集單元水樣采集單元又可稱為水質(zhì)采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以方便用戶隨時(shí)采集待測水質(zhì)水源的水樣并且智能化。其根本目的在于通過無人船智能水質(zhì)監(jiān)測平臺的自主控制實(shí)現(xiàn)水樣采集，從而降低水質(zhì)采樣的人力成本，提高工作人員的人身安全及工作效率。根據(jù)項(xiàng)目投標(biāo)書的要求，

16、該監(jiān)測平臺需要有獨(dú)立的采樣通道，采集的水樣可以存儲在指定的采樣瓶中。在水樣的采集過程中不僅可以規(guī)定采集水樣的水量，同時(shí)也可以等比例混合采樣。每個(gè)采水瓶的容量為1L,需要在該監(jiān)測平臺上裝載12個(gè)采樣瓶，其材質(zhì)必須符合國家相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于水樣采集單元的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)將在本論文第三章節(jié)重點(diǎn)介紹。3）水質(zhì)監(jiān)測單元水質(zhì)監(jiān)測單元的主要功能是利用水質(zhì)監(jiān)測傳感器，對待測水域的水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測并將結(jié)果通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)上傳至上位機(jī)上是實(shí)時(shí)顯示。水質(zhì)監(jiān)測單元所選用傳感器如圖14所示.分別為電導(dǎo)率在線分析儀、溶解氧在線分析儀、藍(lán)綠藻在線分析儀、水中油在線分析儀、葉綠素A在線分析儀、濁度在線分析儀、氨氮在線分析儀

17、。湖泊河道水庫HY-KZ300多參數(shù)水質(zhì)控制器華誼環(huán)保rrHf/ANHAO傳感器選型在用戶項(xiàng)目投標(biāo)書中明確規(guī)定，該水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)需要監(jiān)測以下9項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)：溫度、PH值、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、氨氮、藍(lán)綠藻、葉綠素a、水中油為在無人船智能水質(zhì)監(jiān)測平臺上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的水質(zhì)監(jiān)測功能，我們將選擇以下的水質(zhì)監(jiān)測傳感器探頭進(jìn)行安裝并使用。（1）投入式溶解氧傳感器溶解氧指溶解在水中的分子態(tài)氧，通常記作D0,用每升水中氧的毫克數(shù)和飽和百分率表示。設(shè)計(jì)方案依據(jù)國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ506-2009（水質(zhì)溶解氧的測定電化學(xué)探頭法）和國家環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T99-2003（溶解氧（DO）水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求）選定了工業(yè)

18、級在線溶解氧傳感器探頭，該探頭內(nèi)置溫度傳感器可以實(shí)時(shí)提供溫度補(bǔ)償。該傳感器探頭的采用膜電極原理，輸出RS485信號，具有較強(qiáng)抗干擾性，可傳輸距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸采用Modbus通信協(xié)議，可與其他設(shè)備集成和組網(wǎng)。因此，在本設(shè)計(jì)方案中我們選擇該傳感器（2）投入式電導(dǎo)率傳感器電導(dǎo)率指物體的導(dǎo)電能力，液體的電導(dǎo)率等于液體內(nèi)各種離子的電導(dǎo)率之和，也以變相衡量液體中離子的總數(shù)6設(shè)計(jì)方案依據(jù)國家環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T97-20035無人船智能水質(zhì)監(jiān)測平臺的設(shè)計(jì)與開發(fā)（電導(dǎo)率水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求）選定了工業(yè)級在線電導(dǎo)率傳感器探頭，該探頭內(nèi)置溫度傳感器可以實(shí)時(shí)提供溫度補(bǔ)償。該I專感器探頭的采用電導(dǎo)池法，輸出RS

19、485信號，具有較強(qiáng)抗干擾性，可傳輸距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸采用Modbus通信協(xié)議，可與其他設(shè)備集成和組網(wǎng)。因此，在本設(shè)計(jì)方案中我們選擇該傳感器。（3）投入式氨氮傳感器氨氮（NH4N）以游離氨（NH3）和鏤離子（NH4十）形式存于水中，兩者的組成取決于水的PH值。設(shè)計(jì)方案依據(jù)國家環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T1012003（氨氮水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求），HJ/T962003（PH水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求），國家標(biāo)準(zhǔn)GB692086（水質(zhì)PH值的測定玻璃電極法）選定了工業(yè)級在線氨氮傳感器探頭，該探頭內(nèi)置溫度、PH值和K離子傳感器可以通過多參數(shù)補(bǔ)償算法，提高傳感器的精度。該傳感器探頭的采用離子電極原理，輸出RS

20、485信號，具有較強(qiáng)抗干擾性，可傳輸距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸采用Modbus通信協(xié)議，可與其他設(shè)備集成和組網(wǎng)。因此，在本設(shè)計(jì)方案中我們選擇該傳感器同時(shí)獲取氨氮與PH值兩項(xiàng)參數(shù)。2.6.2RS232接口由于管腳GS-89芯片的輸出電平為TTL電平，不能直接與嵌入式主控板相連，因此需要將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平，通過RS232接口向主控板發(fā)送GPS定位信息。同時(shí)無線模塊也需要通過RS232接口與主控板相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。由于TMS320F28035的串口資源有限，因此通過TMS320F28035的一個(gè)GPIO端口PAI控制CD4051模擬開關(guān)，用于選通無線模塊和GPS模塊，這樣無線模塊和GPS模塊便能共用一個(gè)RS232接口。由于GPS模塊只對外輸出GPS信息而不接收信息，因此CD4051僅用于選通無線模塊和GPS模塊的輸出端口。2.7 超聲波模塊超聲波測距的原理非常簡單，在以空氣為介質(zhì)的情況下，超聲波的傳播速度是已知的，超聲波被發(fā)射出后，遇到障礙物就被反射回來，而超聲波在發(fā)射到反射回來的時(shí)間是可以測量的，計(jì)算超聲波傳播速度和時(shí)間乘積的一半即為測量點(diǎn)到障礙物的距離。測距任務(wù)開始后，需要為Trig提供一個(gè)10us以上的脈沖信號，以觸發(fā)模塊內(nèi)部發(fā)出8個(gè)40kHz的電平，然后檢測是否有回波信號。當(dāng)檢測到有回波信號后，則由Ech