1. 研究目的与意义
现有水质监测系统的缺陷： 在众多造成水质污染的原因中，很重要一点就是当前水质监测系统的数量和覆盖率严重不足。经过调查发现，很大一部分的原因就是成本太高。 目前，水质监测主要由分布在水域中的各个固定监测点完成。但是，由于每个监测点都是固定的，因此每个监测点的监测范围都是有限的。因此，为了覆盖整个水域范围，必须安装一定数量的固定监测点。然而，每个固定监测点都价格不菲，需要配备各种价格昂贵的水质监测传感器。采用移动的导航船，且其路线可控，对水质进行监测，这样一个移动监测点便可以覆盖原来许多固定监测点才能覆盖的面积，大大减少了成本和覆盖率，拥有这样的导航船监测地点就可以随意设定，十分的灵活。
在导航船上携带自动投料施药装置这样一来就可以就增加喷洒面积，不存在喷洒死角，提高喷洒的均匀度达到喷洒效果好，节约用药量的目的，也能提高了工作人员的工作效率。因为整个过程自动化程度比较高，所以操作也简单方便。采用自动导航船投料施药也可以避免工作人员中毒和溺水，总的来说就是使用安全，操作简单，适用于大型池塘湖泊等大型场合养鱼，并且这样的导航船易于推广应用。现在国内当前有两种监测方法。一种是建立多个固定水质监测点，以此形成一个网络。另一种方法是监测人员驾驶船只，携带各种监测设备，现场测量或采样，而无人驾驶自动导航水质监测船在许多方面都有优势，但是国内在该领域发展缓慢，在重要的技术领域几乎是一篇空白，与国外差距较大，因此有必要对自动导航水质监测船进行研究和开发。
2. 国内外研究现状分析
我国的无人船技术相对于当前国外无人船的发展要落后很多，在很多重要的技术领域几乎是一片空白，在技术成熟方面也与国外先进水平之间存在较大的差距。据调研，到目前为止，我国做过无船相关研究与开发的结构寥寥无几。2008年，中国航天科工集团公司和中国气象局大气探测技术中必共同研制成功＂天象一号＂，这是我国第一艘无人海洋监测船。该船重2.30吨，最大长度为6.70米。最大宽度为2.45米，最大高度为3.50米，可选择人工遥控和自主航行两种工作模式，它可实现对海表面水文数据和海面气象条件的测量等功能。此外国内多所高等院校都先后开展了海洋无人平台的开发和研制。2009年，国家海洋局第一海洋研究所在863项目支持下，研发了无人船usbv，主要用于水深测量和抵近观察的。珠海云洲智能科技有限公司研制的mm70自动在线监测船是针对移动式水质在线监测推出的水面机器人产品。该无人船将gps导航定位技术、机器人控制技术、自主导航技术、超声波智能避障技术、3g网络/gprs通信技术与水质测定和监测技术相结合，实现全自动水质采样和监测
美国、日本、荷兰、英国等国家于20世纪70年代开始发展水质监测系统。为了代替人工监测的工作，美国纽约州环保部于1960年首先建立水质监测系统并于1966年安装世界上首台自动水质化学检测器。到1973年，美国已经建立发展了12个水质自动监测网，每个自动监测网由4-15个水质监测分站组成。到1975年，全美各种水质监测站迗到13000个，初步建立了国家水质监测系统。到2002年，美国宾夕法尼亚州的环保部门要求俄亥俄河流域水卫生委员会对州内的阿勒格尼河与莫农加希拉河的水域提供预警监测和开发水质监测系统，现在美国已有了以计算机为主体的、全国性的远程水质自动监测网，并发展了航空及卫星监测技术。
英国asv（autonomous surface vehicles ltd）公司研制了一款无人船cat4000，可用于水质采样和水文环境评估。该水质监测无人船为双体船造型，采用gps进行导航定位。该无人船的动力为电池，在充满化的情况下能够持续运行4小时，必要时，可使用柴油发电机为动力。随后，英国普利茅斯大学开发了用于环境监测的无人船＂springer＂；麻省理工学院开发了＂scout＂该无人船主要用于水声通讯中继任务；葡萄牙巧斯本科技大学开发了用于沿岸防波检测的无人船＂delfim＂；波尔图大学开发了用于水下调查的无人船＂zarco＂；美国密歇根大学开发了用于水深测量的无人船＂bathyboat＂；意大利国家研究理事会智能系统自动化研究所开发了用于海表面水样采集的无人船＂sesamo＂等
3. 研究的基本内容与计划
（1）因为导航船结构简单、智能、效率高，可以实现无人驾驶，适用于渔场、环保等部门，具有广阔的应用前景。对导航船进行改进设计，为研制更完善、性能更稳定的新一代导航船作技术准备，对推动导航船的推广、应用及烟雾机的设计生产做出准备。
（2）要求设计的导航船结构精巧合理，性能稳定可靠，造型优美简捷轻巧，线条流畅，操作方便的基础上。综合运用机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、人机工程学等知识，采用autocad、pro\e等设计和软件设计导航船的结构和外观，包括具体零部件的尺寸、材料和加工方案等。
（3）对导航船的总体结构与功能进行设计，创新性地实现自主行走与路径规划；最后对设计后的导航船进行测试评价。
4. 研究创新点
（1）本课题设计的导航船带有自动投药施药的功能，适用于鱼塘养殖，护理，方便安全，大大减少了工作人员的工作量。
（2）一改传统监测点固定的状态，使用移动平台搭载监测设备，节省了固定监测点的数量，从而降低了成本。
（3）导航船拥有电脑设定路线功能，可根据需求设定需要的路线，节约时间和能量。
