CN105910850A - 空气动力采样船及其采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了空气动力采样船及其采样方法，包括船体，船体上设有无线接收发射装置、微控制器、GPS装置、三轴加速度传感器、采样装置、2个空气螺旋桨、电机和电源，GPS装置、三轴加速度传感器、采样装置、电机分别由微控制器控制，配设遥控器通过无线接收发射装置与微控制器进行信息交互。与现有技术相比，本发明的有益效果是：自动化设备代替人工亲自进行采样工作，减小了采样船的体积，节省人力、物力和财力，同时也扩大了应用范围；不会扰乱水下生态，减少了水体污染，采样结果更加原始；还解决了船体在浅水区被水草缠住的问题。

Description

空气动力采样船及其采样方法

技术领域

本发明属于环保测量设备技术领域，涉及空气动力采样船及其采样方法。

背景技术

随着社会发展，环境问题越来越受到人们的重视，水质环境更是与人们的健康生活密切相关。因此，定期对水体进行采样检测是水质安全的保障。传统的水质采样大多是工作人员亲自乘船采样，耗费人力，且对船体要求大。目前已有的专利已经实现了采样船的自动化采样，但仍然使用的是水下螺旋桨，螺旋桨直接与水体接触，破坏了水下的生态，使得提取的水质不再原生态，同时机油不可避免的污染了水质。如果在浅滩或是水草密集的地方很有可能被困住，从而影响了工作的正常进行。改进过的专利虽然实现了空气动力采样，但技术较为复杂，难以应用到实际生活。

发明内容

本发明需要解决的问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种能够在不扰乱水下环境的情况下对水体进行多次采样的空气动力采样船及其采样方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

空气动力采样船及其采样方法，包括船体，船体上设有无线接收发射装置、微控制器、GPS装置、三轴加速度传感器、采样装置、2个空气螺旋桨、电机和电源， GPS装置、三轴加速度传感器、采样装置、电机分别由微控制器控制，配设遥控器通过无线接收发射装置与微控制器进行信息交互，空气螺旋桨分别设于船体的两侧，分别由2个电机驱动，船体的舱内设有采样存储仓，采样存储仓内设有存储罐，采样装置包括采样泵，采样管，伸缩控制器，金属波纹管和套管，金属波纹管的一端置于套管内，通过伸缩控制装置控制伸入或提出水下，金属波纹管的另一端与采样泵连接，采样泵与采样管连接，采样管的出水口对准存储罐。

伸缩控制装置包括齿轮、金属波纹管上设置的锯齿、用于收纳金属波纹管的容器和引水管，引水管一端与金属波纹管相连，另一端与采样泵连接，齿轮与金属波纹管上的锯齿的相契合，齿轮通过步进电机驱动转动。

采样存储仓包括传送带，传送带由步进电机驱动，存储罐依次摆放在传送带，采样泵采集到一定量样本停止本次采样后，传送带移动一个存储罐的距离。

2个空气螺旋桨分别由2个直流电机驱动，2个直流电机驱动同时正转，船体前进；同时反转，船体后退；前进时，左侧转速大于右侧，采样船右转；右正转速大于左侧，采样船左转。

电源采用太阳能电池板，设有多种输出接口。

金属波纹管的入水端设有过滤装置。

船体的前端和后端均设有超声波避障装置，超声波避障装置检测到障碍物时，超声波避障装置将信号传送给微控制器控制，微控制器通过无线接收发射装置将报警信号发给遥控器，船体根据微控制器内约预设的程序或操作者对遥控器的控制自动绕行或手动绕行。

采样装置设于船头或船尾。

空气动力采样船的采样方法，包括以下步骤：

第一步、将空气动力采样船放入采样水域，采样人员通过遥控器远程操控其前进、后退及转向，并通过遥控器观察船体的运行路线；

第二步、到达指定地点时，采样人员发出指令，采样泵开始工作，按照遥控器设定的采样深度，金属波纹管下潜到相应的深度后，采样人员发出采样指令，开始自动采样；

第三步、此时第一个存储罐正对采样管的出水口，当第一次采样结束，采样泵停止工作，微控制器自动给驱动传送带的电机发出指令，使其向前移动一个采样罐的距离；

第四步、若对同一地点不同深度进行采集，通过遥控器再次设定采样深度即可；

第五步、采样结束后，伸缩控制器提出金属波纹管，继续去下一个采样点进行采样或返航。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：自动化设备代替人工亲自进行采样工作，减小了采样船的体积，节省人力、物力和财力，同时也扩大了应用范围；另外，采用空气动力螺旋桨，避免了传统螺旋桨与水体接触的问题，不会扰乱水下生态，减少了水体污染，采样结果更加原始；此外，利用空气动力技术的采样船，还解决了船体在浅水区被水草缠住的问题；采用传送带式的存储仓，采取的样本依次摆放在传送带上，不会造成混淆，实现了多次采样；电源采用太阳蓄能电池，下水之前已经充电完毕，整个采样过程中边放电，边充电，不会出现电源电量不足，采样船无法返回的情况。

附图说明

图1是空气动力采样船及其采样方法的工作原理图；

图2是空气动力采样船及其采样方法的结构示意图；

图3是伸缩控制装置的结构示意图。

其中，1-船体，2-空气螺旋桨，4-套管，5-金属波纹管，6-伸缩控制装置，7-采样泵，8-采样管，9-超声波避障装置，12-采样装置，13-采样存储仓，14-遥控器，15-齿轮，16-锯齿，17-容器，18-引水管。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-3所示，空气动力采样船及其采样方法，包括船体1，船体1上设有无线接收发射装置、微控制器、GPS装置、三轴加速度传感器、采样装置12、2个空气螺旋桨2、电机和电源， GPS装置、三轴加速度传感器、采样装置12、电机分别由微控制器控制，配设遥控器14通过无线接收发射装置与微控制器进行信息交互，空气螺旋桨2分别设于船体1的两侧，分别由2个电机驱动，船体1的舱内设有采样存储仓13，采样存储仓13内设有存储罐，采样装置12包括采样泵7，采样管8，伸缩控制器，金属波纹管5和套管4，金属波纹管5的一端置于套管4内，通过伸缩控制装置6控制伸入或提出水下，金属波纹管5的另一端与采样泵7连接，采样泵7与采样管8连接，采样管8的出水口对准存储罐。

伸缩控制装置6包括齿轮15、金属波纹管5上设置的锯齿16、用于收纳金属波纹管5的容器17和引水管18，引水管18一端与金属波纹管5相连，另一端与采样泵7连接，齿轮15与金属波纹管5上的锯齿16的相契合，齿轮15通过步进电机驱动转动。

采样存储仓13包括传送带，传送带由步进电机驱动，存储罐依次摆放在传送带，采样泵7采集到一定量样本停止本次采样后，传送带移动一个存储罐的距离，即下次采取新的样本时，用过的存储罐已经被移走，空存储罐到达出水口位置，实现多次取样。

2个空气螺旋桨2分别由2个直流电机驱动，2个直流电机驱动同时正转，船体1前进；同时反转，船体1后退；前进时，左侧转速大于右侧，采样船右转；右正转速大于左侧，采样船左转。

电源采用太阳能电池板，设有多种输出接口。

金属波纹管5的入水端设有过滤装置。

船体1的前端和后端均设有超声波避障装置9，超声波避障装置9检测到障碍物时，超声波避障装置9将信号传送给微控制器控制，微控制器通过无线接收发射装置将报警信号发给遥控器14，船体1根据微控制器内约预设的程序或操作者对遥控器14的控制自动绕行或手动绕行。

采样装置12设于船头或船尾。

空气动力采样船的采样方法，包括以下步骤：

第一步、将空气动力采样船放入采样水域，采样人员通过遥控器远程操控其前进、后退及转向，并通过遥控器观察船体的运行路线；

第二步、到达指定地点时，采样人员发出指令，采样泵开始工作，按照遥控器设定的采样深度，金属波纹管下潜到相应的深度后，采样人员发出采样指令，开始自动采样；

第三步、此时第一个存储罐正对采样管的出水口，当第一次采样结束，采样泵停止工作，微控制器自动给驱动传送带的电机发出指令，使其向前移动一个采样罐的距离；

第四步、若对同一地点不同深度进行采集，通过遥控器再次设定采样深度即可；

第五步、采样结束后，伸缩控制器提出金属波纹管，继续去下一个采样点进行采样或返航。

该空气动力采样船及其采样方法的工作原理是：

在岸边放下空气动力采样船及其采样方法后，采样人员即可通过遥控器14远程操控其运行；因为船体1上装有GPS定位装置以及三轴加速模块，所以可以通过遥控器14直观的看到船体1的运行路线；采样人员发出指令，控制电机驱动空气螺旋桨2正转，船体1前进；可通过控制左右电机的速度，使船体1转向；在行驶的过程中，若超声波避障装置9检测到船体1前方有障碍物，会在遥控器14上发出警告，操作人员可选择自动绕行或是手动绕行。当到达指定地点时，采样人员发出指令使采样泵7开始工作。通过给出设定的采样深度，采样水管下潜到相应的深度后，采样人员发出采样指令，即可实现自动采样。此时第一个存储罐正对采样管8的出水口，当第一次采样结束，即采样泵7停止工作，微控制器会自动给传送带的步进电机发出一个指令，使其向前移动一个采样罐的距离。若对同一地点不同深度进行采集，可通过遥控器14再次设定采样深度即可。采样结束后，提出金属波纹管5，继续去下一个采样点进行采样，提出的金属波纹管5会被收到一个收纳盒中。整个采样过程中，太阳能电池板一直在充电，避免了电量不足无法返回的情况。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：自动化设备代替人工亲自进行采样工作，减小了采样船的体积，节省人力、物力和财力，同时也扩大了应用范围；另外，采用空气动力螺旋桨，避免了传统螺旋桨与水体接触的问题，不会扰乱水下生态，减少了水体污染，采样结果更加原始；此外，利用空气动力技术的采样船，还解决了船体在浅水区被水草缠住的问题；采用传送带式的存储仓，采取的样本依次摆放在传送带上，不会造成混淆，实现了多次采样；电源采用太阳蓄能电池，下水之前已经充电完毕，整个采样过程中边放电，边充电，不会出现电源电量不足，采样船无法返回的情况。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.空气动力采样船，包括船体，其特征在于：船体上设有无线接收发射装置、微控制器、GPS装置、三轴加速度传感器、采样装置、2个空气螺旋桨、电机和电源， GPS装置、三轴加速度传感器、采样装置、电机分别由微控制器控制，配设遥控器通过无线接收发射装置与微控制器进行信息交互，空气螺旋桨分别设于船体的两侧，分别由2个电机驱动，船体的舱内设有采样存储仓，采样存储仓内设有存储罐，采样装置包括采样泵，采样管，伸缩控制器，金属波纹管和套管，金属波纹管的一端置于套管内，通过伸缩控制装置控制伸入或提出水下，金属波纹管的另一端与采样泵连接，采样泵与采样管连接，采样管的出水口对准存储罐。

2.根据权利要求1所述的空气动力采样船，其特征在于：伸缩控制装置包括齿轮、金属波纹管上设置的锯齿、用于收纳金属波纹管的容器和引水管，引水管一端与金属波纹管相连，另一端与采样泵连接，齿轮与金属波纹管上的锯齿的相契合，齿轮通过步进电机驱动转动。

3.根据权利要求1所述的空气动力采样船，其特征在于：采样存储仓包括传送带，传送带由步进电机驱动，存储罐依次摆放在传送带，采样泵采集到一定量样本停止本次采样后，传送带移动一个存储罐的距离。

4.根据权利要求1所述的空气动力采样船，其特征在于：2个空气螺旋桨分别由2个直流电机驱动，2个直流电机驱动同时正转，船体前进；同时反转，船体后退；前进时，左侧转速大于右侧，采样船右转；右正转速大于左侧，采样船左转。

5.根据权利要求1所述的空气动力采样船，其特征在于：电源采用太阳能电池板，设有多种输出接口。

6.根据权利要求1所述的空气动力采样船，其特征在于：金属波纹管的入水端设有过滤装置。

7.根据权利要求1所述的空气动力采样船，其特征在于：船体的前端和后端均设有超声波避障装置，超声波避障装置检测到障碍物时，超声波避障装置将信号传送给微控制器控制，微控制器通过无线接收发射装置将报警信号发给遥控器，船体根据微控制器内约预设的程序或操作者对遥控器的控制自动绕行或手动绕行。

8.根据权利要求1所述的空气动力采样船，其特征在于：采样装置设于船头或船尾。

9.根据权利要求1所述的空气动力采样船的采样方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、将空气动力采样船放入采样水域，采样人员通过遥控器远程操控其前进、后退及转向，并通过遥控器观察船体的运行路线；

第二步、到达指定地点时，采样人员发出指令，采样泵开始工作，按照遥控器设定的采样深度，金属波纹管下潜到相应的深度后，采样人员发出采样指令，开始自动采样；

第三步、此时第一个存储罐正对采样管的出水口，当第一次采样结束，采样泵停止工作，微控制器自动给驱动传送带的电机发出指令，使其向前移动一个采样罐的距离；

第四步、若对同一地点不同深度进行采集，通过遥控器再次设定采样深度即可；

第五步、采样结束后，伸缩控制器提出金属波纹管，继续去下一个采样点进行采样或返航。