CN108072545A - 基于无人机的外挂式水体采集设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机的外挂式水体采集设备，无人机设有用于检测和录像的摄影设备，水体采集设备设在无人机上，水体采集设备包括采样控制电路、电机驱动模块、蠕动泵、软管和采样瓶，采样控制电路采集无人机输出的电平信号，通过电机驱动模块驱动蠕动泵进行采样取水，水体从软管进入采样瓶内。本发明在无人机上设置水体采集设备，取代传统的人工采样，节省人力、物力、财力，还能针对突发事件实现紧急采样工作，具有展开迅速、安全高效的特点。
Description
技术领域
本发明涉及环境检测和采样设备技术领域，特别是指一种基于无人机的外挂式水体采集设备。
背景技术
国内对于无人机的水样采样仍是空白，现仍使用传统的采样方法，传统的水文采样需要工作人员携带采样设备，乘坐渔船到达采样点进行人工采样，渔船使用费用较高，耗时较长，条件限制大。
发明内容
本发明提出一种基于无人机的外挂式水体采集设备，取代传统的人工采样，节省人力、物力、财力，还能针对突发事件实现紧急采样工作，具有展开迅速、安全高效的特点。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于无人机的外挂式水体采集设备，所述无人机设有无人机用于检测和录像的摄影设备，水体采集设备设在所述无人机上，所述水体采集设备包括采样控制电路、电机驱动模块、蠕动泵、软管和采样瓶，所述采样控制电路采集所述无人机输出的电平信号，通过所述电机驱动模块驱动蠕动泵进行采样取水，水体从所述软管进入所述采样瓶内。
进一步的，所述无人机上设有用于调节所述摄影设备角度的可旋转设备。
进一步的，所述水体采集设备还包括按键输入模块和显示模块，所述按键输入模块和所述显示模块均与所述采样控制电路电性连接；所述按键输入模块包括若干用于选择相应规格采水量的按键以及用于清除上一次按键信息的复位键，所述显示模块用于显示采水量。
进一步的，所述按键输入模块包括设定100mL采水量的第一按键、设定250mL采水量的第二按键、设定500mL采水量的第三按键、设定1000mL采水量的第四按键和设定自定义抽水量的第五按键；所述按键输入模块在所述水体采集设备开机后，在所述无人机起飞前，发送采水量设定信息至所述采样控制电路，所述无人机到达采水点后按照采水量设定信息进行采水。
进一步的，还包括无人机遥控器，所述无人机遥控器发送控制信号至所述无人机，控制所述无人机发出电平信号，所述采样控制电路采集该电平信号，判断电平信号的变化是否与设定相符，若是，则进入采样取水模式，否则，继续等待捕获符合设定的电平信号的变化。
进一步的，所述软管包括进水管和出水管，所述进水管的一端和所述出水管的一端分别与所述蠕动泵联通，所述出水管的另一端伸入到所述采样瓶内，所述进水管的另一端设有防漂沉头，没入采水点的水面下方。
进一步的，所述水体采集设备在采样取水之前，冲洗若干次所述进水管，在采样抽水后将所述进水管内的水排出。
进一步的，所述水体采集设备还包括电源、电源电量检测模块和报警模块，所述电源为所述采样控制电路、电机驱动模块和蠕动泵供电，所述电源电路检测模块和所述报警模块与所述电源电性连接。
进一步的，所述电源采用锂离子聚合物电池，所述电源电路检测模块采用电压转换器构成，所述报警模块采用蜂鸣器构成。
本发明的有益效果在于：在无人机上设置水体采集设备，取代传统的人工采样，节省人力、物力、财力，还能针对突发事件实现紧急采样工作，具有展开迅速、安全高效的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于无人机的外挂式水体采集设备的原理框图；
图2为按键输入模块的原理框图；
图3为基于无人机的外挂式水体采集设备的结构示意图。
图中，1-采样控制电路；2-电机驱动模块；3-蠕动泵；4-无人机；5-按键输入模块；6-显示模块；7-电源；8-电源电量检测模块；9-报警模块；10-第一按键；11-第二按键；12-第三按键；13-第四按键；14-第五按键；15-复位键；16-采样瓶；17-进水管；18-出水管；19-防漂沉头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图3所示，本发明提出了一种基于无人机的外挂式水体采集设备，无人机设有用于检测和录像的摄影设备，水体采集设备设在无人机上，水体采集设备包括采样控制电路1、电机驱动模块2、蠕动泵3、软管和采样瓶16，采样控制电路1采集无人机4输出的电平信号，通过电机驱动模块2驱动蠕动泵3进行采样取水，水体从软管进入采样瓶16内。无人机采样监测系统主要是应用于水域(海洋、河流、湖泊、沼泽、湿地)环境监测和采样的中高端旋翼无人机，可以用于环保部门的水文采样监测等工作。该无人机的采样模式可以取代传统的人工采样，节省人力、物力、财力，还能能突发事件能够实现紧急采样工作，具有展开迅速，安全高效的特点。
本发明能够适用于大部分高端无人机。其核心是将无人机4的信号变化作为采样的启动信号，针对客户的需求能够自主选择适用的成熟安全可靠的无人机，具有通用性。
水体采集设备还包括按键输入模块5和显示模块6，按键输入模块5和显示模块6均与采样控制电路1电性连接；按键输入模块5包括若干用于选择相应规格采水量的按键以及用于清除上一次按键信息的复位键15，显示模块6用于显示采水量。具体的，采样瓶16的规格与按键设定的规格相对应。按键输入模块5包括的按键均采用微动开关构成。
通过各个按键设置的采水量均会在显示模块6进行显示，显示模块6采用TFTLCD液晶显示屏构成，其优点为低电压驱动、功耗低、屏幕响应速度10ms。
按键输入模块5包括设定100mL采水量的第一按键10、设定250mL采水量的第二按键11、设定500mL采水量的第三按键12、设定1000mL采水量的第四按键13和设定自定义抽水量的第五按键14；按键输入模块5在水体采集设备开机后，在无人机起飞前，发送采水量设定信息至采样控制电路1，无人机到达采水点后安装采水量设定信息进行采水。具体的，采样瓶16使用统一的25mm口径不同容量的PE瓶或PET瓶，容量有100mL、250mL、500mL、1000mL等。
水体采集设备还包括电源7、电源电量检测模块8和报警模块9，电源7为采样控制电路1、电机驱动模块2和蠕动泵3供电，电源7电路检测模块和报警模块9与电源7电性连接。
电源7采用锂离子聚合物电池，优点超轻超薄、高容量、无漏液且高安全性。电源电量检测模块8采用电压转换器构成，报警模块9采用5V有源蜂鸣器构成。
具体的，水体采集设备包括壳体，采样控制电路1、电源7、电源电量检测模块8和报警模块9均设在壳体内部，按键输入模块5和显示模块6设在壳体的外部，壳体外部还包括电源7开关按钮。
采样控制电路1采用STC89C52构成
电机驱动模块2采用电机驱动H桥构成，
蠕动泵3的吸程大、流速稳定、对水体扰动小，能够在环保领域应用。
无人机上设有用于调节摄影设备角度的可旋转设备。可旋转设备能够带动摄影设备在水平方向上360旋转，也能够在竖直方向上120°俯仰角调节，能够更好地监测和采集被采样地点水面情况和软管的入水情况。
具体的，无人机的起飞和飞行以及停在采水点上空需要无人机遥控器进行遥控，无人机遥控器发送控制信号至无人机，控制无人机4发出电平信号，采样控制电路1采集该电平信号，判断电平信号的变化是否与设定相符，若是，则进入采样取水模式，否则，继续等待捕获符合设定的电平信号的变化。进入采样取水模式指的是根据案件输入模块设定的采水量驱动蠕动泵3进行采水。
本发明进行采样取水的流程具体包括以下步骤：打开水体采样设备的电源开关；利用按键输入模块5设定采水量，装上对应规格的采样瓶16；遥控无人机飞向采水点；将进水管17伸入到水面下；无人机4发出电平信号，开始采样；采样结束后无人机返航。
软管包括进水管17和出水管18，进水管17的一端和出水管18的一端分别与蠕动泵3联通，出水管18的另一端伸入到采样瓶16内，进水管17的另一端设有防漂沉头19，没入采水点的水面下方。
水体采集设备在采样取水之前，冲洗若干次进水管17，在采样抽水后将进水管17内的水排出。
在其他实施例中，还可采样控制电路1集成在无人机芯片里面，能够于无人机通信实现信息交换可以完成更高程度的自动化和更多样化的功能。但是具有更高技术的门槛和稳定性的问题，并需要高资本的投入。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于无人机的外挂式水体采集设备，所述无人机设有用于检测和录像的摄影设备，其特征在于：水体采集设备设在所述无人机上，所述水体采集设备包括采样控制电路、电机驱动模块、蠕动泵、软管和采样瓶，所述采样控制电路采集所述无人机输出的电平信号，通过所述电机驱动模块驱动蠕动泵进行采样取水，水体从所述软管进入所述采样瓶内。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的外挂式水体采集设备，其特征在于：所述无人机上设有用于调节所述摄影设备角度的可旋转设备。
3.根据权利要求1或2所述的基于无人机的外挂式水体采集设备，其特征在于：所述水体采集设备还包括按键输入模块和显示模块，所述按键输入模块和所述显示模块均与所述采样控制电路电性连接；所述按键输入模块包括若干用于选择相应规格采水量的按键以及用于清除上一次按键信息的复位键，所述显示模块用于显示采水量。
4.根据权利要求3所述的基于无人机的外挂式水体采集设备，其特征在于：所述按键输入模块包括设定100mL采水量的第一按键、设定250mL采水量的第二按键、设定500mL采水量的第三按键、设定1000mL采水量的第四按键和设定自定义抽水量的第五按键；所述按键输入模块在所述水体采集设备开机后，在所述无人机起飞前，发送采水量设定信息至所述采样控制电路，所述无人机到达采水点后按照采水量设定信息进行采水。
5.根据权利要求1、2和4任一项所述的基于无人机的外挂式水体采集设备，其特征在于：还包括无人机遥控器，所述无人机遥控器发送控制信号至所述无人机，控制所述无人机发出电平信号，所述采样控制电路采集该电平信号，判断电平信号的变化是否与设定相符，若是，则进入采样取水模式，否则，继续等待捕获符合设定的电平信号的变化。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的外挂式水体采集设备，其特征在于：所述软管包括进水管和出水管，所述进水管的一端和所述出水管的一端分别与所述蠕动泵联通，所述出水管的另一端伸入到所述采样瓶内，所述进水管的另一端设有防漂沉头，没入采水点的水面下方。
7.根据权利要求6所述的基于无人机的外挂式水体采集设备，其特征在于：所述水体采集设备在采样取水之前，冲洗若干次所述进水管，在采样抽水后将所述进水管内的水排出。
8.根据权利要求1所述的基于无人机的外挂式水体采集设备，其特征在于：所述水体采集设备还包括电源、电源电量检测模块和报警模块，所述电源为所述采样控制电路、电机驱动模块和蠕动泵供电，所述电源电路检测模块和所述报警模块与所述电源电性连接。
9.根据权利要求8所述的基于无人机的外挂式水体采集设备，其特征在于：所述电源采用锂离子聚合物电池，所述电源电路检测模块采用电压转换器构成，所述报警模块采用蜂鸣器构成。
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