CN108645670A - 一种水质采样器及无人船 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水质采样器，具有外壳体，所述外壳体上安装有采水结构，所述采水结构包括至少一个导管动滑轮、竖直驱动部件、采水管以及配重块；所述导管动滑轮安装在所述竖直驱动部件上，并基于所述竖直驱动部件可在竖直方向上运动；所述采水管的第一端固定连接在所述外壳体上，第二端绕所述导管动滑轮与所述配重块连接并垂直于水平面；所述导管动滑轮支撑所述采水管。本发明还公开了一种包括上述水质采样器的无人船。本发明通过导管动滑轮支撑采水管上下运动，从而实现采水管的下放及收回；由于采水管在配重块的作用下始终绷直，并且采水管在收放过程中不需要盘卷，因此避免了可能发生的夹管问题。
Description
技术领域
本发明涉及水质工程领域，特别涉及一种水质采样器。本发明还涉及一种无人船。
背景技术
环境问题日益得到人们的关注，其中水污染是环境问题中的一个重要部分。
在处理水污染的过程中，对水质进行检测是必不可少的环节，而水样的采集是水质检测中的关键的一步。由于传统的人工水样采集效率低，采集的水样质量不稳定，因此人工水样的采集的方式逐渐被淘汰。随着科技的发展，无人船采集水样的方式出现，越来越多的机构开始使用无人船对河流等水域进行水样采集。
目前，无人船的水质采样器采用舵机带动卷盘正转或者反转的方式来实现采水软管的收放作业，但是由于软管在收放过程中处于松弛状态，并且软管本身的材质带有部分粘性，舵机带动卷盘收放采水软管时会经常性的出现夹管现象，导致舵机卡死并烧坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种水质采样器，在收放采水管时不会发生夹管；本发明的另一目的是提供一种包括上述水质采样器的无人船。
为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种水质采样器，具有外壳体，所述外壳体上安装有采水结构，所述采水结构包括至少一个导管动滑轮、竖直驱动部件、采水管以及配重块；
所述导管动滑轮安装在所述竖直驱动部件上，并基于所述竖直驱动部件可在竖直方向上运动；
所述采水管的第一端与所述外壳体固定连接，第二端绕所述导管动滑轮与所述配重块连接并垂直于水平面；所述导管动滑轮支撑所述采水管。
优选地，所述竖直驱动部件包括步进电机、丝杠和丝杠滑块；
所述步进电机的输出端与竖直设置的所述丝杠的一端连接，可带动所述丝杠径向旋转；
所述丝杠设置有所述丝杠滑块，所述丝杠滑块固定安装有所述导管动滑轮。
优选地，所述丝杠滑块上安装有连接板，所述连接板安装有横向分布的两个所述导管动滑轮；
所述外壳体上设置有导管定滑轮，所述导管定滑轮与两个所述导管动滑轮位于同一竖直面，并与两个所述导管动滑轮大体成倒三角分布；
所述采水管的第二端依次绕一个所述导管动滑轮的顶部，所述导管定滑轮的底部以及另一个所述导管动滑轮的顶部与配重块连接。
优选地，所述外壳体包括安装板，所述安装板设置有两个竖条通槽；
所述连接板通过两根连杆分别与两个所述的导管动滑轮连接，所述连杆穿过所述竖条通槽并与所述安装板垂直；
所述导管定滑轮固定安装在所述安装板上。
优选地，所述导管定滑轮与两个所述导管动滑轮成等腰倒三角分布。
优选地，所述竖直驱动部件包括传送机和滑轮安装件；
所述传送机竖直设置；所述滑轮安装件固定设置在所述传送机的传送带上；所述导管动滑轮固定安装在所述滑轮安装件上。
优选地，所述步进电机的驱动器、控制器、电子开关及配电板集中设置在一块电路板上。
优选地，具有至少2个用于控制水样流通的电磁水阀。
优选地，所述采水管的第一端固定连接在所述外壳体的底侧。
本发明第二方面还提供了一种无人船，包括上述第一方面提供的任一种水质采样器。
本发明提供了一种水质采样器，具有安装在外壳体上的采水结构，采水结构的采水管的第一端与水质采样器外壳体固定连接，第二段绕导管动滑轮与配重块连接，并由于配重块的重力作用，采水管始终保持绷直状态，其第二端被拉直朝下并大体垂直于水平面；导管动滑轮安装在竖直驱动部件上，并能基于竖直驱动部件在竖直方向上运动；由于导管动滑轮支撑着绕在其上的采水管，且采水管的第一端固定不动，因此采水管的第二端能够随着导管动滑轮的竖直运动相应的向下伸出或者向上收起；在导管动滑轮向下运动时，采水管的第二端向下伸出，在导管动滑轮向上运动时，采水管的第二端向上收起，从而实现了采水管的收放。
采用可竖直运动的导管动滑轮支撑采水管从而实现采水管收放的方式，采水管在配重块的作用下始终保持绷直，并且采水管的收放不存在将采水管盘卷的过程，因此避免了可能发生的夹管的问题。
在一种优选的实施例中，所述竖直驱动部件为步进电机和丝杆配合形成的结构，步进电机的输出端与竖直设置的丝杠的一端连接，从而可以带动丝杠绕其中心轴旋转；丝杠上设置有丝杠滑块，丝杠滑块上固定安装导管动滑轮。可见，在步进电机转动时，可以将步进电机的转动转换为丝杠滑块竖直方向的运动，从而带动导管动滑块的竖直运动。由于步进电机可以通过步进电机控制器控制步进电机的正反转，还可以设定步进电机的转速和转动的圈数，配合丝杠，能够实现对导管动滑轮的竖直运动的精准控制，从而可以精准定位采水管采水水层深度。
附图说明
图1为本发明提供的一种实施例中的水质采样器的结构示意图；
图2为本发明提供的一种实施例中的水质采样器的部分结构示意图；
图3为本发明提供的一种实施例中的水质采样器的另一结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种水质采样器，在收放采水管时不会发生夹管；本发明还提供了一种包括上述水质采样器的无人船。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1、图2以及图3，图1为本发明提供的一种实施例中的水质采样器的结构示意图；图2为本发明提供的一种实施例中的水质采样器的部分结构示意图；图3为本发明提供的一种实施例中的水质采样器的另一结构示意图。
水质采样器通常具有一个外壳体8，水质采样器的众多部件均可以安装在外壳体8上，形成结构上的互相配合，同时外壳体8还可以对内部的部件起到一定的保护作用。
水质采样器的蠕动泵6便通常设置在外壳体8内，在本实施例中，蠕动泵是安装在外壳体8的顶部位置，当然，具体的安装位置可以根据实际情况进行布局，在此不做具体的限定。
蠕动泵6可以实现抽水的功能，因此其进水端应当与采水管3连接，从而实现通过采水管3实现对水样的抽取；蠕动泵6的另一出水端可以与软管接头7连接，软管接头7可以对抽取的水样形成多个分支，进一步的，软管接头7可以与电磁水阀9的一端连接，而电磁水阀9的另一端可以与采样瓶10连接。
可以理解的是，软管接头7由于起到分流的作用，因此具有多个出水口，与此对应的，可以设置数量对应的电磁水阀9与软管接头7的出水口对接，比如在本实施例中，软管接头7具有一个进水口与五个出水口，五个出水口分别对应五个电磁水阀9；同时，也可以设置多个采样瓶10，每个采样瓶10可以对应一个电磁水阀9，通过控制不同电磁水阀9的开闭状况，可以让所采水样流入不同的采样瓶10中，从而实现多点水样储存。
为了能够采集到不同深度水层的水样，水质采样器应当设置有采水结构，通过采水结构来实现对采水管的收放。由于不同的采水结构的形状构造不同，因此不同的采水结构可以根据实际情况安装在外壳体8的不同位置，具体的，在本实施例提供的采水结构中，采水结构可以安装在外壳体8的背侧面的位置。
本实施例的采水结构主要由导管动滑轮21支撑采水管3的结构构成；该采水结构具有竖直驱动部件，导管动滑轮21安装在竖直驱动部件上，由于竖直驱动部件是可以使安装在其上的物体在竖直方向上运动的部件，因此导管动滑轮21可以基于竖直驱动部件在竖直方向上运动；应当理解的是，此处的竖直方向只是大体的竖直，而竖直方向的运动应当包括向上以及向下运动。
采水管3的第一端应当固定连接在外壳体8上，具体的固定位置可以尽量往低处，比如可以固定连接在外壳体8的底侧，从而可以保证采水管3的最大下伸长度；第二端可以绕导管动滑轮21与配重块11连接，受到配重块11的重力作用，采水管3的第二端应当大体垂直于水平面。可见，由于采水管3经绕导管动滑轮21，当然，采水管3应当经绕导管动滑轮21的顶部，导管动滑轮21对被配重块11拉直的采水管3起到支撑作用，因此，在导管动滑轮21在竖直方向上运动时，采水管3的第二端可以随着导管动滑轮21向下或者向上运动；在导管动滑轮21向下运动时，采水管3处于向下放出的状态；在导管动滑轮21向上运动时，采水管3处于向上回收的状态，实现了采水管3的收放。
应当理解的是，上述的导管动滑轮21与传统意义上的动滑轮应当区别理解，传统意义上的动滑轮是其轴的位置随被拉物体一起运动，而本申请中的导管动滑轮21是被带动的采水管随导管动滑轮21的轴一起运动，因此本申请中的“动滑轮”与“定滑轮”只是指滑轮的运动状态，动滑轮应当理解为位置可以发生改变的滑轮，定滑轮应当理解为位置固定不变的滑轮。
竖直驱动部件的具体实现方式有多种，比如可以通过电动活塞来带动导管动滑轮21向上或向下运动，还可以借助传送机来实现。具体的，可以将传送机竖直设置，并在传送机的传送带上固定设置滑轮安装件，再使导管动滑轮21安装在滑轮安装件上。此时，通过控制传送机顺传送或者逆传送，便可带动导管动滑轮21在竖直方向向上或者向下运动。
在本实施例中，提供了一种更为优选的竖直驱动部件，通过步进电机1与丝杠4的结合来实现导管动滑轮21的竖直运动。具体的，可以使步进电机1的输出端与丝杠4的一端进行连接，从而带动丝杠4绕其自身中心轴转动；可以理解的是，丝杠4应当是竖直设置的，而步进电机1可以根据实际情况设置在丝杠4的上部或者下部，本实施例中步进电机1设置在丝杠4的上部。
丝杠4上应当安装有丝杠滑块12，丝杠滑块12用于安装导管动滑轮21，使导管动滑轮21固定在丝杠滑块12上。因此，当步进电机1的转动时，丝杠4被带动绕其中心轴旋转，丝杠滑块12在丝杠4的旋转带动下在竖直方向上运动，安装在丝杠滑块12上的导管动滑轮21也随着丝杠滑块12运动。
本实施例中采用步进电机1与丝杠4配合形成的竖直驱动部件，可以实现对采水管的精准控制，具体的，可以通过步进电机控制器对步进电机1进行精准的控制，比如可以根据采水深度设置步进电机1的转动圈数，也可以根据下放和收回的需求控制步进电机1正转或者反转，还可以设定步进电机1的转速从而精准地控制采水管3的下放速度。
同时，为了进一步节省外壳体8内部的空间，还可以通过将步进电机1的驱动器、控制器、电子开关及配电板集中设置在一块电路板上，从而简化了接线，减少了接线时的出错率。
在采集水样的过程中，有时需要在较深的水域进行采集，此时对采水管3的长度有更高的要求。为了实现更长的采水管3的收放，可以设置两个导管动滑轮21，可以使两个导管动滑轮21横向分布，更好的是使两个导管动滑轮21的中心相距合适的距离并且位于同一水平线上；丝杠滑块12可以安装连接板13，连接板13应当在横向具有一定的宽度，该宽度应当大于两个导管动滑轮21中心间距，此时，两个导管动滑轮21可以通过连接板13与丝杠滑块12连接。
相应的，外壳体8上应当设置有导管定滑轮22，导管定滑轮22应当与两个导管动滑轮21位于同一竖直面，以使采水管3的绕径更为顺畅；并且导管定滑轮22应当与两个导管动滑轮21大体形成倒三角的分布，此时导管定滑轮22的中心应当是位于两个导管动滑轮21中心的下方的。
应当理解的是，上述的大体成倒三角分布应当是包含导管定滑轮22的中心位于两个导管动滑轮21中心的下方的所有情况，因此上述对于导管定滑轮22的具体位置是没有进行限定，只是对导管定滑轮22与两个导管动滑轮21之间的垂直高度有所限定；此时，两个导管动滑轮21的中心连线形成倒三角形的顶边，该顶边最好是水平的，但略微与水平偏差也是可行的。
最为优选的情况是，导管定滑轮22可以与两个导管动滑轮21成等腰倒三角分布，从而进一步减少缠管的风险；并且导管定滑轮22应当尽量设置得更为接近底部，以使得在两个导管动滑轮21竖直向下运动时，三者还能保持大体倒三角的分布；此时，采水管3的第一端固定连接的位置最好是低于导管定滑轮21的中心，以保证采水管3下放到最低点时始终能够绕经三个滑轮，也提高了采水管3的长度的最大利用率，采水管3的第二端应当依次绕一个导管动滑轮21的顶部，导管定滑轮22的底部以及另一个导管动滑轮21的顶部与配重块11连接。
容易想到的是，为了进一步增加采水管3的下放深度，也可以设置导管动滑轮21，但对应的也应当在低于三个导管动滑轮21中心的位置设置两个导管定滑轮22，无论如何，导管动滑轮21的数量应当至少为一个，当导管动滑轮21多于一个时，应当配套设置数量比导管动滑轮21少一个的导管定滑轮21。
在设置两个导管动滑轮21时，配套的导管定滑轮22可以固定安装在外壳体8的安装板5上；两个导管动滑轮21可以分别穿过安装板5上设置的两个竖条通槽连接到连接板13上，显然，竖条通槽在竖直方向上的长度应当大于导管动滑轮21的最大竖直运动距离，从而不对导管动滑轮21的运动形成阻挡；安装板5所在的平面可以与穿过安装板5的连杆大体垂直，由于本实施例的采水结构安装在外壳体的背侧面，因此，可以认为安装板5是外壳体8的背侧板。
以上是本申请实施例提供的一种水质采样器的详细描述，上述水质采样器具体的作业过程如下：首先接通电源，根据采水深度设置步进电机控制器参数，调整采水管3下放长度，通过遥控器控制步进电机1正转，带丝杠4旋转，丝杠滑块12随之下滑，两个导管动滑轮21下降，采水管3收到配重块11的重力处于绷直下放状态，直至下放到设定位置时，步进电机1停止转动，此时采水管3的第二端位于目标水层；启动蠕动泵6进行抽水作业，通过控制相应的电磁水阀9的开闭状况，使所采水样储存在指定采样瓶10中；水质采样完成后，通过遥控器控制步进电机1反转，丝杠滑块12上升，带动采水管3的第二端上升，直至收到原高度时，步进电机1停止工作，完成收管，至此整个水质采样器采水样作业完成。
除了上述水质采样器，本申请实施例还提供一种包括上述水质采样器的无人船，该无人船的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
以上是对本发明所提供的一种水质采样器及无人船进行的详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种水质采样器，其特征在于，具有外壳体，所述外壳体上安装有采水结构，所述采水结构包括至少一个导管动滑轮、竖直驱动部件、采水管以及配重块；
所述导管动滑轮安装在所述竖直驱动部件上，并基于所述竖直驱动部件可在竖直方向上运动；
所述采水管的第一端与所述外壳体固定连接，第二端绕所述导管动滑轮与所述配重块连接并垂直于水平面；所述导管动滑轮支撑所述采水管。
2.根据权利要求1所述的水质采样器，其特征在于，所述竖直驱动部件包括步进电机、丝杠和丝杠滑块；
所述步进电机的输出端与竖直设置的所述丝杠的一端连接，可带动所述丝杠径向旋转；
所述丝杠设置有所述丝杠滑块，所述丝杠滑块固定安装有所述导管动滑轮。
3.根据权利要求2所述的水质采样器，其特征在于，所述丝杠滑块上安装有连接板，所述连接板安装有横向分布的两个所述导管动滑轮；
所述外壳体上设置有导管定滑轮，所述导管定滑轮与两个所述导管动滑轮位于同一竖直面，并与两个所述导管动滑轮大体成倒三角分布；
所述采水管的第二端依次绕一个所述导管动滑轮的顶部，所述导管定滑轮的底部以及另一个所述导管动滑轮的顶部与配重块连接。
4.根据权利要求3所述的水质采样器，其特征在于，所述外壳体包括安装板，所述安装板设置有两个竖条通槽；
所述连接板通过两根连杆分别与两个所述的导管动滑轮连接，所述连杆穿过所述竖条通槽并与所述安装板垂直；
所述导管定滑轮固定安装在所述安装板上。
5.根据权利要求4所述的水质采样器，其特征在于，所述导管定滑轮与两个所述导管动滑轮成等腰倒三角分布。
6.根据权利要求1所述的水质采样器，其特征在于，所述竖直驱动部件包括传送机和滑轮安装件；
所述传送机竖直设置；所述滑轮安装件固定设置在所述传送机的传送带上；所述导管动滑轮固定安装在所述滑轮安装件上。
7.根据权利要求2所述的水质采样器，其特征在于，所述步进电机的驱动器、控制器、电子开关及配电板集中设置在一块电路板上。
8.根据权利要求1所述的水质采样器，其特征在于，具有至少2个用于控制水样流通的电磁水阀。
9.根据权利要求1所述的水质采样器，其特征在于，所述采水管的第一端固定连接在所述外壳体的底侧。
10.一种无人船，其特征在于，包括权利要求1到9任一项所述的水质采样器。
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