CN108731981A - 一种小型无人环境检测艇的水质采样设备 - Google Patents

一种小型无人环境检测艇的水质采样设备 Download PDF

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张志萌
徐小欢
彭艳
罗均
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Abstract

一种小型无人环境检测艇的水质采样设备，包括无人艇和设置在无人艇内的密封箱，在所述密封箱外分别设置有储水箱和采水箱，储水箱和采水箱之间设置有换向阀，换向阀通过采水管分别连通储水箱和采水箱，所述采水箱内设置有水泵，水泵的进水口连接的采水管垂入无人艇下的水中，水泵的出水口连接的采水管连通换向阀，所述密封箱内设置有电池，为水泵提供电能。本发明结构简单，构思巧妙，可在任意水域和水位实现水样的自动采集，自动化程度高，人力资源占用少，操作安全，采样方便快捷，水样纯净无污染。

Description

一种小型无人环境检测艇的水质采样设备
技术领域
本发明涉及水质采样设备领域，具体为一种应用在小型无人艇上的海水水质自动采样设备。
背景技术
无人艇是一种新型的水面无人自动设备，可广泛用于执行各种水上任务，如海岸线巡逻、近海防卫、港口巡逻、军舰护航、环境监测、海域建图等。随着无人艇技术的发展，未来无人艇将会有更加广泛的应用。
海洋监测旨在监测和维护我国海洋环境的安全，由于海上工作条件恶劣，目前以大船搭载专业监测设备出海执行作业任务，单次测量任务费用高昂，所需要的测量设备价格高昂。另外，海水水质的采样检测包括采样和检测两个环节，采用专业的检测设备仍需要大量的专业人员进行检测分析，为了降低海水水质采样检测中的费用消耗和工作强度，有必要采用无人设备自动采样来代替大型船只的海水采样环节，能够有效的节约资源。
现有的海水采样的无人设备多利用铺设在海面的浮子，浮子悬吊采样设备，能够实现对海水不同深度分别采样，但是由于浮子在海面随波逐流，一般固定在某个位置，难以快速更换区域进行采样，采样不灵活。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种应用在小型无人艇上的水质自动采样设备。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种小型无人环境检测艇的水质采样设备，包括无人艇和设置在无人艇内的密封箱，在所述密封箱外分别设置有储水箱和采水箱，储水箱和采水箱之间设置有换向阀，换向阀通过采水管分别连通储水箱和采水箱，所述采水箱内设置有水泵，水泵的进水口连接的采水管垂入无人艇下的水中，水泵的出水口连接的采水管连通换向阀，所述密封箱内设置有电池，为水泵提供电能。
在本发明中，所述采水管位于水中的一端设置有深度传感器，所述密封箱内设置有处理器，深度传感器与处理器通过导线连通，深度传感器与处理器由设置在密封箱内的电池提供电能。
进一步的，所述采水箱内设置有电机和卷管机构，卷管机构为由电机带动的、缠绕采水管的辊筒结构，水泵进水口连接的采水管缠绕在卷管机构上，电机和卷管机构由设置在密封箱内的电池提供电能，由密封箱内的控制器控制，电机带动卷管机构转动时，垂入水中的采水管伸长或缩短，使得采水管末端端口在水中下降或上升。
在本发明中，所述储水箱内分隔为若干个腔体，每个腔体分别通过各自的采水管连通到换向阀。
进一步的，所述储水箱为带有封盖的可启闭箱体，其每个腔体内放置一个可取出的采样瓶。
可替换的，所述储水箱的每个腔体底部开设有出水接口，出水接口连接水质检测设备。
在本发明中，所述换向阀连接有一条延伸到无人艇外的排水管，以排出不需要的采样水。
在本发明中，所述控制器包括无线信号接收和发送模块，用于接收远端发来的无线信号指令，并反馈出位置等信息。
在本发明中，所述垂入水中的采水管的末端端口设置有过滤网，防止水中杂物被吸入设备中。
在本发明中，所述采水管为柔韧的软管。
在本发明中，所述储水箱内壁填装有保温材料，使得储水箱具备保温效果。
在本发明中，所述换向阀为市售换向阀，由于在本发明中所需求的换向阀通口较多，可以联用多个四通阀以替换。
在本发明中，所述深度传感器为市售产品，市售各品牌产品均可采用。
在本发明中，所述控制器为PLC（可编辑逻辑控制器）。
与现有技术相比，本发明结构简单，构思巧妙，通过将水质采样设备安装到无人艇上，即可实现任意水域和水位的水样的自动采集，自动化程度高，可以有效的减少人力资源占用，提高操作的安全性；可伸缩的采水管，可升降的采水点，使得在采样水域的一个点位即可采集多个深度的水样，无人艇及采样设备的远程操控，单次出行任务即可实现多个点位及深度的水样采集，采样方便效果好；在换向阀上设置的排水管，更是能够在采集新的水样时先以新水样洗涤采水管，清除上一次水样的残留，提高水样分析检测时的精准。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为本发明的深度传感器及采水管末端的位置图；
图3 为本发明的采水箱结构示意图；
图4 为本发明的储水箱结构示意图。
图中：无人艇1、密封箱2、采水箱3、换向阀4、储水箱5、深度传感器6、采水管7、电机8、卷管机构9、水泵10、采样瓶11、腔体12。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
参见图1-4所示的小型无人环境检测艇的水质采样设备，包括无人艇1和设置在无人艇1内的密封箱2、储水箱5、采水箱3、换向阀4，其中储水箱5和采水箱3设置在密封箱2外，换向阀4设置在储水箱5和采水箱3之间，通过采水管7分别连通储水箱5和采水箱3；所述采水箱3内设置有电机8、卷管机构9和水泵10，水泵10的进水口连接的采水管7垂入到无人艇1下的水中，水泵10的出水口连接的采水管7连通换向阀4，卷管机构9为由电机8带动的、缠绕采水管7的辊筒结构，水泵10进水口连接的采水管7缠绕在卷管机构9上，该段采水管7的水下末端端口处设置有过滤网，端头处设置有深度传感器6；所述密封箱2内设置有电池和处理器，电池分别为处理器、深度传感器6、电机8和水泵10提供电能，处理器连接和控制深度传感器6、电机8和水泵10，控制器还包括无线信号接收和发送模块，用于接收远端发来的无线信号指令，并反馈出位置等信息；所述换向阀4连接有一条延伸到无人艇1外的排水管，以排出不需要的采样水。
在本发明中，所述采样管为柔韧的软管，可采用硅胶软管。
在本发明中，所述储水箱内壁填装有保温材料，使得储水箱具备保温效果。
在本发明中，所述储水箱5内分隔为4个腔体12，每个腔体12分别通过各自的采水管7连通到换向阀4，储水箱5为带有封盖的可启闭箱体，每个腔体内放置一个可取出的采样瓶11。
另外，作为一种新的实施例，所述储水箱5内分隔为4个腔体12，每个腔体12分别通过各自的采水管7连通到换向阀4，每个腔体底部开设有出水接口，出水接口连接水质检测设备。
本发明应用于水质采样时，通过远程系统，无人艇移动到水域的指定坐标点，然后控制器控制电机8启动，电机8带动卷管机构9转动，使得水下采水管7开始向下移动，由深度传感器6检测深度，到达指定深度后，电机8暂停，采水管7停止伸长，水泵10启动，开始抽取水样；抽取的水样通过水泵10后，送入到换向阀4内，并由排水管排出，清洗管路；清洗设定的几秒后，换向阀4切换通口，将水样导入到储水箱5内，以采样瓶11储存或者直接通过储水箱5底部的出水接口送到水质检测设备直接进行检测。在指定深度的水样采集完毕后，控制器控制电机8启动，电机8带动卷管机构9转动，使得水下采水管7继续向下移动，由深度传感器6检测深度，到达新的深度后，电机8暂停，采水管7停止伸长，水泵10启动，开始抽取新的水样；抽取的水样通过水泵10后，送入到换向阀4内，并由排水管排出，清洗管路，防止前一次水样采集残留对新的水样带来污染，进而影响检测结果；清洗设定的几秒后，换向阀4切换通口，将水样导入到储水箱5内，以新的采样瓶11储存或者直接通过储水箱5底部的出水接口送到水质检测设备直接进行检测。在水域内指定坐标点水样采集完毕后，即可由控制器控制电机8启动，电机8带动卷管机构9转动，使得水下采水管7开始向上移动，收缩到最高位置后，无人艇即可移动到新的坐标点进行新的水样采集。
综上，结合上述构造的小型无人环境检测艇的水质采样设备及其工作过程，可以发现，本发明结构简单，构思巧妙，可在任意水域和水位实现水样的自动采集，自动化程度高，人力资源占用少，操作安全，采样方便快捷，水样纯净无污染。

Claims (10)

1.一种小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，包括无人艇和设置在无人艇内的密封箱，在所述密封箱外分别设置有储水箱和采水箱，储水箱和采水箱之间设置有换向阀，换向阀通过采水管分别连通储水箱和采水箱，所述采水箱内设置有水泵，水泵的进水口连接的采水管垂入无人艇下的水中，水泵的出水口连接的采水管连通换向阀，所述密封箱内设置有电池，为水泵提供电能。
2.根据权利要求1所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述采水管位于水中的一端设置有深度传感器，所述密封箱内设置有处理器，深度传感器与处理器通过导线连通，深度传感器与处理器由设置在密封箱内的电池提供电能。
3.根据权利要求2所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述采水箱内设置有电机和卷管机构，卷管机构为由电机带动的、缠绕采水管的辊筒结构，水泵进水口连接的采水管缠绕在卷管机构上，电机和卷管机构由设置在密封箱内的电池提供电能，由密封箱内的控制器控制。
4.根据权利要求1所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述储水箱内分隔为若干个腔体，每个腔体分别通过各自的采水管连通到换向阀。
5.根据权利要求4所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述储水箱为带有封盖的可启闭箱体，其每个腔体内放置一个可取出的采样瓶。
6.根据权利要求4所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述储水箱的每个腔体底部开设有出水接口，出水接口连接水质检测设备。
7.根据权利要求1所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述换向阀连接有一条延伸到无人艇外的排水管。
8.根据权利要求1所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述控制器包括无线信号接收和发送模块，用于接收远端发来的无线信号指令，并反馈出位置等信息。
9.根据权利要求1所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述垂入水中的采水管的末端端口设置有过滤网。
10.根据权利要求1-9任一所述的小型无人环境检测艇的水质采样设备，其特征在于，所述采水管为柔韧的软管。
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