CN109141980A - 无人机水样采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机水样采集装置。包括无人飞行器，其内部设置控制系统，其下连有采样箱；其设转换采集装置，转换采集装置由设置在采样箱内左右两边对称的旋转装置、垂直套装在旋转装置上面的集水瓶、垂直放置在集水瓶上面的漏斗、放置在漏斗中心的圆珠、紧贴在旋转装置右上端的电磁铁构成，无人飞行器上对应旋转装置中心正上方位置处设有卷轴，卷轴下方设有电磁铁，连接线缠绕在卷轴上并连接在取样斗，取样斗由设置在取样斗上方的吊环、吊环正下方的取样斗盖、设置在取样斗盖右端底部的出水管、设置在出水管上面的阀门、垂直设置在阀门上端的铁块、垂直设置在阀门下端的磁铁构成，正中间设置卷轴，卷轴缠绕超声波探头的线。
Description
技术领域
本发明涉及无人机设备自动采样领域，特别是一种无人机水样采集装置。
背景技术
随着经济快速发展及人民生活水平的提高，水资源污染愈发严重，水污染治理及水生态修复迫在眉睫，而水样采集和调研是污染治理和生态修复的前提及关键。目前应用广泛的水样采集方式为人工采集，在湖泊、水库采集水样时还容易发生船只倒翻等危险，而且人工采集水样会消耗大量的人力、物力及时间，缺乏一定的便捷性；目前自动监测设备仅能测定单个点位水质数据，无法准确了解水体整体现状以及水体分层水质情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机水样采集装置，它能够连续、多次取样，节省水样采集时间，避免人工采集水样带来的危险，具备较高的便捷性。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种无人机水样采集装置，包括无人飞行器，所述的无人飞行器内部设置控制系统，无人飞行器下通过螺栓孔连接有采样箱，所述采样箱内设有转换采集装置，所述转换采集装置由设置在采样箱内左右两边对称的旋转装置、垂直套装在旋转装置上面的集水瓶、垂直放置在集水瓶上面的漏斗、放置在漏斗中心的圆珠、紧贴在旋转装置右上端的电磁铁构成，所述无人飞行器上对应旋转装置中心正上方位置处设有卷轴，卷轴下方设有电磁铁，连接线缠绕在卷轴上并连接在取样斗，所述取样斗由设置在取样斗上方的吊环、吊环正下方的取样斗盖、设置在取样斗盖右端底部的出水管、设置在出水管上面的阀门、垂直设置在阀门上端的铁块、垂直设置在阀门下端的磁铁构成，所述无人飞行器正中间设置卷轴，卷轴缠绕超声波探头的线；所述的无人飞行器前后两侧设置有摄像头，所述摄像头为360°旋转摄像头，能够全方位拍摄记录取样过程；所述的漏斗垂直扣装在集水瓶上方，使取样斗的水准确进入到集水瓶内，防止水溅洒；所述的旋转装置根据集水瓶的数量设置有固定的旋转角度，所述的集水瓶的数量为6-10，所述的旋转角度为36-60°，当一个水样采集结束后，旋转装置按固定角度转动，将空的集水瓶（用于替换，直至所有水样采集完毕为止；所述的圆珠采用轻质材料，在水进入集水瓶时圆珠漂浮起来，停止进水后，圆珠沉降进而堵住漏斗洞口，防止集水瓶中的水体接触空气被污染；所述吊环材质为不锈钢，左边缠绕铁线，当取样斗上升到取样箱内部时，电磁铁通电，与吊环左边铁线相互吸引而固定，使有出水管一侧停留在固定位置进行放水，放水结束后电磁铁断电失去对吊环的吸引力，取样斗下降；所述的阀门上部铁块与下部磁块互相吸引而使阀门处于常闭状态，取样斗取水后上升至采样箱内部，电磁铁通电对铁块的吸引力大于磁块对铁块的吸引力而使阀门处于常开状态，水体从出水管流出，断电后阀门恢复常闭状态；所述的卷轴由控制系统控制，取水时控制系统控制卷轴转动，根据气压计和超声波探头测定的高度，将一定长度的连接线放下，取样斗根据采样需要下放到水面或水底进行采样；所述的控制系统具备GPS定位功能、气压定高功能、数据记录功能，具备对旋转装置、卷轴、电磁铁、超声波探头和摄像头的控制功能，从而实现无人飞行器的准确悬停、采样、坐标、高度、采样编号、水深的数据记录、摄像和录像；所述的超声波探头由控制系统控制卷轴转动将超声波探头放入水体中测定水体总深度。
一种无人机水样采集方法，采集方法的步骤为：首先，安装控制系统，包括GPS模块、气压定高模块、超声波探头模块、卷轴控制模块、电磁模块、数据记录模块、摄像模块，其次，安装旋转装置、电磁铁、卷轴、超声波探头和摄像头，然后将干净的集水瓶套装在旋转装置上，每个集水瓶上扣装一个干净的漏斗，每个漏斗洞口放置一枚干净的圆珠，然后将旋转装置放进采样箱内，采样箱通过螺栓孔螺栓固定在无人飞行器上，后将连接线缠绕在卷轴上，连接线下方绑定取样斗；将取样点坐标输入到无人飞行器控制系统，无人飞行器根据GPS定位飞行至指定地点，根据气压定高测定无人飞行器到水面的高度，根据超声波探头测定水深，根据高度转动卷轴将取样斗下放至水面采集表层水体，根据水深转动卷轴将取样斗下放至水下一定深度采集水样，取水后转动卷轴将取样斗提升至采样箱，阀门由常闭状态变成常开状态，水体从出水管通过漏斗进入到集水瓶，采样结束后圆珠沉降堵住漏斗口，然后旋转装置转动固定角度，将空的集水瓶替换到集水位置，等待下一次采样；无人飞行器根据GPS定位到下一个采样点，重复上述采样步骤进行采样，直至所有水样采集完毕。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术比较，具有的优点是：相对于传统的人工采样及现有的无人机取样设备，本发明能够连续、多次进行采样，采样数量多，节省了大量的人力、物力及时间，具备较大的便捷性。
附图说明
图1是本发明一种无人机水样采集装置的结构示意图；
图2是本发明一种无人机水样采集装置的俯视剖面图。
图中：1-无人飞行器；2-控制系统；3-螺栓孔；4-采样箱；5-旋转装置；6-集水瓶；7-漏斗；8-圆珠；9-电磁铁；10-卷轴；11-电磁铁；12-连接线；13-取样斗；14-吊环；14-1铁线；15-取样斗盖；16-出水管；17-阀门；18-铁块；19-磁铁；20-卷轴；21-超声波探头；22-摄像头；23-线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明，但不是对本发明的限制。
如图1、2所示，本发明一种无人机水样采集装置，包括无人飞行器1，其特征是所述的无人飞行器1内部设置控制系统2，无人飞行器1下通过螺栓孔3连接有采样箱4，所述采样箱4内设有转换采集装置，所述转换采集装置由设置在采样箱4内左右两边对称的旋转装置5、垂直套装在旋转装置5上面的集水瓶6、垂直放置在集水瓶6上面的漏斗7、放置在漏斗7中心的圆珠8、紧贴在旋转装置右上端的电磁铁9构成，所述无人飞行器1上对应旋转装置5中心正上方位置处设有卷轴10，卷轴10下方设有电磁铁11，连接线12缠绕在卷轴10上并连接在取样斗13，所述取样斗13由设置在取样斗13上方的吊环14、吊环14正下方的取样斗盖15、设置在取样斗盖15右端底部的出水管16、设置在出水管16上面的阀门17、垂直设置在阀门17上端的铁块18、垂直设置在阀门17下端的磁铁18构成，所述无人飞行器1正中间设置卷轴20，卷轴20缠绕超声波探头21的线23。
所述的无人飞行器1前后两侧设置有摄像头22，所述摄像头22为360°旋转摄像头，能够全方位拍摄记录取样过程。
所述的漏斗7垂直扣装在集水瓶6上方，使取样斗13的水准确进入到集水瓶6内，防止水溅洒。
所述的旋转装置5根据集水瓶6的数量设置有固定的旋转角度，所述的集水瓶6的数量为6-10，所述的旋转角度为36-60°，当一个水样采集结束后，旋转装置按固定角度转动，将空的集水瓶6用于替换，直至所有水样采集完毕为止。
所述的圆珠8采用轻质材料，在水进入集水瓶6时圆珠8漂浮起来，停止进水后，圆珠8沉降进而堵住漏斗7洞口，防止集水瓶6中的水体接触空气被污染；所述吊环14材质为不锈钢，左边缠绕铁线14-1，当取样斗13上升到取样箱内部时，电磁铁11通电，与吊环14左边铁线相互吸引而固定，使有出水管16一侧停留在固定位置进行放水，放水结束后电磁铁11断电失去对吊环14的吸引力，取样斗13下降。
所述的阀门17上部铁块18与下部磁块19互相吸引而使阀门17处于常闭状态，取样斗13取水后上升至采样箱内部，电磁铁9通电对铁块18的吸引力大于磁块19对铁块18的吸引力而使阀门17处于常开状态，水体从出水管16流出，断电后阀门17恢复常闭状态。
所述的卷轴10由控制系统2控制，取水时控制系统2控制卷轴10转动，根据气压计和超声波探头测定的高度，将一定长度的连接线放下，取样斗13根据采样需要下放到水面或水底进行采样；所述的控制系统2具备GPS定位功能、气压定高功能、数据记录功能，具备对旋转装置5、卷轴10，20、电磁铁9，11、超声波探头21和摄像头22的控制功能，从而实现无人飞行器1的准确悬停、采样、坐标、高度、采样编号、水深的数据记录、摄像和录像。
所述的超声波探头21由控制系统2控制卷轴20转动将超声波探头21放入水体中测定水体总深度。
无人机水样采集方法的步骤为：首先，安装控制系统，包括GPS模块、气压定高模块、超声波探头模块、卷轴控制模块、电磁模块、数据记录模块、摄像模块，其次，安装旋转装置、电磁铁、卷轴、超声波探头和摄像头，然后将干净的集水瓶套装在旋转装置上，每个集水瓶上扣装一个干净的漏斗，每个漏斗洞口放置一枚干净的圆珠，然后将旋转装置放进采样箱内，采样箱通过螺栓孔螺栓固定在无人飞行器上，后将连接线缠绕在卷轴上，连接线下方绑定取样斗；将取样点坐标输入到无人飞行器控制系统，无人飞行器根据GPS定位飞行至指定地点，根据气压定高测定无人飞行器到水面的高度，根据超声波探头测定水深，根据高度转动卷轴将取样斗下放至水面采集表层水体，根据水深转动卷轴将取样斗下放至水下一定深度采集水样，取水后转动卷轴将取样斗提升至采样箱，阀门由常闭状态变成常开状态，水体从出水管通过漏斗进入到集水瓶，采样结束后圆珠沉降堵住漏斗口，然后旋转装置转动固定角度，将空的集水瓶替换到集水位置，等待下一次采样；无人飞行器根据GPS定位到下一个采样点，重复上述采样步骤进行采样，直至所有水样采集完毕。
以上是本发明的优选实施方式，它显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的效果和优点，是对本发明一种无人机水样采集装置进行了详细介绍，未详细说明的技术特征均为公知技术。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方法进行了阐述，这个实施例子的说明只是为了帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本行业的技术人员来说，应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，凡依上述构思所作的相类似改变，理应属于本发明的涵盖内容，本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种无人机水样采集装置，包括无人飞行器（1）前后两侧设置有摄像头（22），所述摄像头（22）为360°旋转摄像头，能够全方位拍摄记录取样过程，其特征是所述的无人飞行器（1）内部设置控制系统（2），无人飞行器（1）下通过螺栓孔（3）连接有采样箱（4），所述采样箱（4）内设有转换采集装置，所述转换采集装置由设置在采样箱（4）内左右两边对称的旋转装置（5）、垂直套装在旋转装置（5）上面的集水瓶（6）、垂直放置在集水瓶（6）上面的漏斗（7）、放置在漏斗（7）中心的圆珠（8）、紧贴在旋转装置右上端的电磁铁（9）构成，所述无人飞行器（1）上对应旋转装置（5）中心正上方位置处设有卷轴（10），卷轴（10）下方设有电磁铁（11），连接线（12）缠绕在卷轴（10）上并连接在取样斗（13），所述取样斗（13）由设置在取样斗（13）上方的吊环（14）、吊环（14）正下方的取样斗盖（15）、设置在取样斗盖（15）右端底部的出水管（16）、设置在出水管（16）上面的阀门（17）、垂直设置在阀门（17）上端的铁块（18）、垂直设置在阀门（17）下端的磁铁（18）构成，所述无人飞行器（1）正中间设置卷轴（20），卷轴（20）缠绕超声波探头（21）的线（23）。
2.根据权利要求1所述的一种无人机水样采集装置，其特征是所述的漏斗（7）垂直扣装在集水瓶（6）上方，使取样斗（13）的水准确进入到集水瓶（6）内，防止水溅洒。
3.根据权利要求2所述的一种无人机水样采集装置，其特征是所述的旋转装置（5）根据集水瓶（6）的数量设置有固定的旋转角度，所述的集水瓶（6）的数量为6-10，所述的旋转角度为36-60°，当一个水样采集结束后，旋转装置按固定角度转动，将空的集水瓶（6）用于替换，直至所有水样采集完毕为止。
4.根据权利要求3所述的一种无人机水样采集装置，其特征是所述的圆珠（8）采用轻质材料，在水进入集水瓶（6）时圆珠（8）漂浮起来，停止进水后，圆珠（8）沉降进而堵住漏斗（7）洞口，防止集水瓶（6）中的水体接触空气被污染；所述吊环（14）材质为不锈钢，左边缠绕铁线（14-1），当取样斗（13）上升到取样箱内部时，电磁铁（11）通电，与吊环（14）左边铁线相互吸引而固定，使有出水管（16）一侧停留在固定位置进行放水，放水结束后电磁铁（11）断电失去对吊环（14）的吸引力，取样斗（13）下降。
5.根据权利要求4所述的一种无人机水样采集装置，其特征是所述的阀门（17）上部铁块（18）与下部磁块（19）互相吸引而使阀门（17）处于常闭状态，取样斗（13）取水后上升至采样箱内部，电磁铁（9）通电对铁块（18）的吸引力大于磁块（19）对铁块（18）的吸引力而使阀门（17）处于常开状态，水体从出水管（16）流出，断电后阀门（17）恢复常闭状态。
6.根据权利要求5所述的一种无人机水样采集装置，其特征是所述的卷轴（10）由控制系统（2）控制，取水时控制系统（2）控制卷轴（10）转动，根据气压计和超声波探头测定的高度，将一定长度的连接线放下，取样斗（13）根据采样需要下放到水面或水底进行采样；所述的控制系统（2）具备GPS定位功能、气压定高功能、数据记录功能，具备对旋转装置（5）、卷轴（10）（20）、电磁铁（9）（11）、超声波探头（21）和摄像头（22）的控制功能，从而实现无人飞行器（1）的准确悬停、采样、坐标、高度、采样编号、水深的数据记录、摄像和录像。
7.根据权利要求6所述的一种无人机水样采集装置，其特征是所述的超声波探头（21）由控制系统（2）控制卷轴（20）转动将超声波探头（21）放入水体中测定水体总深度。
8.根据权利要求1-7所述的一种无人机水样采集方法，其特征是所述方法的步骤为：首先，安装控制系统，包括GPS模块、气压定高模块、超声波探头模块、卷轴控制模块、电磁模块、数据记录模块、摄像模块，其次，安装旋转装置、电磁铁、卷轴、超声波探头和摄像头，然后将干净的集水瓶套装在旋转装置上，每个集水瓶上扣装一个干净的漏斗，每个漏斗洞口放置一枚干净的圆珠，然后将旋转装置放进采样箱内，采样箱通过螺栓孔螺栓固定在无人飞行器上，后将连接线缠绕在卷轴上，连接线下方绑定取样斗；将取样点坐标输入到无人飞行器控制系统，无人飞行器根据GPS定位飞行至指定地点，根据气压定高测定无人飞行器到水面的高度，根据超声波探头测定水深，根据高度转动卷轴将取样斗下放至水面采集表层水体，根据水深转动卷轴将取样斗下放至水下一定深度采集水样，取水后转动卷轴将取样斗提升至采样箱，阀门由常闭状态变成常开状态，水体从出水管通过漏斗进入到集水瓶，采样结束后圆珠沉降堵住漏斗口，然后旋转装置转动固定角度，将空的集水瓶替换到集水位置，等待下一次采样；无人飞行器根据GPS定位到下一个采样点，重复上述采样步骤进行采样，直至所有水样采集完毕。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190104 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |