CN109459273B - 用于多点取水采样的装置、无人机采样系统及采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于多点取水采样的装置、无人机采样系统及采样方法，属于水样采集技术领域，其通过设置壳体、上板、底板、管盘组件、调位组件和取水组件等部件，由调位组件实现了管盘组件中对应部件的准确控制，实现了水管的冲洗过程和注水过程，并由取水组件完成了取样水域的水质检测过程，从而准确、快速地实现了多水域、多水样的采集。本发明的多点取水采样装置，其结构简单，设置简便，且搭载其的无人机采样系统控制方法简单，能有效实现多水域、多水样的快速采集，确保水样采集过程中的准确性，减少样品的污染和部件的损坏，提升水样采集的效率和水质检测的准确性，降低水质检测的成本，具有较好的应用前景和应用推广价值。
Description
技术领域
本发明属于水样采集技术领域，具体涉及用于多点取水采样的装置、无人机采样系统及采样方法。
背景技术
水资源在日常生活、工业生产中扮演着必不可少的作用。随着社会的不断发展和工业技术的不断进步，水资源的污染也日趋严重，成为世界性的环境治理难题，严重威胁着社会的可持续发展。鉴于此，国家正大力加强水资源保护、水环境治理的相关工作，旨在减缓或者治理现如今日益加剧的水污染问题。
在水污染的治理过程中，水质检测与分析是必不可少的，只有明确水污染的本质原因，才能做到“对症下药”，从而有效实现水污染的治理。在水质检测与分析的过程中，取水采样是一项必不可少的过程，水样采集过程的准确性往往影响着水质检测结果的精准度，水样采集的效率也影响着水质检测的成本。
目前，水样采集过程往往是通过人工采集的方式进行，如在水源边缘处进行采集，或者靠人乘坐船只等设备到达指定采水点进行采集等，这种采集方式不仅费时费力，而且对于部分水环境恶劣的区域，人工采集的方式可能会对采集者造成伤害，影响采集者的身体健康。因此，人工采集水样的方式存在较大的局限性，不利于水质检测的快速、安全、有效地完成。
鉴于上述问题，现有技术中出现了借助无人机来进行水样采集的方案，一定程度上避免了人工采集过程中可能出现的问题，如在现有专利申请CN 201710622826中，提出了一种无人机挂载的智能水样采集装置，其包括：安装在无人机中心盘下方的固定基座；安装在固定基座下方的线盘组件；安装在线盘组件下方的分水组件；安装在分水组件下方，且用于采集水样的采样组件。上述水样采集装置能一定程度实现采水、收放线和打标等过程的自动进行，一定程度上实现水样采集的无人自动进行；但是，上述水样采集装置也存在较多的问题，具体而言，主要包括如下所述几点缺陷：
1、上述水样采集装置虽然可以实现多样品的采集，但是其采集过程中无法实现水泵、水管等过水装置的清洗，如此，其多样品的采集便只适用于单点多样品采集，如果其进行多点多样品的采集，后采集的水样极易被上一次采集的水样污染，造成水质检测的误差；
2、上述水样采集装置的收放线过程、注水接头与采样瓶口的对正控制过程无法准确实现，使得采样过程中无法准确得知取水管是否收放到位，也无法保证水样准确注入正确的采样瓶中，影响取水过程的准确开展，也会对管线收放机构的使用寿命造成不利影响；
3、上述水样采集装置虽然可以利用潜水泵上的水压传感器和水温传感器来检测水样区域的水压和水温，但是，对于水样区域的核心参数，如pH值、溶解氧、电导率、浊度等，其无法准确检测和反馈，而这些关键参数往往会随着水样采集后的时间变化、温度变化、运输过程中的外界影响而发生变化，造成水质检测结果的失真，影响对水质的正确判断；
4.上述水样采集装置的结构复杂，检修维护困难，并设置了电机、舵机来进行两级驱动，部件的驱动过程繁琐，极易造成较大的耦合误差，影响水样采集设备的正常工作和准确取样，存在一定的应用局限性。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种用于多点取水采样的装置、无人机采样系统及采样方法，其中通过设置具有管盘组件、调位组件、取水组件等部件的多点取水采样装置，有效实现了多水域、多水样的快速采集，避免了水样采集过程中的样品污染，提升了水样采集的效率，降低了水质检测的成本。
为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种用于多点取水采样的装置，包括壳体、取水组件和包含多个储水瓶的载水组件，其特征在于，还包括管盘组件和调位组件；其中，
所述壳体为内部中空的筒状结构，其顶部和底部分别同轴设置有呈板状结构的上板和底板，所述上板和所述底板平行设置，并以沿环向外周间隔设置的若干竖向连接杆对应连接，且所述底板的板面上沿环向间隔开设有多个贯穿两侧端面的通孔，即注水孔和排水孔，所述注水孔与所述排水孔沿环向依次间隔设置，且各所述注水孔分别正对设于其下方的相应储水瓶瓶口；
所述管盘组件包括同轴设于所述上板和所述底板之间的绞盘、可驱动所述绞盘转动的绞盘电机和出水口设于所述绞盘上并可对应缠绕在该绞盘上的水管，以及对应所述水管固定设置于所述壳体外周上的导向滑轮组件，所述水管的进水口对应穿过所述导向滑轮组件并竖向垂下以连接所述取水组件，且所述水管的出水口正对所述底板，并可在所述绞盘转动时与对应的所述注水孔或者所述排水孔对正；
所述调位组件包括同轴设于所述上板底面的位置检测板和固定设于所述绞盘顶面并对正所述位置检测板底面的第一检测元件，所述位置检测板的底面上对应各所述注水孔和各所述排水孔分别竖向同轴设置有第二检测元件，且所述第一检测元件与所述出水口竖向同轴设置，继而所述绞盘的转动可带动所述第一检测元件与其上方对应的第二检测元件对正，使得所述出水口可准确对正相应的排水孔或者相应的注水孔，完成所述水管的冲洗过程或者注水过程，从而实现多点取水采样过程。
作为本发明的进一步改进，所述取水组件为水质探头，所述水质探头内包括多个检测传感器，以用于检测待取样水域pH值、溶解氧、电导率和浊度中的一种或者多种。
作为本发明的进一步改进，在所述水管上分别对应所述进水口和所述出水口设置有标签，即第一标签和第二标签，且在所述导向滑轮组件上分别对应两所述标签设置有检测部件，并使得所述水管完全放出时所述第二标签与对应的检测部件匹配，且所述水管完全收回时所述第一标签与相应的检测部件匹配。
作为本发明的进一步改进，所述绞盘包括呈板状结构的上隔板和下隔板，并在两隔板之间形成用于缠绕所述水管的容置空间，且所述出水口对应连接在所述下隔板上，所述第一检测元件固定设置于所述上隔板的顶面。
作为本发明的进一步改进，所述载水组件包括固定设置于所述底板底面上的连接支架，所述连接支架上沿环向并排设置有多个所述储水瓶。
作为本发明的进一步改进，所述注水孔为沿环向等间隔开设的四个，且所述排水孔为沿环向等间隔开设的四个，即所述储水瓶为沿环向等间隔设置的四个，且所述第二检测元件为对应间隔设于所述位置检测板底面上的八个。
作为本发明的进一步改进，所述连接支架上设置有重力传感器，其可在所述储水瓶开始注水后开始计量注入该储水瓶中水样的重量。
作为本发明的进一步改进，所述水质探头上设置有通讯天线，且所述壳体上对应设置有通讯组件，所述通讯天线可将所述水质探头检测到的对应参数以无线电传递到所述通讯组件上。
作为本发明的进一步改进，还包括上盖，所述上盖可对应连接在所述壳体的上方，且所述上盖内对应设置有控制主板，以用于实现对所述管盘组件和所述调位组件的控制。
本发明的另一个方面，提供一种用于多点取水采样的无人机采样系统，其包括所述的用于多点取水采样的装置，其特征在于，还包括无人机，
所述用于多点取水采样的装置对应搭载在所述无人机的底部，并可在所述无人机的带动下飞往至少一处待取样的水域，完成对应水样的采集工作。
本发明的另一个方面，提供一种利用所述的无人机采样系统的采样方法，其步骤如下：
S1：控制所述无人机飞行到待取样水域的水面上方一定高度后悬停；
S2：通过所述绞盘电机控制所述绞盘转动，实现所述水管的完全放出；
S3：通过所述绞盘电机控制所述绞盘回转一定角度，使得所述第一检测元件与对应的第二检测元件对正，且所述出水口对正相应的所述排水孔，继而控制所述取水组件工作，向所述水管中抽水，抽取的水通过所述排水孔排出，从而完成所述水管的冲洗；
S4：所述水管冲洗一定时间后，所述取水组件停止工作，控制所述绞盘转动一定角度，使得所述出水口与对应的所述储水瓶瓶口对正，继而控制所述取水组件工作，由其向所述水管和对应的所述储水瓶中抽取待检测的水样；
S5：所述储水瓶中的水样抽取到预定值后，所述取水组件停止工作，进而控制所述绞盘电机回转，实现所述水管的完全收回，完成一个采样点水域的水样采集工作；
S6：控制所述无人机飞往下一个采样点，循环步骤S1~S5中的过程，完成另一个采样点水域的水样采集工作；
S7：循环步骤S6中的过程，实现多采样点水域的水样采集工作，继而控制所述无人机飞回。
上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）本发明的用于多点取水采样的装置，其通过设置壳体、上板、底板等部件，在底板上对应开设对应储水瓶的注水孔和用于排水的排水孔，以及在上板和底板之间对应设置管盘组件和调位组件，由调位组件中的位置检测板、第一检测元件和第二检测元件对应匹配，有效实现了绞盘的准确控制，使得水管的出水口可准确对正排水孔或者注水孔，从而准确完成水管的冲洗过程和注水取样过程，避免了取样过程中可能造成的样品污染，实现了多点多水样的采集，提升了水样采集的效率和水质检测的准确性，降低了水样采集的成本；
（2）本发明的用于多点取水采样的装置，其通过在水管两端的对应位置上设置标签，配合导向滑轮组件上的检测部件，有效实现了水管完全放出或者完全收回状态的检测，避免了水管放出到位或者收回到位情况下绞盘电机的继续工作，减少了绞盘电机、绞盘、水管、取水组件等部件的损坏，提升了多点取水采样装置的使用寿命，降低了检修维护的成本，也提升了水管收放的准确性，进而提升水样采集的准确性；
（3）本发明的用于多点取水采样的装置，其通过优选设置取水组件为水质探头，在水质探头的水质检测部中设置多种水质参数传感器，有效实现了诸如pH值、溶解氧、电导率、浊度等水质参数在取样时的实时检测，避免了水样采集后上述水质参数随采样后的时间变化或者运输过程中的外部环境变化而发生的改变，保证了水样检测的准确性，减少了水质检测的误差；
（4）本发明的用于多点取水采样的装置，其通过在载水组件中设置重力传感器，有效实现了储水瓶中对应水量样品的准确采集，进一步避免了水样之间的相互污染，提升了水样采集和水质检测的准确性，且通过对应设置通讯组件、摄像组件等部件，有效实现了对应信息的传递和取样环境的拍摄，提升了水样采集的效率和采集信息的多样性；
（5）本发明的用于多点取水采样的无人机采样系统，其通过将多点取水采样装置搭载在无人机下方，通过无人机的搭载快速实现多处待取样水域的准确到达和快速取样，有效提升了水样采集的效率和准确性，避免了人工采样的繁琐和恶劣水域环境下对采样人员健康的危害，降低了多点取水采样的成本；
（6）本发明的用于多点取水采样的采样方法，其步骤简单，操作简便，通过控制无人机，能准确、快速地完成多水域、多水样的采集工作，有效提升了水样采集的效率和准确性，降低了多点取水采样的成本；
（7）本发明的用于多点取水采样的装置、无人机采样系统及采样方法，其多点取水采样装置的结构简单，设置简便，且搭载其的无人机采样系统控制方法简单，能有效实现多水域、多水样的快速采集，确保水样采集过程中的准确性，减少样品的污染和部件的损坏，提升水样采集的效率和水质检测的准确性，降低水质检测的成本，具有较好的应用前景和应用推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例中多点取水采样装置的整体结构爆炸示意图；
图2是本发明实施例中多点取水采样装置的管盘组件结构爆炸示意图；
图3是本发明实施例中多点取水采样装置的管盘组件与上板、底板的匹配示意图；
图4是本发明实施例中多点取水采样装置的位置检测板、绞盘和底板的位置关系示意图；
图5是本发明实施例中多点取水采样装置的位置检测板的立体结构示意图；
图6是本发明实施例中多点取水采样装置的位置检测板的底面结构布置示意图；
图7是本发明实施例中多点取水采样装置的底板结构示意图；
图8是本发明实施例中载水组件的连接支架与储水瓶的匹配示意图；
图9是本发明实施例中多点取水采样装置初始状态的立体结构示意图；
图10是本发明实施例中多点取水采样装置取水过程中主要部件的工作状态示意图；
图11是本发明实施例中搭载有多点取水采样装置的无人机采样系统的结构示意图；
图12是本发明实施例中搭载有多点取水采样装置的无人机采样系统的采样步骤示意图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.上盖，2.壳体，3.上板，4.底板，401.注水孔，402.排水孔，403.连接杆；5.管盘组件，501.绞盘，502.水管，5021.进水口，5022.出水口；503.绞盘电机，504.导向滑轮组件；6.调位组件，601.位置检测板，602.第一检测元件，602.第二检测元件，604.标签；7.取水组件，701.进水端，702.出水端，703.通讯天线；8.载水组件，801.连接支架，802.储水瓶，803.重力传感器；9.摄像组件，10.通讯组件，11.无人机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明优选实施例中用于多点取水采样的装置如图1~10中所示，其中，包括如图1中所示的壳体2和设置于壳体2上方并可与壳体2以连接件稳定连接的上盖1，通过上盖1的设置来实现壳体2内主要部件的保护和与搭载设置的对应连接。
具体地，优选实施例中的壳体2顶部设置有上板3，其底部设置有底板4，上板3与底板4之间对应设置有管盘组件5和调位组件6，以实现水管的准确收放和精确控制。
进一步地，优选实施例中的上板3以连接件对应连接在壳体2的顶部，其顶面上对应设置有取水采样装置的控制主板，控制装置各部件的协调工作，待上盖1与壳体2对应匹配后，控制主板对应容置在上盖1内，由上盖1将其与外界隔离，确保控制主板不被损坏；进一步地，优选实施例中的多点取水采样装置可在上盖1内设置电源，也可与搭载取水采样装置的搭载装置共用电源，由搭载装置中以导线接入取水采样装置中。例如在优选实施例中，取水采样装置搭载在无人机下方，其与无人机共用电源，无人机的电源通过导线接入上盖1内的控制主板中，为相应的部件供电。
进一步地，优选实施例中的管盘组件5如图2和图3中所示，其包括绞盘501、水管502、绞盘电机503和导向滑轮组件504。其中，绞盘501具有两相对设置的隔板，即上隔板和下隔板，两隔板之间通过圆筒状的连轴对应连接，继而在两隔板之间形成水管502缠绕的空间；进一步地，绞盘电机503对应绞盘501设置，其输出轴与绞盘501同轴设置，以驱动绞盘501对应转动，实现绞盘501上水管502的缠绕或者放出，在优选实施例中，绞盘电机503对应设置在上板3的上方，其通过连接件（如螺栓、螺钉等）与上板3固定连接，保证其工作过程的稳定性。
进一步地，优选实施例中的水管502可对应缠绕在绞盘501上，其出水口5022对应设置在绞盘501的下隔板上，并贯穿下隔板正对其下方的底板4；进一步地，优选实施例中的导向滑轮组件504如图2和图3中所示，其对应固定在壳体2的外周上，包括可转动的滑轮，水管502水平伸入导向滑轮组件504内并与滑轮对应匹配，继而水管502的进水口5021竖向从导向滑轮组件504底部穿出，继而水管502可在滑轮引导下实现收放过程；进一步优选地，在导向滑轮组件504内对应滑轮设置有若干滚轮，使得水管502与滑轮对应匹配后，可由滚轮进行限位，确保水管502可与滑轮充分匹配。
进一步地，优选实施例中的底板4设置在绞盘501的下方，其结构如图4和图7中所示，其与上板3通过沿外周间隔设置的若干连接杆403对应连接，使得上板3和底板4平行设置，绞盘501对应设置在上板3和底板4之间，底板4的上端面正对绞盘501的下隔板；同时，底板4上对应开设有多个贯穿底板4两侧端面的注水孔401和排水孔402，注水孔401和排水孔402依次沿环向间隔设置，如图7中所示，即相邻两注水孔401之间设置有一个排水孔402，且相邻两排水孔402之间设置有一个注水孔401；进一步优选地，注水孔401和排水孔402沿环向等间隔设置，并以底板4的轴线对称设置。
进一步地，绞盘501与上板3、底板4同轴设置，且绞盘501上的出水口5022可在绞盘501的转动下正对底板4上的注水孔401或者排水孔402，以将水管502中的水排入注水孔401下方或者排水孔402下方。
进一步地，对应管盘组件5设置有调位组件6，以对应调整绞盘501在转动时能实现出水口5022与注水孔401或者排水孔402准确对正。具体地，调位组件6包括位置检测板601、第一检测元件602和第二检测元件603；其中，位置检测板601如图4~6中所示，其优选为与上板3同轴设置的圆环结构，位置检测板601优选以连接件固定在上板3的底面上，且位置检测板601的底面上分别对应底板4上的注水孔401和排水孔402沿环向间隔设置有多个第二检测元件603，以使得各第二检测元件603在竖向上的位置与相应的注水孔401或者排水孔402对应。
进一步地，在绞盘502的上隔板上对应出水口5022设置有第一检测元件602，其与出水口5022在竖向上同轴设置，使得出水口5022与对应的注水孔401或者排水孔402对正后，第一检测元件602可对应对正其上方位置检测板601底面上的对应第二检测元件603，如图4中所示，继而通过控制绞盘501转动时第一检测元件602与其上方对应的第二检测元件603对正，便可实现出水口5022与对应注水孔401或者排水孔402对正，从而确保注水或者排水过程的准确性。
进一步优选地，分别在水管502靠近进水口5021和靠近出水口5022一定距离的位置设置有标签604，并对应两标签604在导向滑轮组件504上设置有检测部件，使得两标签604分别与对应的检测部件抵接时，水管502可处于完全放出或者完全收回的状态。具体而言，在水管502放出过程中，当靠近出水口5022的标签604抵接检测部件时，表明水管502完全放出，此时绞盘电机503不再工作，绞盘501不再转动；在水管502收回过程中，当靠近进水口5021的标签604抵接检测部件时，表明水管502完全收回，此时绞盘电机503不再工作，绞盘501不再转动，从而实现水管502的准确收放，防止水管502收放到位后，绞盘电机503还继续工作，避免部件的损坏。优选地，优选实施例中的标签604可以为磁性标签、机械碰撞标签、红外感应标签中的一种或者任意两种。
进一步地，在底板4的下方对应设置有载水组件8，其包括对应连接在底板4底面上的连接支架801，连接支架801上沿环向并排设置有多个储水瓶802，优选实施例中储水瓶802的数量可进一步优选为如图8中所示的4个；相应地，注水孔401的设置数量也为4个，各储水瓶802同轴设置在对应注水孔401的下方，使得水管502的出水口5022与相应的注水孔401对正后，其刚好能对正注水孔401下方的储水瓶802的瓶口，继而实现水管502中水样注入对应储水瓶802的过程；进一步地，载水组件8在底板4下方设置完成后，底板4上的排水孔402对应对正两储水瓶802之间的中空空间，使得此时水管502中的水可对应排出而不注入储水瓶802中，以此来实现取样前对水管502的清洗，保证储水瓶802中的水样不被上一次取样所污染。
进一步优选地，在连接支架801上设置有重力传感器803，其可对储水瓶802中开始注水后进行重量监测，监测载水组件8增加的重量，继而通过对重力传感器803设定相应的重量感应值，使得储水瓶802中注水到该重量感应值后，重力传感器803可发送对应信号到控制主板，从而停止向储水瓶802中注水，保证各储水瓶802中的取水采样控制在一定的水量，避免储水瓶802中的水样溢出。
进一步地，对应水管502设置有取水组件7，其对应连接水管502的进水口5021，可在水管502放出后浸入采样区域的水中，并将水样经水管502抽取到对应的储水瓶802中，完成水样的采集过程。
在优选实施例中，取水组件7为如图1中所示的水质探头，其呈圆柱形结构，包括分设于水质探头两端的控制部和水质检测部，控制部和水质检测部相互隔绝。具体而言，控制部中设置有可与控制主板对应以无线电信号连接的控制芯片和为水质探头供电的电池组件，相应地，对应控制芯片在水质探头上设置有通讯天线703，其可接收来自控制主板的控制命令，也可将水质检测部检测的数据传递回控制主板；进一步地，在水质检测部设置有抽水泵和多个水质检测传感器，以检测水质探头所处水域环境的水质状态，在水质检测部对应设置有进水端701和出水端702，进水端701设置在水质探头的端面上，该端面上均匀开设有多个一定尺寸的通孔，以用于防止尺寸较大的杂质进入水质探头而堵塞水管502，出水端702对应抽水泵的出水口设置，以使得抽水泵可将水样抽取到出水端702处，继而水质探头的出水端702与水管502的进水口5021对应连接，使得水质探头可将待取样水域的水样抽取到水管502中，并在抽取水样的同时完成水质的检测。
进一步地，优选实施例中的水质探头主要用于但不限于对待取样水域的pH值、溶解氧、电导率、浊度等水质参数进行测量，这些水质参数能一定程度上反应所处水域的水质状况；而且更重要的是，上述水质参数往往会在抽取后随着时间、温度的变化，或者运输过程中外界环境的变化而发生变化，因此，为保证水样检测的准确性，上述水质参数需要在采样的同时进行对应检测；相应地，在水质探头的水质检测部内设置有相应的检测传感器，例如pH值检测传感器、溶解氧检测传感器、电导率检测传感器、浊度检测传感器等，传感器检测的数据经控制芯片和通讯天线703实时传回控制主板中。
进一步优选地，在壳体2上对应控制主板设置有通讯组件10，其可用于接收来自通讯天线703参数采集信号传递给控制主板，并可用于将控制主板接收到的信息传递到中控室或者取样人员的相关设备上，从而完成的对应水质参数的检测、记录。进一步优选地，在壳体2上设置有摄像组件9，以用于多点取水采样装置工作时可对应采集采样水域的环境照片，增加采样数据的多样性，提升水质检测的判断准确性。
进一步地，优选实施例中的多点取水采样装置可对应搭载在无人机11上，组成无人机采样系统，如图11中所示。其中，优选实施例中的多点取水采样装置与无人机11共用电源，上盖1上对应设置有电源接口，通过导线与无人机的电源对应连通。继而水质检测人员可控制无人机11搭载多点取水采样装置完成取水采样的工作。
具体而言，优选实施例中无人机采样系统的采样方法可参照如图12中的步骤进行，其步骤优选如下所示：
S1：水质检测人员控制搭载有多点取水采样装置的无人机11飞行到待取样水域的水面上方一定高度后悬停，此时，绞盘501上的水管502处于完全收回的状态，其靠近进水口5021的标签604抵接导向滑轮组件504上的对应检测部件；
S2：通过绞盘电机503控制绞盘501转动，使得水管502通过导向滑轮组件504慢慢放出，继而使得设置在水管502进水口5021上的取水组件7逐渐靠近水面并最终浸入水中，待靠近出水口5022的标签604抵接检测部件时，绞盘电机503停止工作，此时水管502处于完全放出的状态；
S3：由绞盘电机503控制绞盘501回转一定角度，结合调位组件6中第一检测元件602与对应第二检测元件603的对正，使得出水口5022对正某一排水孔402，继而控制取水组件7工作，向水管502中抽取水样，抽取的水样通过排水孔402对应排出，从而完成水管502的“冲洗”过程；
S4：水管502“冲洗”一定时间后，取水组件7停止工作，控制绞盘501转动一定角度，结合调位组件6中第一检测元件602与对应第二检测元件603的对正，实现出水口5022与对应储水瓶802的瓶口对正，继而控制取水组件7工作，由其向该储水瓶802中抽取待检测的水样；
S5：在水管502“冲洗”和取样过程的同时，由取水组件7中的对应传感器检测该水源的水质参数，例如检测该水域的pH值、溶解氧、电导率、浊度等水质参数，检测到的水质参数由通讯天线703、通讯组件10对应传回控制主板，从而完成水质参数的检测；
S6：待载水组件8的重力传感器803检测到储水瓶802中的水样质量达到预定值时，取水组件7停止工作，不再向储水瓶802中注水，进而控制绞盘电机503回转，将水管502收回，待靠近进水口5021的标签604抵接导向滑轮组件504上的对应检测部件时，表明水管502完全收回，绞盘电机503停止工作，此时多点取水采样装置复原，完成一个取样点的取样工作；
S7：控制无人机飞往下一个采样点，循环步骤S1~S6中的过程，完成另一个采样点的采样工作，并最终在完成多个采样点的采样工作后，将无人机11控制飞回。
本发明中用于多点取水采样的装置，其通过设置管盘组件和调位组件，准确实现了取样水管分别与注水孔或排水孔的对正，准确完成了水管的冲洗过程和注水过程，减少了水样的污染，提升了水样检测的准确性；且通过对应在水管上设置标签，有效实现了水管完全放出或者完全收回过程的检测，避免了绞盘电机在水管放出/收回到位后的额外工作，减少了管盘组件的损坏，提升了多点取水采样装置的使用寿命；同时，通过优选设置取水组件的结构，即选用包含多种传感器的水质探头，有效实现了待取样水域特定水质参数的实时检测，避免了取样后因水样外界环境变化所引入的误差，进一步提升了水质检测的准确性。此外，本发明中的多点取水采样装置结构简单，检修维护方便，驱动过程的控制准确性高，能大大提升取水采样的效率，保证取水采样的准确性，降低水质检测的成本，具有较好的应用前景和推广应用价值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于多点取水采样的装置，包括壳体、取水组件和包含多个储水瓶的载水组件，其特征在于，还包括管盘组件和调位组件；其中，
所述壳体为内部中空的筒状结构，其顶部和底部分别同轴设置有呈板状结构的上板和底板，所述上板和所述底板平行设置，并以沿环向外周间隔设置的若干竖向连接杆对应连接，且所述底板的板面上沿环向间隔开设有多个贯穿两侧端面的通孔，即注水孔和排水孔，所述注水孔与所述排水孔沿环向依次间隔设置，且各所述注水孔分别正对设于其下方的相应储水瓶瓶口；
所述管盘组件包括同轴设于所述上板和所述底板之间的绞盘、可驱动所述绞盘转动的绞盘电机和出水口设于所述绞盘上并可对应缠绕在该绞盘上的水管，以及对应所述水管固定设置于所述壳体外周上的导向滑轮组件，所述水管的进水口对应穿过所述导向滑轮组件并竖向垂下以连接所述取水组件，且所述水管的出水口正对所述底板，并可在所述绞盘转动时与对应的所述注水孔或者所述排水孔对正；
所述调位组件包括同轴设于所述上板底面的位置检测板和固定设于所述绞盘顶面并对正所述位置检测板底面的第一检测元件，所述位置检测板的底面上对应各所述注水孔和各所述排水孔分别竖向同轴设置有第二检测元件，且所述第一检测元件与所述出水口竖向同轴设置，继而所述绞盘的转动可带动所述第一检测元件与其上方对应的第二检测元件对正，使得所述出水口可准确对正相应的排水孔或者相应的注水孔，完成所述水管的冲洗过程或者注水过程，从而实现多点取水采样过程。
2.根据权利要求1所述的用于多点取水采样的装置，其中，所述取水组件为水质探头，所述水质探头内包括多个检测传感器，以用于检测待取样水域pH值、溶解氧、电导率和浊度中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的用于多点取水采样的装置，其中，在所述水管上分别对应所述进水口和所述出水口设置有标签，即第一标签和第二标签，且在所述导向滑轮组件上分别对应两所述标签设置有检测部件，并使得所述水管完全放出时所述第二标签与对应的检测部件匹配，且所述水管完全收回时所述第一标签与相应的检测部件匹配。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的用于多点取水采样的装置，其中，所述绞盘包括呈板状结构的上隔板和下隔板，并在两隔板之间形成用于缠绕所述水管的容置空间，且所述出水口对应连接在所述下隔板上，所述第一检测元件固定设置于所述上隔板的顶面。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的用于多点取水采样的装置，其中，所述载水组件包括固定设置于所述底板底面上的连接支架，所述连接支架上沿环向并排设置有多个所述储水瓶。
6.根据权利要求5所述的用于多点取水采样的装置，其中，所述注水孔为沿环向等间隔开设的四个，且所述排水孔为沿环向等间隔开设的四个，即所述储水瓶为沿环向等间隔设置的四个，且所述第二检测元件为对应间隔设于所述位置检测板底面上的八个。
7.根据权利要求5所述的用于多点取水采样的装置，其中，所述连接支架上设置有重力传感器，其可在所述储水瓶开始注水后开始计量注入该储水瓶中水样的重量。
8.根据权利要求2所述的用于多点取水采样的装置，其中，所述水质探头上设置有通讯天线，且所述壳体上对应设置有通讯组件，所述通讯天线可将所述水质探头检测到的对应参数以无线电传递到所述通讯组件上。
9.一种用于多点取水采样的无人机采样系统，其包括权利要求1~8中任一项所述的用于多点取水采样的装置，其特征在于，还包括无人机，
所述用于多点取水采样的装置对应搭载在所述无人机的底部，并可在所述无人机的带动下飞往至少一处待取样的水域，完成对应水样的采集工作。
10.一种利用权利要求9中所述的无人机采样系统的采样方法，其步骤如下：
S1：控制所述无人机飞行到待取样水域的水面上方一定高度后悬停；
S2：通过所述绞盘电机控制所述绞盘转动，实现所述水管的完全放出；
S3：通过所述绞盘电机控制所述绞盘回转一定角度，使得所述第一检测元件与对应的第二检测元件对正，且所述出水口对正相应的所述排水孔，继而控制所述取水组件工作，向所述水管中抽水，抽取的水通过所述排水孔排出，从而完成所述水管的冲洗；
S4：所述水管冲洗一定时间后，所述取水组件停止工作，控制所述绞盘转动一定角度，使得所述出水口与对应的所述储水瓶瓶口对正，继而控制所述取水组件工作，由其向所述水管和对应的所述储水瓶中抽取待检测的水样；
S5：所述储水瓶中的水样抽取到预定值后，所述取水组件停止工作，进而控制所述绞盘电机回转，实现所述水管的完全收回，完成一个采样点水域的水样采集工作；
S6：控制所述无人机飞往下一个采样点，循环步骤S1~S5中的过程，完成另一个采样点水域的水样采集工作；
S7：循环步骤S6中的过程，实现多采样点水域的水样采集工作，继而控制所述无人机飞回。
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