CN109883767A - 一种基于无人机的采样吊舱和无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机的采样吊舱，包括：采样泵、采样管、采样管收放装置、多通阀、样液储存容器和控制装置；采样管绕于采样管收放装置上，用于在采样管收放装置的驱动下伸入水中或收起；采样泵还与多通阀的入口连接，多通阀的多个出口分别与多个样液储存容器连接，采样泵用于在采样管伸入水中时抽取样液并经多通阀分配至样液储存容器，多通阀用于将不同的样液分配至不同的样液储存容器中。本发明中通过多通阀的分液操作，能够将不同地点采集的水质分配至不同的样液储存容器中进行储存，使得无人机在一次往返过程中可以在多个地点进行水质的采样，提高了水质采样的效率。

Description

一种基于无人机的采样吊舱和无人机

技术领域

本发明涉及水质采样技术领域，更具体地说，涉及一种基于无人机的采样吊舱和无人机。

背景技术

近年来，随着经济的迅速发展，水资源的污染情况也日益严重，水质监测的重要性日益提升。水质采样是水质监测的关键环节之一，采集的水质需要在总体和宏观上反映水系或所在区域的水环境质量状况。我国大型水域较多，大型水域的水面面积大、水质安全保障要求高，对水样采集的要求相对较高。目前主流的采水方式是人工采水，该采水方式有采样效率低、受水域环境和交通工具限制、采得样品代表性不足的问题。

近年出现了一种新兴的采水方式——无人机自动采水。然而，现有的采水无人机能实现采水功能，但是一次只能实现一个地点的采样，采样效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于无人机的采样吊舱和无人机，旨在解决现有的无人机采样效率低的技术问题。

第一方面，本发明提供的一种基于无人机的采样吊舱，包括：采样泵、采样管、采样管收放装置、多通阀、样液储存容器和控制装置；

所述采样管绕于所述采样管收放装置上，且所述采样管的一端与所述采样泵连接，另一端探出无人机外，用于在所述采样管收放装置的驱动下伸入水中或收起；

所述采样泵还与所述多通阀的入口连接，所述多通阀的多个出口分别与多个所述样液储存容器连接；

所述控制装置分别与所述采样管收放装置和所述多通阀连接，用于在所述采样管伸入水中时启动所述采样泵抽取样液并经所述多通阀分配至所述样液储存容器，以及在抽取不同的样液时，控制所述多通阀将不同的样液分配至不同的所述样液储存容器中。

可选地，还包括：排样阀和排样泵；

所述排样阀包括有多个入口和至少一个出口，所述排样阀的多个入口分别与多个所述样液储存容器连接，所述排样阀还与所述排样泵和所述控制装置连接，所述控制装置还用于启动所述排样泵并经所述排样阀排出多个所述样液储存容器内的样液。

可选地，所述采样管收放装置包括：支架、动滑轮和第一电机；

所述动滑轮和所述第一电机均设置于所述支架上，所述采样管绕于所述动滑轮上，所述第一电机与所述动滑轮和所述控制装置连接，用于在所述控制装置的控制下带动所述动滑轮移动，以增加或减小所述采样管在所述支架上的行程。

可选地，所述采样管收放装置还包括：定滑轮；

所述动滑轮包括第一动滑轮和第二动滑轮，所述定滑轮设置于所述支架的一侧，所述第一动滑轮和所述第二动滑轮平行设置于所述支架的另一侧，且所述定滑轮、所述第一动滑轮和所述第二动滑轮均设置于不同的高度上；

所述采样管依次绕过所述第一动滑轮、所述定滑轮和所述第二动滑轮，并连接至所述支架顶部的所述采样泵；

所述第一电机设置于所述第一动滑轮和所述第二动滑轮之间，用于带动所述第一动滑轮和所述第二动滑轮同时进行左右滑动，以收放所述采样管。

可选地，所述采样管收放装置还包括：滑动安装座；

所述支架上平行设置有第一滑动杆、第二滑动杆和丝杆；

所述第一动滑轮和所述第二动滑轮均安装于所述滑动安装座上，所述滑动安装座上贯穿设置有第一通孔、第二通孔和螺旋通孔，所述滑动安装座通过所述第一通孔、所述第二通孔和所述螺旋通孔套于所述第一滑动杆、所述第二滑动杆和所述丝杆上；

所述第一电机上连接有第一齿轮，所述丝杆上设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮连接，所述第一电机用于通过所述第一齿轮和所述第二齿轮驱动所述丝杆来回转动，以使得所述滑动安装座左右滑动。

可选地，还包括:配重块和水压传感器；

所述采样管的另一端与所述配重块连接，所述水压传感器设置于所述配重块上，用于测量所述配重块在水中的深度；

所述配重块上设置有第一进水通道和至少一个第二进水通道，所述第一进水通道连接至所述水压传感器，所述第二进水通道连接至所述采样管的另一端。

可选地，所述配重块为镂空形状，所述采样管的另一端插入至所述配重块内部，所述水压传感器的一端插入到所述配重块内部，所述配重块还用于过滤水中的杂质。

可选地，还包括：配重块收放装置；

所述配重块收放装置包括：支撑座、绕线轮、第二电机和收放线；

所述绕线轮和所述第二电机设置于所述支撑座上，且所述第二电机与所述绕线轮连接，用于带动所述绕线轮转动；

所述收放线绕于所述绕线轮上，且所述收放线的一端与所述配重块连接，用于收放所述配重块。

可选地，多个所述样液储存容器内均设置有液位传感器，用于判断所述样液储存容器中的液位是否达到预设液位，以使得所述采样泵停止抽取样液。

第二方面，本发明提供的一种无人机，包括有如第一方面所述的采样吊舱。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明中在采样吊舱上设置了多通阀和多个样液储存容器，通过多通阀的分液操作，能够将不同地点采集的水质分配至不同的样液储存容器中进行储存，使得无人机在一次往返过程中可以在多个地点进行水质的采样，提高水质采样的效率，并且保证水质采样的可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为发明实施例提供的一种基于无人机的采样吊舱的结构示意图；

图2为图1中外壳内部的采样吊舱的正面结构示意图；

图3为图1中外壳内部的采样吊舱的立体结构示意图；

图4为图2中的采样吊舱的背面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种配重块的结构示意图。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

近年出现了一种新兴的采水方式——无人机自动采水，无人机自动采水的过程主要是由无人机搭载着采样设备飞行至预定的采样点，然后下方采样管至水中进行采样；在采样结束后，收起采样管并且飞行至原点，由工作人员取下装有水样的采样瓶并换上新的采样瓶之后，再次飞行至新的采样点进行采样。显然，现有的采水无人机虽然能实现采水功能，但是一次只能实现一个地点的采样，在对大型水域进行采样时，往往需要对大型水域的不同地点进行采样，而现有的无人机则需要在不同的采样点与原点之间不断地往返来进行采样，采样效率低，且需要工作不断地更换新的采样瓶，费时费力。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于无人机的采样吊舱，能够使得无人机在一次往返过程中可以在多个地点进行水质的采样，提高水质采样的效率，省时省力，并且能够保证水质采样的可靠性。

如图1、图2和图3所示，图1为发明实施例提供的一种基于无人机的采样吊舱的结构示意图；图2为图1中外壳内部的采样吊舱的正面结构示意图；图3为图1中外壳内部的采样吊舱的立体结构示意图。

本发明实施例提供的一种基于无人机的采样吊舱，包括：外壳1、采样泵2、采样管3、采样管收放装置4、多通阀5、样液储存容器6和控制装置11；其中，采样泵2、采样管3、采样管收放装置4、多通阀5和样液储存容器6等设备均设置于外壳1内，外壳1为整个采样吊舱的设备提供防水和防尘的密封保护环境，能够有效避免在采样过程中异物进入到采样吊舱中而影响到采样过程的正常进行。另外，外壳1可以通过悬挂绳或安装支架等悬挂装置直接悬挂在无人机的底部，也可以直接搭载在无人机的云台上，能够实现与无人机之间的固定作用即可，此处不做具体限定。在外壳1上可以设置标准的安装支架，用于将采样吊舱悬挂在无人机上；在外壳1上还可以设置标准的电路接口，使得外壳1内的采样吊舱能够与无人机实现通信，采用标准的电路接口能够保证采样吊舱可以适配多种无人机，实用性较高。如图1所示，外壳1可以采用类似屋子的形状(为便于观察外壳1内部的设备，外壳1的正面开口)，在外壳1的顶部设置有往外倾斜的挡雨板，能够将雨水、雾水等引流至外壳1外，有效保护外壳1内部的设备；此外，外壳1也可以采用其他的形状，在此不做具体限定。

在外壳1内部，所述采样管3绕于所述采样管收放装置4上，且所述采样管3的一端与所述采样泵2连接，另一端探出无人机外，用于在所述采样管收放装置4的驱动下伸入水中或收起；可以理解的是，在无人机巡航的过程中，采样管收放装置4将采样管3收起至无人机的底部，采样管3不会对无人机的飞行造成干扰；当无人机飞到预定的采样地点之后，无人机静止在该采样地点的上空，采样管收放装置4启动，并将采样管3下放至水中，使得采样管3伸入至水中，由采样泵2提供抽液动力并进行采样。

所述采样泵2还与所述多通阀5的入口连接，所述多通阀5的多个出口分别与多个所述样液储存容器6连接，所述采样泵2用于在所述采样管3伸入水中时抽取样液并经所述多通阀5分配至所述样液储存容器6，所述多通阀5用于将不同的样液分配至不同的所述样液储存容器6中。其中，多通阀5有一个样液入口和多个样液出口，采样泵2与多通阀5之间采用软管连接，多通阀5同样通过软管分别与多个样液储存容器6连接(图2中为便于观察，只画出一个样液储存容器6与多通阀5之间的软管)。具体地，采样泵2可以将通过采样管3抽取得到的样液输入至多通阀5的样液入口中，由多通阀5通过打开/关断不同的阀门，实现将样液分配至不同的样液储存容器6中。在本发明实施例中，样液储存容器6的数量可以是两个、三个、四个甚至是五个，具体可以根据实际的采样需求以及无人机的搭载能力而设置不同数量的样液储存容器6，样液储存容器6与多通阀5相配合即可，在数量上不做具体限制。

其中，所述控制装置11分别与所述采样管收放装置4、采样泵2和所述多通阀5连接，能够在无人机到达指定的采样点时，控制采样管收放装置4收放采样管3，并且在采样管3下放至水中时，启动采样泵2抽取样液；并且在无人机飞行至新的采样点的时候，控制多通阀5转换阀门，以使得不同的样液可以储存在不同的样液储存容器中。

可以理解的是，无人机进行水质采样可以分为多个阶段，分别为：巡航阶段、放采样管3阶段、采样阶段、收采样管3阶段以及返航阶段。首先，在无人机起飞后，即进入巡航阶段，无人机搭载着采样吊舱进行飞行，巡航完毕后，到达制定的采样点；无人机悬停在采样点上空，并进入放采样管3阶段，由采样管收放装置4将采样管3放下至水中；等到采样管3下放至水中之后，进入采样阶段，采样泵2启动，抽取水样至样液储存容器6中；水样抽取完毕后，采样泵2停止运行，进入收采样管3阶段，由采样管收放装置4将采样管3收起；然后，无人机继续进入巡航阶段，并飞行至下一个采样点之后，重复上述的放采样管3阶段、采样阶段和收采样管3阶段，最后进入返航阶段，将储存了不同采样点的样液的多个样液储存容器6搭载至起点，完成对多个采样点的水质采样。

值得注意的是，在无人机飞行至新的采样点进行水质采样前，由多通阀5将通往原来的样液储存容器6的阀门关断，并打开另一个样液储存容器6的阀门，以使得无人机在新的采样点所采集到的水样可以进入并储存在另一个样液储存容器6内。其中，多通阀5可以为电磁多通阀，能够自动实现阀门的切换，电磁多通阀与样液储存容器6的配合在水质采样检测领域为现有技术，在此不再赘述。

具体地，在多个所述样液储存容器6内均可以设置有液位传感器，用于判断所述样液储存容器6中的液位是否达到预设液位，以使得所述采样泵2停止抽取样液。外壳1内设置的控制装置11还与液位传感器连接，能够接收液位传感器的信号并且控制采样泵2的停止或运行。可以理解的是，由于在样液储存容器6内预设的位置处设置有液位传感器，液位传感装器可以为一对金属探头，当两者均接触液面的时候，金属探头短接输出信号至控制装置11。在采样泵2抽取样液至样液储存容器6的过程中，样液的液面不断上升，当液面上升至液位传感器设置的位置时，液位传感器感应到液面的变化，并发出信号至控制装置11中，以使得控制装置11可以控制采样泵2停止运行，从而完成一个采样点的水质采样。

可以理解的是，由于无人机需要同时搭载多个样液储存容器6，在样液储存容器6数量较多且样液储存容器6内均装满了样液的情况下，无人机的负重较大；且在采集得到水样之前，无人机需要飞行至多个不同的采样点进行采样，总的飞行时间较长。因此，在无人机已经飞行了较长时间的情况下，无人机还需要搭载着较重的负荷返回至起点。在无人机出发前如果没有充有足够的电量，或者在无人机采样的过程中，由于工作人员的失误而控制无人机飞行或采样过长时间，无人机在返航的过程中往往容易没有足够的电量在负荷较重的情况下返航至起点。由于无人机大多用于广阔水域进行采样，水面不像地面可以迫降，因此无人机的落水风险比较大，如果在返航过程中无人机由于电量不足而无法顺利返回至起点，无人机容易坠落在湖中，从而发生坠毁的事件。由于无人机的成本较高，一旦发生无人机坠毁的事件，将会造成较大的损失。因此，很有必要采取一定的安全措施，保证无人机能够顺利地返航，降低无人机坠毁的可能性。

可以参阅图4，图4为图2中的采样吊舱的背面结构示意图。进一步地，在本发明实施例中，还可以包括：排样阀7和排样泵(图3中未示出)；所述排样阀7包括有多个入口和至少一个出口，所述排样阀7的多个入口分别与多个所述样液储存容器6连接，所述排样阀7还与所述排样泵连接，用于在所述排样泵的作用下排出一个或多个所述样液储存容器6内的样液。

其中，排样泵可以与控制装置11连接，在控制装置11的控制下，排样泵能够抽取一个或多个样液储存容器6中的样液，并且排出至无人机外，减轻无人机整体的负重，降低无人机电量的消耗，从而提升无人机的巡航能力，避免无人机坠毁。在本发明实施例中，可以由无人机在飞行过程中对自身的电量进行判断，并在电量低于预设值(例如20％)时，由无人机向控制装置11发送指令，控制装置11控制排样泵将样液排出；另外，也可以由工作人员实时监控无人机的飞行状态，在无人机电量较低的时候，向无人机发送指令，再由无人机转发至控制装置11，从而实现排液。具体地，在无人机巡航或返航阶段，无人机与地面飞控平台和采样吊舱之间均有通信，无人机的紧急排样可以分为手动排样和自动排样。手动排样具体是在地面飞控平台上有相应的排样选项，工作人员选择手动排样之后，无人机会接收到排样的指令，并且发送至控制装置11，使得控制装置11控制排样泵进行样品排空；自动排样则是在无人机上设置一个电量阈值，当电量低于这个阈值的时候，无人机向控制装置11发送指令，控制装置11控制排样泵将样液排出。

在本发明实施例中，采样泵2和排样泵均可以采用液体隔膜泵，其质量仅为58g，能提供满足要求的吸程和230ml/min的流量，由于其重量较轻，能够极大程度地降低整机的重量。样液储存容器6可以为防腐塑料材质的样品瓶，500ml/瓶。

可以理解的是，在本发明实施例中所采用的隔膜泵额定功率仅为8W左右，而一般的无人机电源为22.2V左右，考虑上电平转换导致的能量损失，排液2升仅需要60多毫安时的电池容量，但是能够降低整机负载2kg，而一般无人机搭载重量在10kg左右，排液2kg能提升续航能力20％左右，从而保证无人机能够顺利返航。

在本发明实施例提供的一种示例中，所述采样管收放装置4具体包括：支架41、动滑轮和第一电机44；所述动滑轮和所述第一电机44均设置于所述支架41上，所述采样管3绕于所述动滑轮上，所述第一电机44与所述动滑轮连接，用于带动所述动滑轮移动，以增加或减小所述采样管3在所述支架41上的行程。

可以理解的是，采样泵2可以设置在支架41的顶部，采样管3的一端连接至采样泵2上，另一端自然下垂，动滑轮可以设置在支架41的中间，采样管3绕在动滑轮上，当动滑轮左右移动时，可以增加或减小采样管3在支架41底部到支架41顶部的采样泵2之间的行程；当采样管3在支架41上的行程最大时，采样管3的另一端则被收起至支架41的底部，即被收起在无人机的下方；当采样管3在支架41上的行程最小时，采样管3的另一端则下放至最底部，即伸入至水中。在实际过程中，只需要控制第一电机44来实现动滑轮的左右来回移动即可。此外，在采样泵2设置有支架41的底部时，则可以通过控制动滑轮上下来回移动，来增加或减小所述采样管3在所述支架41上的行程，实现采样管3的收放。其中，动滑轮的设置方式可以根据外壳1内部各设备的布置进行调整，此处不做具体限定。

具体地，所述采样管收放装置4还包括：定滑轮45；所述动滑轮包括第一动滑轮42和第二动滑轮43，所述定滑轮45设置于所述支架41的一侧，所述第一动滑轮42和所述第二动滑轮43平行设置于所述支架41的另一侧，且所述定滑轮45、所述第一动滑轮42和所述第二动滑轮43均设置于不同的高度上；所述采样管3依次绕过所述第一动滑轮42、所述定滑轮45和所述第二动滑轮43，并连接至所述支架41顶部的所述采样泵2；所述第一电机44设置于所述第一动滑轮42和所述第二动滑轮43之间，用于带动所述第一动滑轮42和所述第二动滑轮43同时进行左右滑动，以收放所述采样管3。

另外，所述采样管收放装置4还包括：滑动安装座46；所述支架41上平行设置有第一滑动杆411、第二滑动杆412和丝杆413；所述第一动滑轮42和所述第二动滑轮43均安装于所述滑动安装座46上，所述滑动安装座46上贯穿设置有第一通孔、第二通孔和螺旋通孔，所述滑动安装座46通过所述第一通孔、所述第二通孔和所述螺旋通孔套于所述第一滑动杆411、所述第二滑动杆412和所述丝杆413上；所述第一电机44上连接有第一齿轮441，所述丝杆413上设置有第二齿轮414，所述第一齿轮441与所述第二齿轮414连接，所述第一电机44用于通过所述第一齿轮441和所述第二齿轮414驱动所述丝杆413来回转动，以使得所述滑动安装座46左右滑动。

如图3所示，在支架41的一侧(图中为支架41的左侧)可以设置一个或多个定滑轮45，在支架41的另一侧(图中为支架41的右侧)设置第一动滑轮42和第二动滑轮43，每个滑轮均设置于不同的高度上，采样管3依次绕过不同的滑轮，盘旋设置在支架41上。当第一电机44正向转动时，第一电机44带动第一齿轮441转动，同时，第一齿轮441带动与其啮合连接的第二齿轮414连接，由于第二齿轮414固定设置在丝杆413上，丝杆413也随这第二齿轮414正向转动，丝杆413的转动即可带动滑动安装座46相对丝杆413向左滑动，此时，设置在滑动安装座46上的第一动滑轮42和第二动滑轮43均向左滑动，采样管3在支架41上的行程缩短，采样管3被逐渐下放。同理，当需要收起采样管3时，第一电机44反向转动，将采样管3逐渐收起。在本发明实施例中，通过第一动滑轮42和第二动滑轮43来实现采样管3在支架41上的折叠，如此一来，在第一电机44驱动第一动滑轮42和第二动滑轮43走一个行程的时候，采样管3能够收放两个行程，使得采样管3能够收放的长度尽可能地大，同时能够保证采样管3在收起时能够收到指定的位置，即采样管3的末端能够紧贴无人机机体，保证无人机在巡航过程中，采样管3不会受到外界影响(例如，采样管3挂在树枝上)；同时，还可以保证采样管3不会大幅度影响到无人机的中心，确保无人机飞行过程中的可靠性。

需要说明的是，除了通过丝杆413和第一电机44的配合，来实现滑动安装座46的滑动，还可以通过齿轮和第一电机44配合等其他的方式来驱动滑动安装座46进行来回移动，均属于比较常见的现有技术，本发明实施例不再赘述。

在水质采样时，由于不同深度的水质不一样，且顶面的水面往往还会有较多的垃圾或杂质，因此在进行水质采样时通常需要在一定深度的水中进行采样。然而，为保证采样管3的可收放特性，采样管3通常为重量较轻的软管，在实际采样过程中，若需要将采样管3伸入到较深的水中进行采样时，采样管3可能由于重量较小而容易浮在水面上或者无法伸入到特定的深度中。因此，在实际采样过程中，需要保障采样管3采样的可靠性。

可选地，可以参阅图5，图5为本发明实施例提供的一种配重块的结构示意图。在本发明实施例中，还可以包括:配重块8和水压传感器81；所述采样管3的另一端与所述配重块8连接，所述水压传感器81设置于所述配重块8上，用于测量所述配重块8在水中的深度；所述配重块8上设置有第一进水通道和至少一个第二进水通道，所述第一进水通道连接至所述水压传感器81，所述第二进水通道连接至所述采样管3的另一端。

其中，在配重块8上可以设置多个进水通道，能够连接至采样管3以及水压传感器81，较粗的进水通道连接至水压传感器81，较细的进水通道则连接至采样管3，连接采样管3的第二进水通道可以设置为多个，以保证在一些第二进水通道被杂质堵住时而不会影响到采样管3的进水，同时，较细的第二进水通道还能够实现过滤作用。水压传感器81可以通过第一进水通道测量该深度的水压，继而根据水压的大小求取出水的深度，从而控制采样管收放装置4将采样管3下放至指定的深度，实现定深采样。

具体地，计算过程如下：利用水压传感器81在不同深度下产生的表示压强的模拟信号，通过液体压强公式p＝ρgh计算出采样点的深度，该深度的精度取决于水压传感器81的精度。在定深采样的使用场景中，控制装置11采集水压传感器81的输出信号，利用PID算法控制第一电机44，通过第一电机44的动作控制采样管3的水下深度实现定深采样。PID算法是一种基于比例、积分、微分算法的控制算法，其反馈信号为水压传感器81传给自动化控制模块的电信号，通过水压传感器81的特性曲线算出相应的压强，再根据p＝ρgh算出实际的采样深度。设本次采集数据为第k次采集，算出的与预设的采样深度相减得到偏差参数err(k)，将输出偏差与输入值相除得到比例系数k(p)，再通过近三次的偏差有权的相加得到积分参数err(i)、通过每次算得偏差与上次偏差相减得到的值除以时间间隔得到微分参数k(d)，通过对上述参数的数据处理得到第一电机44在下个时间间隔中的转动方向与转动需要的脉冲数Tm。

Tm＝k(p)*[a1*err(k)+a2*k(i)+a3*k(d)*[err(k)-err(k-1)]]

其中的a1、a2、a3为经验值，不同的电机、不同重量的采样头需要的经验值不同，该值需要通过实验测得。Tm大于0为电机正转，Tm小于0为电机反转。每隔一个时间间隔进行一次上述操作，保证定位装置维持在一个更稳定的深度。通过上述过程，定深采样的深度精度误差会小于10cm，满足定深采样要求。

具体地，所述配重块8的重量可以在200-300g范围内，水压传感器81可以为NPI型微型防水压力传感器，其连接线可以通过防水方式进行延长到比采样管3略长，并缠绕到采样管3上，通过防水胶布将连接线与采样管3固定到一起。该传感器可以感知液压的改变，并输出模拟量来表示该压力。所述配重块8具体可以为一镂空形状的金属球，所述采样管3的另一端插入至所述配重块8内部，所述水压传感器81的一端插入到所述配重块8内部，所述配重块8内部中空，且配重块8的表面上镂空有多个细孔，能够对水中的杂质进行初步过滤，避免采样管3采集到较大的杂质。因此，镂空形状的金属球配重块8既能够实现配重，保证采样管3在水中稳定的作用，还能够实现对水质初步过滤的作用。

进一步地，为了避免采样管3直接承受配重块8的重量，保证采样过程的可靠性，本发明实施例中还可以包括：配重块收放装置9；所述配重块收放装置9包括：支撑座91、绕线轮92、第二电机93和收放线94；所述绕线轮92和所述第二电机93设置于所述支撑座91上，且所述第二电机93与所述绕线轮92连接，用于带动所述绕线轮92转动；所述收放线94绕于所述绕线轮92上，且所述收放线94的一端与所述配重块8连接，用于收放所述配重块8。

本发明实施例还提供了一种无人机，包括有如前述的采样吊舱，采样吊舱可以是通过悬挂绳、安装支架等等悬挂装置直接悬挂在无人机的底部，也可以直接搭载在无人机的云台上，能够实现与无人机之间的固定即可，此处不再做具体赘述。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的采样吊舱，其特征在于，包括：采样泵、采样管、采样管收放装置、多通阀、样液储存容器和控制装置；

所述采样管绕于所述采样管收放装置上，且所述采样管的一端与所述采样泵连接，另一端探出无人机外，用于在所述采样管收放装置的驱动下伸入水中或收起；

所述采样泵还与所述多通阀的入口连接，所述多通阀的多个出口分别与多个所述样液储存容器连接；

所述控制装置分别与所述采样管收放装置和所述多通阀连接，用于在所述采样管伸入水中时启动所述采样泵抽取样液并经所述多通阀分配至所述样液储存容器，以及在抽取不同的样液时，控制所述多通阀将不同的样液分配至不同的所述样液储存容器中。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的采样吊舱，其特征在于，还包括：排样阀和排样泵；

所述排样阀包括有多个入口和至少一个出口，所述排样阀的多个入口分别与多个所述样液储存容器连接，所述排样阀还与所述排样泵和所述控制装置连接，所述控制装置还用于启动所述排样泵并经所述排样阀排出多个所述样液储存容器内的样液。

3.根据权利要求1或2所述的基于无人机的采样吊舱，其特征在于，所述采样管收放装置包括：支架、动滑轮和第一电机；

所述动滑轮和所述第一电机均设置于所述支架上，所述采样管绕于所述动滑轮上，所述第一电机与所述动滑轮和所述控制装置连接，用于在所述控制装置的控制下带动所述动滑轮移动，以增加或减小所述采样管在所述支架上的行程。

4.根据权利要求3所述的基于无人机的采样吊舱，其特征在于，所述采样管收放装置还包括：定滑轮；

所述动滑轮包括第一动滑轮和第二动滑轮，所述定滑轮设置于所述支架的一侧，所述第一动滑轮和所述第二动滑轮平行设置于所述支架的另一侧，且所述定滑轮、所述第一动滑轮和所述第二动滑轮均设置于不同的高度上；

所述采样管依次绕过所述第一动滑轮、所述定滑轮和所述第二动滑轮，并连接至所述支架顶部的所述采样泵；

所述第一电机设置于所述第一动滑轮和所述第二动滑轮之间，用于带动所述第一动滑轮和所述第二动滑轮同时进行左右滑动，以收放所述采样管。

5.根据权利要求4所述的基于无人机的采样吊舱，其特征在于，所述采样管收放装置还包括：滑动安装座；

所述支架上平行设置有第一滑动杆、第二滑动杆和丝杆；

所述第一动滑轮和所述第二动滑轮均安装于所述滑动安装座上，所述滑动安装座上贯穿设置有第一通孔、第二通孔和螺旋通孔，所述滑动安装座通过所述第一通孔、所述第二通孔和所述螺旋通孔套于所述第一滑动杆、所述第二滑动杆和所述丝杆上；

所述第一电机上连接有第一齿轮，所述丝杆上设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮连接，所述第一电机用于通过所述第一齿轮和所述第二齿轮驱动所述丝杆来回转动，以使得所述滑动安装座左右滑动。

6.根据权利要求1或2所述的基于无人机的采样吊舱，其特征在于，还包括:配重块和水压传感器；

所述采样管的另一端与所述配重块连接，所述水压传感器设置于所述配重块上，用于测量所述配重块在水中的深度；

所述配重块上设置有第一进水通道和至少一个第二进水通道，所述第一进水通道连接至所述水压传感器，所述第二进水通道连接至所述采样管的另一端。

7.根据权利要求6所述的基于无人机的采样吊舱，其特征在于，所述配重块为镂空形状，所述采样管的另一端插入至所述配重块内部，所述水压传感器的一端插入到所述配重块内部，所述配重块还用于过滤水中的杂质。

8.根据权利要求6所述的基于无人机的采样吊舱，其特征在于，还包括：配重块收放装置；

所述配重块收放装置包括：支撑座、绕线轮、第二电机和收放线；

所述绕线轮和所述第二电机设置于所述支撑座上，且所述第二电机与所述绕线轮连接，用于带动所述绕线轮转动；

所述收放线绕于所述绕线轮上，且所述收放线的一端与所述配重块连接，用于收放所述配重块。

9.根据权利要求1所述的基于无人机的采样吊舱，其特征在于，多个所述样液储存容器内均设置有液位传感器，用于判断所述样液储存容器中的液位是否达到预设液位，以使得所述采样泵停止抽取样液。

10.一种无人机，其特征在于，包括有如权利要求1至9任意一项所述的采样吊舱。