CN110244012A - 无人机原位监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人机原位监测装置，包括无人机和设置于所述无人机上的监测机构；所述监测机构包括安装座、驱动电机、卷线盘、盘绕于所述卷线盘上的柔性连接线以及用于监控水质的传感设备；所述安装座连接于所述无人机上；所述驱动电机的机座设置于所述安装座上，所述驱动电机的输出轴与所述卷线盘连接；所述柔性连接线的一端与所述卷线盘连接，所述柔性连接线的另一端与所述传感设备连接；所述卷线盘在转动时能够卷起或释放所述柔性连接线，以改变所述传感设备与所述无人机之间的距离。本发明的无人机原位监测装置旨在解决现有的水质监测技术改变了水质参数，且耗费人力、物力成本大的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及水质监测领域，尤其涉及一种无人机原位监测装置。
背景技术
随着人类科学水平的进步与生活水平的提升，水质污染的问题愈发严重，因此对水质的实时监测显得愈发重要。目前主要是采用抽样的方式对河道的水质进行监测，通过水泵将河道里的水抽到岸上的分析仪器中获取水质的参数信息。但该种监测方式的弊端较为明显，因为在抽样的过程中，样品的参数会发生变化，不能达到和原位的水质参数相同，且抽样监测一般是在岸边建立基站，占地面积大，资源利用率较低。
传统的河道水质监测方式有两种：
1、人工取样监测。研究人员定期去指定河道内进行取样，通过检测样品的水质参数来评估该河道的水质情况。不过该种方式弊端较为明显，一是定期需要提供人力资源，较不方便；二是水样从采集到实验室检测的过程中，水质情况难免会发生一些变化，这样检测出的数据与河道本身的水质数据有一定的出入，不能保证其准确性。
2、抽样式水质自动监测站。抽样式水质自动监测站避免了人工取样这个环节，水样通过自动采集的方式被抽入到分析仪器内，一定程度上减轻了工作人员的负担。但是这种方式还是没有避免抽样过程中水质情况难免会发生一些变化的问题，且建造成本较大，资源利用率较小。
鉴于此，有必要提供一种无人机原位监测装置，以解决或至少缓解上述技术缺陷。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种无人机原位监测装置，该无人机原位监测装置旨在解决现有的水质监测技术改变了水质参数，且耗费人力、物力成本大的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种无人机原位监测装置，包括：
无人机和设置于所述无人机上的监测机构；
所述监测机构包括安装座、驱动电机、卷线盘、盘绕于所述卷线盘上的柔性连接线以及用于监控水质的传感设备；
所述安装座连接于所述无人机上；所述驱动电机的机座设置于所述安装座上，所述驱动电机的输出轴与所述卷线盘连接；所述柔性连接线的一端与所述卷线盘连接，所述柔性连接线的另一端与所述传感设备连接；所述卷线盘在转动时能够卷起或释放所述柔性连接线，以改变所述传感设备与所述无人机之间的距离。
优选地，所述卷线盘包括中心圆杆、以及安装于所述中心圆杆上的第一圆盘和第二圆盘；所述第一圆盘和第二圆盘间隔设置以形成卷线空间，所述柔性连接线的一端与所述中心圆杆连接。
优选地，所述中心圆杆朝向所述驱动电机的一端设置有与所述输出轴配合的轴套。
优选地，所述卷线盘还包括套设于所述中心圆杆上的定位套，所述定位套用于止挡所述第一圆盘或第二圆盘。
优选地，所述安装座上还设置有用于配合所述传感设备的挂钩。
优选地，所述安装座朝向所述无人机的的一端设置有安装柱，所述无人机的底部对应地设置有安装孔。
优选地，所述无人机包括机身以及设置于所述机身上的多个动力机构；多个所述动力机构沿所述机身的周向均匀分布。
优选地，所述机身内设置有第一处理器，所述动力机构包括与所述第一处理器信号连接的第二处理器。
优选地，所述动力机构还包括与所述第二处理器信号连接的旋转电机，与所述旋转电机的输出轴连接的桨叶。
优选地，所述第一处理器包括GPS模块、惯性测量单元、方向传感器和角度传感器，能够解算所述无人机的位置信息和姿态信息。
本申请的方案中，由于包括了无人机和设置于无人机上的监测机构；监测机构包括安装座，设置于安装座内的驱动电机、与驱动电机连接的卷线盘、盘绕于卷线盘上的柔性连接线以及用于监控水质的传感设备，传感设备能够在水中对水质进行监测并记录。安装座连接于无人机上从而将监测机构固定在无人机上，驱动电机设置于安装座内并驱动卷线盘进行转动，柔性连接线的一端与卷线盘连接，柔性连接线的另一端与传感设备连接；卷线盘在转动时能够卷起或释放柔性连接线，以改变传感设备与无人机之间的距离。当需要对水质进行采样时，无人机带动监测机构飞至指定的水域后进行定高飞行，然后通过驱动电机驱动卷线盘进行转动放线，柔性连接线在被释放后可以将传感设备垂入水域中，直接在原位进行水质的监测，不会改变水质的参数。同时操作人员在离水域很远的地方即可操纵无人机，无需亲自走到监测点，极大地提升了效率并且节省了人力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例的无人机原位监测装置的平面视图；
图2为本发明实施例的无人机原位监测装置的部件立体图；
图3为本发明实施例的无人机原位监测装置的部件拆分图；
图4为本发明实施例的无人机原位监测装置的另一部件立体图；
图5为本发明实施例的无人机原位监测装置的另一部件拆分图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1至图3，本发明提供一种无人机原位监测装置，包括：
无人机100和设置于无人机100上的监测机构200；
监测机构200包括安装座210，设置于安装座210内的驱动电机220、与驱动电机220连接的卷线盘230、盘绕于卷线盘230上的柔性连接线240以及用于监控水质的传感设备250；
安装座210连接于无人机100上；驱动电机220包括设置于安装座210内的机座以及与卷线盘230连接的输出轴；柔性连接线240的一端与卷线盘230连接，柔性连接线240的另一端与传感设备250连接；卷线盘230在转动时能够卷起或释放柔性连接线240，以改变传感设备250与无人机100之间的距离。
本申请的方案中，由于包括了无人机100和设置于无人机100上的监测机构200；监测机构200包括安装座210，设置于安装座210内的驱动电机220、与驱动电机220连接的卷线盘230、盘绕于卷线盘230上的柔性连接线240以及用于监控水质的传感设备250，传感设备250能够在水中对水质进行监测并记录。安装座210连接于无人机100上从而将监测机构200固定在无人机100上，驱动电机220设置于安装座210内并驱动卷线盘230进行转动，柔性连接线240的一端与卷线盘230连接，柔性连接线240的另一端与传感设备250连接；卷线盘230在转动时能够卷起或释放柔性连接线240，以改变传感设备250与无人机100之间的距离。当需要对水质进行采样时，无人机100带动监测机构200飞至指定的水域后进行定高飞行，然后通过驱动电机220驱动卷线盘230进行转动放线，柔性连接线240在被释放后可以将传感设备250垂入水域中，直接在原位进行水质的监测，不会改变水质的参数。同时操作人员在离水域很远的地方即可操纵无人机100，无需亲自走到监测点，极大地提升了效率并且节省了人力。
作为本发明的优选实施方式，卷线盘230包括中心圆杆231、以及安装于中心圆杆231上的第一圆盘232和第二圆盘233；第一圆盘232和第二圆盘233间隔设置以形成卷线空间，柔性连接线240的一端与中心圆杆231连接。
本实施例中，柔性连接线240的一端与中心圆杆231连接，中心圆杆231旋转时可以将柔性连接线240盘卷起来或释放。其中，第一圆盘232和第二圆盘233安装于中心圆杆231上，第一圆盘232和第二圆盘233将卷曲的柔性连接线240围合起来。第一圆盘232和第二圆盘233既可以固定安装于中心圆杆231上，也可以可拆卸地安装于中心圆杆231上。
进一步地，中心圆杆231朝向驱动电机220的一端设置有与输出轴配合的轴套。轴套内可以设置花键孔，驱动电机220的输出轴通过花键与轴套配合来带动中心圆杆231转动。驱动电机220优选为伺服电机，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。本方案的驱动电机220能够进行自锁并正反转，通过对驱动电机220控制来将柔性连接线240释放至合适的长度，来监测特定水深处的水质。
作为本发明的优选实施方式，卷线盘230还包括套设于中心圆杆231上的定位套234，定位套234用于止挡第一圆盘232或第二圆盘233。定位套234可以包括多个，在第一圆盘232和第二圆盘233的侧边均设置有定位套234以对第一圆盘232和第二圆盘233进行限位。
作为本发明的可选实施方式，安装座210上还设置有用于配合传感设备250的挂钩260。当无人机100未工作时，可以传感设备250挂在挂钩260上进行固定，防止传感设备250损坏。此外，安装座210连接于无人机100的底部。安装座210朝向无人机100的的一端设置有多个安装柱211，无人机100的底部对应地设置有多个安装孔，安装柱211和安装孔通过螺纹紧固件进行固定。
作为本发明的具体实施方式，无人机100包括机身110以及设置于机身110上的多个动力机构120；多个动力机构120沿机身110的周向均匀分布。动力机构120的数量优选为四个，四个动力机构120成矩形分布于机身110的周向。由于无人机100结构对称，更易于在飞至指定的水域后进行定高飞行，保证定高时的稳定性。
进一步地，机身110内设置有第一处理器111，动力机构120包括与第一处理器111信号连接的第二处理器121。通过第一处理器111和第二处理器121协调工作，可以对无人机100整体的姿态信息和位置信息进行更好的处理，精确控制到每一个动力机构120的运行情况。
具体地，动力机构120还包括与第二处理器121信号连接的旋转电机122，与旋转电机122的输出轴连接的桨叶123。第二处理器121接收第一处理器111的命令，并控制旋转电机122进行旋转。每个旋转电机122都对应地设置一个旋转电机122，使得多个旋转电机122可以实现差速转动，改变无人机100的姿态。
作为本发明的优选实施方式，第一处理器111包括组合传感器，能够解算无人机100的位置信息和姿态信息。组合传感器可以由GPS模块、惯性测量单元气压传感器、方向传感器、角度传感器等等。第一处理器111用于控制整个飞行器的飞行姿态，将组合传感器获取到的数据信息进行解算后，分配任务给多个第二处理器121。第二处理器121由于和旋转电机122进行连接，可以获取到旋转电机122的转速和角度，辅助第一处理器111调整无人机100的飞行姿态。此外，即使其中的一个旋转电机122出现故障，也不会影响其余的旋转电机122的工作，使得无人机依然可以安全返回。
此外，本发明还提供一种无人机原位监测系统，无人机原位监测系统包括远程终端以及与远程终端信号连接的如上所述的无人机原位监测装置。
本发明的无人机原位监测系统由于包括远程终端以及与远程终端信号连接的如上所述的无人机原位监测装置。操作人员可以在离水域很远的地方即可操纵无人机100，无需亲自走到监测点，极大地提升了效率并且节省了人力。此外，原位监测装置包括了无人机100和设置于无人机100上的监测机构200；监测机构200包括安装座210，设置于安装座210内的驱动电机220、与驱动电机220连接的卷线盘230、盘绕于卷线盘230上的柔性连接线240以及用于监控水质的传感设备250，传感设备250能够在水中对水质进行监测并记录。安装座210连接于无人机100上从而将监测机构200固定在无人机100上，驱动电机220设置于安装座210内并驱动卷线盘230进行转动，柔性连接线240的一端与卷线盘230连接，柔性连接线240的另一端与传感设备250连接；卷线盘230在转动时能够卷起或释放柔性连接线240，以改变传感设备250与无人机100之间的距离。当需要对水质进行采样时，无人机100带动监测机构200飞至指定的水域后进行定高飞行，然后通过驱动电机220驱动卷线盘230进行转动放线，柔性连接线240在被释放后可以将传感设备250垂入水域中，直接在原位进行水质的监测，不会改变水质的参数。
本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种无人机原位监测装置，其特征在于，所述无人机原位监测装置包括无人机和设置于所述无人机上的监测机构；
所述监测机构包括安装座、驱动电机、卷线盘、盘绕于所述卷线盘上的柔性连接线以及用于监控水质的传感设备；
所述安装座连接于所述无人机上；所述驱动电机的机座设置于所述安装座上，所述驱动电机的输出轴与所述卷线盘连接；所述柔性连接线的一端与所述卷线盘连接，所述柔性连接线的另一端与所述传感设备连接；所述卷线盘在转动时能够卷起或释放所述柔性连接线，以改变所述传感设备与所述无人机之间的距离。
2.根据权利要求1所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述卷线盘包括中心圆杆、以及安装于所述中心圆杆上的第一圆盘和第二圆盘；所述第一圆盘和第二圆盘间隔设置以形成卷线空间，所述柔性连接线的一端与所述中心圆杆连接。
3.根据权利要求2所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述中心圆杆朝向所述驱动电机的一端设置有与所述输出轴配合的轴套。
4.根据权利要求2所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述卷线盘还包括套设于所述中心圆杆上的定位套，所述定位套用于止挡所述第一圆盘或第二圆盘。
5.根据权利要求1所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述安装座上还设置有用于配合所述传感设备的挂钩。
6.根据权利要求1所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述安装座朝向所述无人机的的一端设置有安装柱，所述无人机的底部对应地设置有安装孔。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述无人机包括机身以及设置于所述机身上的多个动力机构；多个所述动力机构沿所述机身的周向均匀分布。
8.根据权利要求7所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述机身内设置有第一处理器，所述动力机构包括与所述第一处理器信号连接的第二处理器。
9.根据权利要求8所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述动力机构还包括与所述第二处理器信号连接的旋转电机，与所述旋转电机的输出轴连接的桨叶。
10.根据权利要求8所述的无人机原位监测装置，其特征在于，所述第一处理器包括GPS模块、惯性测量单元、方向传感器和角度传感器。
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