CN110333100A - 一种自动化定深取水装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种自动化定深取水装置及其控制方法，包括挂载卷扬机和定深采水器，挂载卷扬机内部包括蓄电池、卷筒轴组件、钢丝绳、联轴器、蜗杆轴组件、电机组件、挂载卷扬机控制模块、往复丝杠排绳组件、滑轮组件和卷扬机安装底板。可以实现采水器升降，而且增加排绳与导绳结构，在运行过程中，钢丝绳缠绕平稳，跳动量小，不容易出现压绳、跳绳、乱绳和脱绳等不良现象，结构可靠。采水器包括采水瓶、上下盖板、水下控制盒、防水接头、压力变送器和电磁吸盘。可与卷扬机和遥控器通信，实现自动化的精确的定深取水，操作方便。本发明结合了现有的两种深度控制方法，并利用了无线信号，使得控制自动化水平高、结构较为经济且控制功能稳定。

Description

一种自动化定深取水装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及属于自动化取水技术领域领域，特别是涉及一种自动化定深取水装置及其控制方法。

背景技术

据统计，我国人均水资源只有2200立方米，仅为世界水平的四分之一，是全球十三个人均水资源最贫乏的国家之一。另外，随着工业废水和生活废水的排放逐年增加，加之污水处理设施建设的滞后，使得水质问题尤为突出，因此加强水质监测和管控尤为重要。

目前我国的水质监测领域主要依靠人工监测和无人船监测以及用卫星进行遥感拍摄来完成，人工监测需要实地采样，周期长，工作效率低，需要消耗大量人力物力，且某些水域船只较难到达，不能实现人工取水；无人船监测在运行过程中会受到污染，损耗高，且有大量漂浮物时会使无人船受到很大阻碍，其在水域环境上有一定的局限性；卫星遥感拍摄分辨率比较低，受大气影响比较严重。

目前对湖泊、水库水质监测最主要的还是利用人工取水，由于上述人工监测的弊端，近来开发了不少辅助人工采水的装置，其中大多是利用无人机、卷扬机和采水器组成的取水系统，进行人工采水。其中，取水卷扬机大多没有添加排线装置，导致运行过程中出现压绳、跳绳和乱绳等现象，严重影响卷扬机运行稳定性。现有的辅助取水系统，采用一般的立式取水瓶，其特点是必须要到达指定位置上升，才能实现指定深度取水。又由于一般的无线信号在水中不易传播，而声波信号收发装置结构复杂、价格贵，故现有的辅助取水系统常采用两种方式，来实现定深取水。一种是借由控制伸出绳子长度来控制取水深度，由于水波、风力等的影响，这种方式定深精度不高。一种是以电缆替代钢丝绳，电缆头部连接水压传感器，并将其固定与采水器上，到达指定深度时，通过电缆传输有线信号，进而控制电机反转。这种方式相对于使用钢丝绳升降，在相同结构下，最大取水深度较小，且容易出现由电缆断电、漏电等导致的恶劣情况，取水可靠性不够。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种自动化定深取水装置及其控制方法，可通过无人机等运输工具实现遥控操作的定深度取水。本发明操作简单，自动化水平高，机械运行可靠性高，控制功能稳定，特别适用于湖泊、水库等水域的水样采集工作，为达此目的，本发明提供一种自动化定深取水装置，包括挂载卷扬机和定深采水器，所述挂载卷扬机内部包括蓄电池、卷筒轴组件、钢丝绳、联轴器、电机组件、挂载卷扬机控制模块、往复丝杠排绳组件、滑轮组件、蜗杆轴组件和卷扬机安装底板，所述挂载卷扬机控制模块和蓄电池安装在卷扬机安装底板上通过连接线接各电器元件，所述挂载卷扬机控制模块包括卷扬机主控模块和挂载箱无线信号模块，所述电机组件包括电机支架和蜗轮蜗杆减速电机，所述蜗轮蜗杆减速电机通过电机支架固定在卷扬机安装底板上，所述卷筒轴组件包括主动锥齿轮、卷筒轴轴承组件、卷筒轴和开口型固定环，卷筒轴通过卷筒轴承组件安装在卷扬机安装底板上，所述蜗杆轴组件包括蜗杆轴轴承组件、蜗杆轴和从动锥齿轮，所述蜗杆轴通过蜗杆轴轴承组件安装在卷扬机安装底板上，所述蜗轮蜗杆减速电机的输出轴通过联轴器与卷筒轴的轴端相连，所述卷筒轴另一轴端固定有主动锥齿轮，与蜗杆轴轴端的从动锥齿轮配合，所述往复丝杠排绳组件包括排线滑块、往复丝杠轴承组件1、往复丝杠、排线导向轴、往复丝杠轴承组件2和蜗轮，所述式往复丝杠和排线导向轴通过对应往复丝杠轴承组件1和往复丝杠轴承组件2安装在卷扬机安装底板上，所述往复丝杠平行于卷筒轴，所述往往复丝杠的轴端固定有蜗轮且与蜗杆轴相配合，所述排线导向轴平行于往复丝杠，所述往复丝杠和排线导向轴分别穿过丝杠滑块的两孔，所述丝杠滑块中间安放活舌，所述滑轮组件包括滑轮支架、滑轮和滑轮安装螺柱，所述滑轮通过滑轮安装螺柱安放在对应滑轮支架上，所述滑轮支架安装在卷扬机安装底板上，所述卷筒轴的中间段绕有相应圈数钢丝绳，所述钢丝绳一端固定在开口型固定环的槽中，另一端在通过排线滑块上的孔后，通过滑轮组件，最终通过卷扬机安装底板中心的孔位下放；

所述定深采水器包括采水瓶、采水瓶上盖板、吊环、采水瓶下盖板、水下控制盒、防水接头、压力变送器、电磁吸盘和盖板连接绳，所述采水瓶底部一侧有水管，所述吊环通过螺钉固定在采水瓶顶部，所述钢丝绳与吊环通过连接绳组连接，所述采水瓶顶部固定有水下控制盒，所述压力变送器与电磁吸盘的电缆通过防水接头与水下控制盒连接，所述水下控制盒包括水下控制盒主控模块和水下控制盒无线信号模块，所述压力变送器通过胶带固定于采水瓶上，所述电磁吸盘通过螺钉固定于水下控制盒上，所述采水瓶内部有采水瓶上盖板和采水瓶下盖板，所述采水瓶上盖板和采水瓶下盖板以盖板连接绳连接。

作为本发明装置进一步改进，所述卷扬机安装底板在对应位置有安装孔，在正中心有出绳口，所述脚杯放置在底板周边孔位处。

作为本发明装置进一步改进，所述滑轮组件包括两个相同的滑轮、两个相同的导向螺柱、三个相同的固定螺柱和两个不同的滑轮支架1以及滑轮支架2组成，所述滑轮通过固定螺柱安放在滑轮支架1和滑轮支架2上，所述滑轮支架2安装一个钢丝绳导向螺柱，所述钢丝绳导向螺柱通过螺母固定在卷扬机安装底板上。

作为本发明装置进一步改进，所述定深采水器还有2个圆盘码，所述圆盘码通过对应螺钉分别固定在采水瓶上盖板和采水瓶下盖板上。

作为本发明装置进一步改进，所述采水瓶上盖板固定有压板提手。

作为本发明装置进一步改进，所述采水瓶侧面开有槽，所述上盖板侧面有螺纹孔，所述两个盖板提手头部为螺纹结构，盖板提手头部插入槽后，拧入到上盖板侧面螺纹孔处从而固定，所述采水瓶上下面不封闭，有凸台结构，所述采水瓶上盖板和采水瓶下盖板放置在凸台上。

作为本发明装置进一步改进，所述往复丝杠排绳组件还有活舌，所述活舌靠紧往复丝杠的螺旋槽，所述活舌安放在排线滑块内部，通过活舌调整螺钉压在往复丝杠螺旋槽中。

作为本发明装置进一步改进，所述自动化定深取水装置还包括遥控器和运输工具，所述运输工具为无人机，所述遥控器通过挂载箱无线信号模块与卷扬机主控模块通讯，所述遥控器通过水下控制盒无线信号模块与水下控制盒主控模块通讯。

本发明提供一种自动化定深取水装置的控制方法，包括采水控制、无线传输和电机控制，通过对应运输工具实现遥控操作的定深度取水，具体步骤如下：

定深采水器开始工作的控制过程为；

遥控器给予挂载卷扬机和定深采水器采集指定深度的水的命令后，挂载箱主控模块控制电机运转，开始下放采水器，并开始记录下放时间，同时通过采水器需到达的水下深度、电机转速和卷筒轴绕绳直径来计算需要的采水器水下下放的时间，所述采水器需到达的水下深度，比遥控器给予的指定深度多几米；

定深采水器到达水面的控制过程为；

压力变送器感应到到达水面，给予水下控制盒主控模块信号，继而控制水下控制盒无线信号模块发送信号给挂载卷扬机，挂载箱无线信号模块接受到无线信号后，给予挂载箱主控模块电信号，挂载箱主控模块开始定时，所述挂载箱主控模块定时量为定深采水器开始工作的控制过程中采水器水下下放的时间；

定深采水器到达指定深度时的控制过程为；

压力变送器感应到指定水深，给予水下控制盒信号，水下控制盒控制电磁吸盘断电，两个盖板下放，封闭采水器，完成指定深度采水；

定深采水器到达指定深度后的的控制过程为；

采水器继续下放，当定深采水器到达水面的控制过程中所述定时结束后，挂载箱主控模块控制电机反转以拉升采水器，与此同时停止定深采水器开始工作的控制过程中的下放时间计时，改记录采水器上升时间，当采水器上升时间记录到与下放时间一致时，电机停转，并由挂载箱无线模块发送取水完成的信号给遥控器。

作为本发明控制进一步改进，所述取水操作过程前，需要将采水器上盖板通过提手提到电磁吸盘处，通电后的电磁吸盘将吸住盖板，保持采水器开启，所述取水操作过程前，需要通过无人机或其他运输工具，将自动化定深取水装置送到合适位置。

本发明提供一种自动化定深取水装置及其控制方法，其结构包括挂载卷扬机和定深采水器，挂载卷扬机内部主要结构包括蓄电池、卷筒轴组件、钢丝绳、联轴器、蜗杆轴组件、电机组件、挂载卷扬机控制模块、往复丝杠排绳组件、滑轮组件和卷扬机安装底板。不仅可以较好的实现采水器升降，而且增加排绳与导绳结构，在运行过程中，钢丝绳缠绕平稳，跳动量小，不容易出现压绳、跳绳、乱绳和脱绳等不良现象，结构可靠。采水器结构主要包括采水瓶、上下盖板、水下控制盒、防水接头、压力变送器和电磁吸盘。可与卷扬机和遥控器通信，实现自动化的精确的定深取水，操作方便。本发明中涉及的控制方法，结合了现有的两种深度控制方法，并利用了无线信号，使得控制自动化水平高、结构较为经济且控制功能稳定。特别适用于湖泊、水库等水域的水样采集工作。

附图说明

图1是本发明总体示意图；

图2是本发明挂载卷扬机安装模型图；

图3是本发明挂载卷扬机爆炸图；

图4是本发明定深采水装置爆炸图；

图5是本发明丝杠滑块模型图；

图6是本发明丝杠活舌配合示意图；

图7是本发明卷扬机安装底板俯视图；

图8是本发明采水瓶截面图；

图9是本发明定深采水装置模型图；

图10是本发明水下控制盒内部示意图；

图11是本发明的定深取水控制流程图；

图中：1.挂载卷扬机；101.蓄电池；102.卷筒轴组件；1021.主动锥齿轮；1022.卷筒轴轴承组件；1023.卷筒轴；1024.开口型固定环；103.钢丝绳；104.联轴器；105.电机支架；106.蜗轮蜗杆减速电机；107.卷扬机主控模块；108.挂载箱无线信号模块；109.脚杯；110.往复丝杠排绳组件；1101.排线滑块；1102.往复丝杠轴承组件1；1103.活舌调整螺钉；1104.活舌；1105.往复丝杠；1106.排线导向轴；1107. 往复丝杠轴承组件2；1108.蜗轮；111.滑轮组件；1111.滑轮支架1；1112.钢丝绳导向螺柱；1113.滑轮；1114.滑轮安装螺柱；1115.滑轮支架2；112.蜗杆组件；1121.蜗杆轴轴承组件；1122. 蜗杆轴；1123.从动锥齿轮；113.卷扬机安装底板；2.定深采水器；201.盖板提手；202.采水瓶上盖板；203.吊环；204.水下控制盒；2041.水下控制盒主控模块；2042. 水下控制盒无线信号模块；205.防水接头；206.压力变送器；207.电磁吸盘；208.水管；209.采水瓶；210.采水瓶下盖板；211.圆盘码；212.盖板连接绳；3.遥控器；4.连接绳组；5.无人机。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种自动化定深取水装置及其控制方法，可通过无人机等运输工具实现遥控操作的定深度取水。本发明操作简单，自动化水平高，机械运行可靠性高，控制功能稳定，特别适用于湖泊、水库等水域的水样采集工作。

作为本发明一种实施例，本发明提供如图1所示提供一种自动化定深取水装置，包括挂载卷扬机1、定深采水器2、遥控器3、连接绳组4、无人机5。如图2、图3所示，为挂载卷扬机内部结构，所述卷扬机安装底板113上安装有挂载卷扬机主控模块107和挂载箱无线信号模块108，所述卷扬机安装底板113上固定设置有蜗轮蜗杆减速电机106，所述蜗轮蜗杆减速电机106输出轴通过联轴器104与卷筒轴1023的轴端相连，所述卷筒轴1023另一轴端固定有主动锥齿轮1021，与蜗杆轴1122轴端的从动锥齿轮1123配合，所述往往复丝杠1105平行于卷筒轴1023，轴端固定有蜗轮1108，与蜗杆轴1122相配合，所述排线导向轴1106平行于往复丝杠1105，所述活舌1104靠紧往复丝杠1105的螺旋槽，所述往复丝杠1105和排线导向轴1106分别穿过丝杠滑块1101的两孔，所述丝杠滑块1101中间安放活舌1104，所述滑轮1113通过支架1111与1115安装在卷扬机安装底板113上，所述卷筒轴的中间段绕有多圈钢丝绳103，所述钢丝绳103一端固定在开口型固定环1024的槽中，另一端在通过滑块1101上的孔后，通过滑轮组件111，最终通过卷扬机安装底板113中心的孔位下放。所述卷筒轴组件102中，卷筒轴1023通过卷筒轴承组件1022安装在卷扬机安装底板113上，主动锥齿轮1021通过紧定螺钉固定在卷筒轴1023上，所述开口型固定环1024通过螺栓固定在卷筒轴1023上。所述蜗杆组件112中，蜗杆轴1122通过蜗杆轴轴承组件1121安装在卷扬机安装底板113上，从动锥齿轮1123通过紧定螺钉固定在蜗杆轴1122上。所述往复丝杠组件中，往往复丝杠1105和排线导向轴1106通过轴承组件1102与1107安装在底板113上，蜗轮1108通过紧定螺钉固定在往往复丝杠1105上。可参阅图5、6，活舌1104安放在排线滑块1101内部，通过活舌调整螺钉1103压在往往复丝杠1105螺旋槽中，在往复丝杠1105转动过程中，活舌1104沿着螺旋槽做往复式的螺旋线运动，继而带动滑块1101做往复运动，而钢丝绳103在安放过程中通过了.排线滑块1101底部的出绳槽，则钢丝绳103被排线滑块1101带动而做往复运动，再利用锥齿轮1021与1123和蜗轮蜗杆1122与1108的变向与减速作用，使排线滑块1101移动速度与钢丝绳103密排在卷筒轴1023上的速度爆出一致时，即可较好的实现排绳。所述滑轮组件111中，滑轮组件111通过滑轮安装螺柱1114安放在滑轮支架1111与1115上，为防止钢丝绳脱绳，将钢丝绳导向螺柱1112通过螺母固定在卷扬机安装底板113上，在钢丝绳经过的第一个滑轮下方加装一个滑轮安装螺柱1114。可参阅图7，所述卷扬机安装卷扬机安装底板113在对应位置有安装孔，在正中心有出绳口，所述脚杯109放置在底板周边孔位处。

作为本发明一种具体实施例，本发明提供如图4和图9所示的一种自动化定深取水装置的采水器部件结构，所述定深采水器2主体为一采水瓶209，所述采水瓶209顶部固定有吊环螺钉，所述连接绳组4与分别与钢丝绳103与吊环203连接，所述采水瓶209顶部固定有水下控制盒204。如图10所示，所述水下控制盒113，装有水下控制盒主控模块113和水下控制盒无线信号模块113。所述压力变送器206与电磁吸盘207的电缆通过防水接头205与水下控制盒204连接，所述压力变送器206通过胶带固定于采水瓶209上，所述电磁吸盘207通过螺钉固定于水下控制盒204上，所述采水瓶209内部有上下两压板202和210，所述两压板202和210以绳体212连接，所述两个圆盘码211通过螺钉固定在盖板202和210上，所述盖板连接绳212固定在圆盘码211中，所述采水瓶上盖板202固定有盖板提手201。参见图8，所述采水瓶209侧面开有槽，所述.采水瓶上盖板202侧面有螺纹孔，所述两个盖板提手201头部为螺纹结构，盖板提手201头部插入槽后，可拧入到采水瓶上盖板202侧面螺纹孔处，从而固定。所述采水瓶209内部不封闭，有凸台结构，上下盖板201和210可放置在凸台上。

作为本发明一种具体实施例，本发明提供如图11所示的一种自动化定深取水装置的控制方法，取水操作过程前，需要将采水器上盖板202通过盖板提手201提到电磁吸盘207处，通电后的电磁吸盘207将吸住采水瓶上盖板202，保持定深采水器2开启，然后还需要通过无人机5，将自动化定深取水装置送到合适位置。开始取水时，遥控器3给予挂载卷扬机1和定深采水器2采集指定深度的水的命令后，挂载箱主控模块107控制电机106运转，开始下放采水器2，并开始记录下放时间。同时通过采水器需到达的水下深度、电机转速和卷筒轴绕绳直径来计算需要的采水器水下下放的时间。所述采水器需到达的水下深度，比遥控器给予的指定深度多一些。在定深采水器2到达水面的控制过程为，压力变送器206感应到到达水面，给予水下控制盒主控模块信号2041，继而控制水下控制盒无线信号模块2042发送信号给挂载卷扬机1。挂载箱无线信号模块108接受到无线信号后，给予挂载箱主控模块107电信号，挂载箱主控模块107开始定时。所述挂载箱主控模块定时量即为上述提到的采水器水下下放的时间。当定深采水器2到达指定深度时的控制过程为，压力变送器206感应到指定水深，给予水下控制盒204信号，水下控制盒204控制电磁吸盘207断电，盖板202和210因重力作用下放，封闭定深采水器2，完成指定深度采水。采水器封闭后，定深采水器2继续下放，当卷扬机主控模块107的定时结束后，挂载箱主控模块107控制电机106反转以拉升采水器2，卷扬机主控模块107的下放时间计时结束，改记录采水器上升时间，当采水器上升时间记录到与下放时间一致时，蜗轮蜗杆减速电机106停转，并由挂载箱无线模块108发送取水完成的信号给遥控器3。

本发明一种自动化定深取水装置包括挂载卷扬机和定深采水器。其中，挂载卷扬机内部主要结构包括蓄电池、卷筒轴组件、钢丝绳、联轴器、蜗杆轴组件、电机组件、挂载卷扬机控制模块、往复丝杠排绳组件、滑轮组件、卷扬机安装底板、脚杯和挂载箱外壳。其中，控制模块控制电机来实现采水器升降，且含有无线模块，用于与遥控器和采水器通信。其大体结构为，所述卷扬机安装底板上固定设置有电机，所述电机输出轴通过联轴器与卷筒轴的轴端相连，所述卷筒轴另一轴端固定有锥齿轮，与蜗杆轴轴端的锥齿轮配合，所述往往复丝杠平行于卷筒轴，轴端固定有蜗轮，与蜗杆相配合，所述导向轴平行于往复丝杠，所述活舌靠紧丝杠的螺旋槽，所述往复丝杠和导向轴分别穿过丝杠滑块的两孔，所述丝杠滑块中间安放活舌，所述滑轮通过支架安装在底板上，所述卷筒轴的中间段绕有多圈钢丝绳，所述钢丝绳一端固定在固定环上，另一端在通过滑块上的孔后,通过导向螺柱并绕过滑轮，最终通过底板中心的孔位下放。卷筒轴组件用于固定和缠绕钢丝绳，以固定环夹紧的方式来固定钢丝绳，以轴段直接作为缠绕钢丝绳的位置，去除卷筒与安装螺钉结构，减少零件数量、且更有效可靠且便于拆卸。蜗杆轴组件和往复丝杠排绳组件组合，形成机械式的排绳结构。往复丝杠表面有两条旋向不同的闭合的螺旋槽，在往复丝杠转动过程中，活舌沿着螺旋槽做往复式的螺旋线运动，继而带动滑块做往复运动，而绳子在安放过程中通过了滑块底部的出绳槽，则绳子被滑块带动而做往复运动，再利用锥齿轮和蜗轮蜗杆的变向与减速作用，使滑块移动速度与钢丝绳密排在卷筒上的速度爆出一致时，即可较好的实现排绳。此结构用于防止运行过程中出现的压绳、跳绳和乱绳等现象，提高卷扬机运行稳定性，且相对于其他排绳结构，往复丝杆不仅结构简单，尺寸小，且排绳均匀，较为适用于挂载卷扬机。绳子在最后会通过滑轮的换向作用，最终从底板中心处下降，减少采水器带来的偏置载荷。由于排绳时会出现绳左右窜动，为防止出现脱绳现象，故添加导向螺柱将绳最终导向滑轮。钢丝绳通过的第一个滑轮处，绳子会出现180°换向，为防止绳子脱离换向滑轮，在其滑轮下放又安防了一个螺柱，防止脱绳。采用蜗轮蜗杆减速电机，直流供电，结构小而可靠，且断电时可实现自锁效果。

本发明定深采水器主体为一采水瓶，所述采水瓶顶部固定有吊环螺钉，所述连接绳组与分别与钢丝绳与吊环连接，结构简单可靠。所述采水瓶顶部固定有水下控制盒，所述压力变送器与电磁吸盘的电缆通过防水接头与水下控制盒连接，所述压力变送器通过胶带固定于采水瓶上，所述电磁吸盘通过螺钉固定于水下控制盒上。将控制器集成在水下，便可去除拉升电缆结构，减少排缆压力，结构更加紧凑可靠，且保证了控制结构的稳定性。控制盒密封，且电缆接口防水，可保证一定水深下，水不会影响到控制结构。所述采水瓶侧面开有槽，所述采水瓶无上下面，有凸台结构，上下盖板正常情况下，会由于重力作用压在采水器凸台上，实现采水器封闭。所述采水瓶内部有上下两压板，所述两压板以绳体连接，所述上盖板固定有压板提手。采水前，将提手上抬，可使得上下两压板脱离采水器凸台，电磁吸盘通电后可以吸紧盖板，这样就能保证采水器在下降过程中是开启状态，又由于其内部是连通的，故在采水器下降过程中，不断有新的水置换其内部的水，直到电磁吸盘断电，盖板由重力作用下放，采水器封闭。

本发明取水控制方法包括采水控制、无线传输和电机控制，所述采水控制在压力变送器到达指定位置时完成，水下控制盒控制电磁吸盘断电，压板下放，封闭采水器，完成指定深度采水，所述无线传输分为遥控器控制和自动化定深取水装置内部通信，所述遥控器控制在取水前完成，人为给予挂载卷扬机和定深采水器以给定深度信号，所述自动化定深取水装置内部通信，在压力变送器刚达到水面时完成，由水下控制盒发出无线信号给卷扬机挂载箱中的控制器，由于水压传感器先入水，感应到位于水面，而水下控制盒此时未入水，故无线信号仅在空气中传播。所述电机控制贯穿在整个采水过程中，开始采水后，控制电机转动而下放采水器，采水器到达水面时，挂载箱主控模块开始定时，到达指定时间后，控制采水器上升，当上升时间将达到下降时间，控制电机停转。从具体控制结构可以看出本发明对于解决背景所述问题的优越性，本发明不再采用传统的立式采水器结构，便不再有在精确水深位置拉升采水器的需要，可完全出去拉升电缆的结构，保证了控制结构的稳定性。将控制绳长定水深与压力变送器感应定水深的方法相结合，考虑到水波和风压的影响，利用控制绳长的方法将采水器移到指定深度以下一段距离，保证其能够到达指定水层，而利用压力变送器可精确的在指定水深处采集水样。本发明中的无线信号并未在水下传播，故对无线装置的要求较低，通信较为可靠。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自动化定深取水装置，包括挂载卷扬机（1）和定深采水器（2），其特征在于：所述挂载卷扬机（1）内部包括蓄电池（101）、卷筒轴组件（102）、钢丝绳（103）、联轴器（104）、电机组件、挂载卷扬机控制模块、往复丝杠排绳组件（110）、滑轮组件（111）、蜗杆轴组件（112）和卷扬机安装底板（113），所述挂载卷扬机控制模块和蓄电池（101）安装在卷扬机安装底板（113）上通过连接线接各电器元件，所述挂载卷扬机控制模块包括卷扬机主控模块（107）和挂载箱无线信号模块（108），所述电机组件包括电机支架（105）和蜗轮蜗杆减速电机（106），所述蜗轮蜗杆减速电机（106）通过电机支架（105）固定在卷扬机安装底板（113）上，所述卷筒轴组件（102）包括主动锥齿轮（1021）、卷筒轴轴承组件（1022）、卷筒轴（1023）和开口型固定环（1024），卷筒轴（1023）通过卷筒轴承组件（1022）安装在卷扬机安装底板（113）上，所述蜗杆轴组件（112）包括蜗杆轴轴承组件（1121）、蜗杆轴（1122）和从动锥齿轮（1123），所述蜗杆轴（1122）通过蜗杆轴轴承组件（1121）安装在卷扬机安装底板（113）上，所述蜗轮蜗杆减速电机（106）的输出轴通过联轴器（104）与卷筒轴（1023）的轴端相连，所述卷筒轴（1023）另一轴端固定有主动锥齿轮（1021），与蜗杆轴（1122）轴端的从动锥齿轮（1123）配合，所述往复丝杠排绳组件（110）包括排线滑块（1101）、往复丝杠轴承组件1（1102）、往复丝杠（1105）、排线导向轴（1106）、往复丝杠轴承组件2（1107）和蜗轮（1108），所述式往复丝杠（1105）和排线导向轴（1106）通过对应往复丝杠轴承组件1（1102）和往复丝杠轴承组件2（1107）安装在卷扬机安装底板（113）上，所述往复丝杠（1105）平行于卷筒轴（1023），所述往往复丝杠（1105）的轴端固定有蜗轮（1108）且与蜗杆轴（1122）相配合，所述排线导向轴（1106）平行于往复丝杠（1105），所述往复丝杠（1105）和排线导向轴（1106）分别穿过丝杠滑块（1101）的两孔，所述丝杠滑块（1101）中间安放活舌（1104），所述滑轮组件（111）包括滑轮支架、滑轮（1113）和滑轮安装螺柱（1114），所述滑轮（1113）通过滑轮安装螺柱（1114）安放在对应滑轮支架上，所述滑轮支架安装在卷扬机安装底板（113）上，所述卷筒轴（1023）的中间段绕有相应圈数钢丝绳（103），所述钢丝绳（103）一端固定在开口型固定环（1024）的槽中，另一端在通过排线滑块（1101）上的孔后，通过滑轮组件（111），最终通过卷扬机安装底板（113）中心的孔位下放；

所述定深采水器（2）包括采水瓶（209）、采水瓶上盖板（202）、吊环（203）、采水瓶下盖板（210）、水下控制盒（204）、防水接头（205）、压力变送器（206）、电磁吸盘（207）和盖板连接绳（212），所述采水瓶（209）底部一侧有水管（208），所述吊环（203）通过螺钉固定在采水瓶（209）顶部，所述钢丝绳（103）与吊环（203）通过连接绳组（4）连接，所述采水瓶（209）顶部固定有水下控制盒（204），所述压力变送器（206）与电磁吸盘（207）的电缆通过防水接头（205）与水下控制盒（204）连接，所述水下控制盒（204）包括水下控制盒主控模块（2041）和水下控制盒无线信号模块（2042），所述压力变送器（206）通过胶带固定于采水瓶（209）上，所述电磁吸盘（207）通过螺钉固定于水下控制盒（204）上，所述采水瓶（209）内部有采水瓶上盖板（202）和采水瓶下盖板（210），所述采水瓶上盖板（202）和采水瓶下盖板（210）以盖板连接绳（212）连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动化定深取水装置，其特征在于：所述卷扬机安装底板（113）在对应位置有安装孔，在正中心有出绳口，所述脚杯（109）放置在底板周边孔位处。

3.根据权利要求1所述的一种自动化定深取水装置，其特征在于：所述滑轮组件（111）包括两个相同的滑轮（1113）、两个相同的导向螺柱（1112）、三个相同的固定螺柱（1114）和两个不同的滑轮支架1（1111）以及滑轮支架2（1115）组成，所述滑轮（1113）通过固定螺柱（1114）安放在滑轮支架1（1111）和滑轮支架2（1115）上，所述滑轮支架2（1115）安装一个钢丝绳导向螺柱（1112），所述钢丝绳导向螺柱（1112）通过螺母固定在卷扬机安装底板（113）上。

4.根据权利要求1所述的一种自动化定深取水装置，其特征在于：所述定深采水器（2）还有2个圆盘码（211），所述圆盘码（211）通过对应螺钉分别固定在采水瓶上盖板（202）和采水瓶下盖板（210）上。

5.根据权利要求1所述的一种自动化定深取水装置，其特征在于：所述采水瓶上盖板（202）固定有压板提手（201）。

6.根据权利要求1所述的一种自动化定深取水装置，其特征在于：所述采水瓶（209）侧面开有槽，所述上盖板（202）侧面有螺纹孔，所述两个盖板提手（201）头部为螺纹结构，盖板提手（201）头部插入槽后，拧入到上盖板（202）侧面螺纹孔处从而固定，所述采水瓶（209）上下面不封闭，有凸台结构，所述采水瓶上盖板（202）和采水瓶下盖板（210）放置在凸台上。

7.根据权利要求1所述的一种自动化定深取水装置，其特征在于：所述往复丝杠排绳组件（110）还有活舌（1104），所述活舌（1104）靠紧往复丝杠（1105）的螺旋槽，所述活舌（1104）安放在排线滑块（1101）内部，通过活舌调整螺钉（1103）压在往复丝杠（1105）螺旋槽中。

8.根据权利要求1所述的一种自动化定深取水装置，其特征在于：所述自动化定深取水装置还包括遥控器（3）和运输工具，所述运输工具为无人机（5），所述遥控器（3）通过挂载箱无线信号模块（108）与卷扬机主控模块（107）通讯，所述遥控器（3）通过水下控制盒无线信号模块（2042）与水下控制盒主控模块（2041）通讯。

9.一种自动化定深取水装置的控制方法，包括采水控制、无线传输和电机控制，通过对应运输工具实现遥控操作的定深度取水，具体步骤如下，其特征在于：

定深采水器（2）开始工作的控制过程为；

遥控器（3）给予挂载卷扬机（1）和定深采水器（2）采集指定深度的水的命令后，挂载箱主控模块（107）控制电机（106）运转，开始下放采水器（2），并开始记录下放时间，同时通过采水器需到达的水下深度、电机转速和卷筒轴绕绳直径来计算需要的采水器水下下放的时间，所述采水器需到达的水下深度，比遥控器给予的指定深度多几米；

定深采水器（2）到达水面的控制过程为；

压力变送器（206）感应到到达水面，给予水下控制盒主控模块信号（2041），继而控制水下控制盒无线信号模块（2042）发送信号给挂载卷扬机（1），挂载箱无线信号模块（108）接受到无线信号后，给予挂载箱主控模块（107）电信号，挂载箱主控模块（107）开始定时，所述挂载箱主控模块定时量为定深采水器（2）开始工作的控制过程中采水器水下下放的时间；

定深采水器（2）到达指定深度时的控制过程为；

压力变送器（206）感应到指定水深，给予水下控制盒（204）信号，水下控制盒（204）控制电磁吸盘（207）断电，两个盖板下放，封闭采水器（2），完成指定深度采水；

定深采水器（2）到达指定深度后的的控制过程为；

采水器（2）继续下放，当定深采水器（2）到达水面的控制过程中所述定时结束后，挂载箱主控模块（107）控制电机（106）反转以拉升采水器（2），与此同时停止定深采水器（2）开始工作的控制过程中的下放时间计时，改记录采水器上升时间，当采水器上升时间记录到与下放时间一致时，电机（106）停转，并由挂载箱无线模块（108）发送取水完成的信号给遥控器（3）。

10.根据权利要求9所述的一种自动化定深取水装置的控制方法，其特征在于：所述取水操作过程前，需要将采水器上盖板（202）通过提手（201）提到电磁吸盘（207）处，通电后的电磁吸盘（207）将吸住盖板（202），保持采水器（2）开启，所述取水操作过程前，需要通过无人机（5）或其他运输工具，将自动化定深取水装置送到合适位置。