CN111175079A - 环境监测无人机的取水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环境监测无人机的取水器，所述取水器包括多排取水管，所述取水管呈一端高、一端低倾斜状布置，所述取水管的高端位置设置有接水口，在实施对样品水采集时，无人机飞至指定水域的上方，并且处在悬停状态，而后升降机构使得取水器下降至水面以下，实施对样品水的采集，而后将取水器提升起来，再次启动无人机，使得无人机飞离样品水采样区域，该无人机能够有效避免采样时存在的安全风险问题。

Description

环境监测无人机的取水器

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种环境监测无人机的取水器。

背景技术

水环境监测无人机作为湖泊环境检测设备，能够有效解决一些处在较远且不方便采用取样船取样的水域，这样能够极大的提样品水的取样效率。现有技术中的水环境监测无人机在实施对试样采样时，需要将用于吸取水样采样载荷伸入水面以下进行采样，这样无人机的下端机体也需要浸没在水面以下方能进行采用，然而当针对水域面积较大，并且存在较大风浪时，极其容易造成无人机出现受水短路的问题，从而造成无人机的丢失，另外，在实施对水面靠近取水时，由于高度较低，使得的无人机姿态控制存在较大困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境监测无人机的取水器，能够方便且可靠实施对水域进行水体取样，确保无人机的飞行安全。

本发明采取的技术方案具体如下。

一种环境监测无人机的取水器，所述取水器包括多排取水管，所述取水管呈一端高、一端低倾斜状布置，所述取水管的高端位置设置有接水口。

本发明还存在以下特征：

所述取水管的低端管口位置铰接布置且铰接轴水平，所述取水管的低端位置设置有接水板。

所述取水管的低端管口设置成扁管状结构，所述取水管的管口上端外壁设置成平面，所述取水管的内管壁上端位置设置有弧形凸块，所述弧形凸块呈圆弧状且向下延伸布置。

相邻取样管的低端管口之间通过连接件连接，所述连接件包括上端的支撑平面及下端的弧面。

所述取样管的低端管口套设有管套，所述平面设置在管套上，所述弧形凸块设置在管套管腔内且伸入取样管的低端管口内，所述连接件设置在取样管之间。

所述连接件的两端设置有铰接杆，所述铰接杆与管套的外壁构成铰接连接。

所述取样管靠近低端管口位置设置有铰接套座，所述铰接套座设置在底壳上，所述底壳整体呈薄板壳状结构。

所述底壳的壳底处设置有导流板，所述导流板立式布置在底壳上，所述导流板沿着底壳长度方向布置，所述导流板靠近取样管的低端为小尺寸端。

所述底壳整体呈镂空状布置，所述底壳上分布多排排水孔。

所述取水管的高端弯曲向下延伸，所述接水板整体呈槽板状结构，所述接水板的长度方向与取水管的延伸方向垂直布置。

所述接水板的槽底与接水箱连接，所述接水箱的底部间隔设置有多组安装座，所述安装座上可拆卸式设置有样品水采集管。

所述接水板倾斜布置，所述接水板的低端为敞口状布置，所述接水板上设置有连通孔，所述连通孔为条形孔且与接水箱连通。

本发明取得的技术效果为：在实施对样品水采集时，无人机飞至指定水域的上方，并且处在悬停状态，而后升降机构使得取水器下降至水面以下，实施对样品水的采集，而后将取水器提升起来，再次启动无人机，使得无人机飞离样品水采样区域，该无人机能够有效避免采样时存在的安全风险问题。

附图说明

图1至图3是环境监测无人机的三种视角结构示意图；

图4至图6是取水器的三种视角结构示意图；

图7是取水器的主视图；

图8和图9是取水器中的接水板的两种视角结构示意图；

图10和图11是取水器中的取水管的两种剖面结构示意图；

图12和图13是无人机机体的两种视角结构示意图；

图14和图15是无人机机体断开后的两种视角结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。如在本文中所使用，术语“平行”和“垂直”不限于其严格的几何定义，而是包括对于机加工或人类误差合理和不一致性的容限；

下面结合整个环境监测无人机，对本发明的取水器作详尽的说明：

下面结合附图1至图15，对本发明的环境监测无人机作详尽的说明：

一种环境监测无人机，包括无人机机体10，所述无人机机体10上设置有取水器20，所述取水器20与无人机机体10之间通过升降机构连接，所述升降机构驱动取水器20竖直升降且实施对取水器20的降低与升高；

结合图1至图5所示，在实施对样品水采集时，无人机飞至指定水域的上方，并且处在悬停状态，而后升降机构使得取水器20下降至水面以下，实施对样品水的采集，而后将取水器20提升起来，再次启动无人机，使得无人机飞离样品水采样区域，该无人机能够有效避免无人机机体10浸没在水面以下造成的风险，从而确保无人机取样的可靠性，确保无人机安全。

作为本发明的优选方案，结合图4至图7所示，为可靠实施对水样的取水操作，所述取水器20包括多排取水管21，所述取水管21呈一端高、一端低倾斜状布置，所述取水管21的高端位置设置有接水口；

当升降机构驱动取水器20下降，且使得取水器20下降至水平以下时，样品水从取水管21的低端进入，并且在水流的重力作用下，模拟水桶打水的姿态，使得水流自动进入取水管21内，并且在样品水自重作用下，使得取水管21从高端位置流入接水口内，实现对样品水的取样操作；

当取水器20抬升且与无人机机体10靠近时，取水管21自重下，使得取水管21在样品水的自重作用下，从低端排出多余的水，以避免过多的水位于取水管21内，以实现对取水管21的自动排水操作，直至取水器20与无人机机体10的结合。

为模拟取样管21的自动取水动作，所述取水管21的低端管口位置铰接布置且铰接轴水平，所述取水管21的低端位置设置有接水板22；

当无人机的升降机构使得取水器20下降至取水区域后，接水板22首先与取水区域接触，并且在自重作用下，接水板22首先沉浸在取水区域位置，取水管21的低端管口由于铰接布置，取水管21在的管身浮在水面上，随着取水管21的低端样品水进入后，在样品的自重作用下，使得取水管21逐渐放平，并且使得水流进入接水管内，实现对样品水区域的取水操作；

结合图10和图11所示，所述取水管21的低端管口设置成扁管状结构，所述取水管21的管口上端外壁设置成平面211，所述取水管21的内管壁上端位置设置有弧形凸块212，所述弧形凸块212呈圆弧状且向下延伸布置；

在上述的取水管21的低端管口设置成平面211，并且取水管21的低端管口内设置有弧形凸块212，当接水板22沿着水域移动的过程中，上述的平面211与弧形凸块212配合，在水流的下压力作用下，使得取水管21伸入水面以下，样品水能够沿着取水管21的低端进入，当无人机停止飞行时，在自身的取水管21的复位力下，使得样品水进入接水管内，以实现对样品水区域的取水操作；

为进一步确保取样管21的低端能够进入取样水域的水面以下，相邻取样管21的低端管口之间通过连接件23连接，所述连接件23包括上端的支撑平面231及下端的弧面232；

上述的连接件23上的支撑平面131及下端弧面232配合上述的取样管21管端的平面211及弧形凸块212，能够有效使得取样管21伸入水面以下，以确保样品水进入取样管21内，以实现对样品水的提取操作。

更为具体地，结合图10和图11所示，为实现使得取样管21形成上述的平面211及弧形凸块212，所述取样管21的低端管口套设有管套233，所述平面211设置在管套233上，所述弧形凸块212设置在管套233管腔内且伸入取样管21的低端管口内，所述连接件23设置在取样管21之间；

实际使用时，将管套233套设在取样管21的管口位置，进而使得取样管21在移动的过程中，使得取样管21伸入取样管水面以下，以实现对样品水的取样操作。

为实现对取样管21的铰接支撑，所述连接件23的两端设置有铰接杆234，所述铰接杆234与管套233的外壁构成铰接连接。

更为具体地，所述取样管21靠近低端管口位置设置有铰接套座24，所述铰接套座24设置在底壳26上，所述底壳26整体呈薄板壳状结构；

无人机的升降机构使得取水器20下降至水面以下时，底壳26接触水面后，水体浸没底壳26，并且样品水从取样管21的低端进入，随着无人机的移动，使得底壳26沿着取水区域漂流，直至取样管21灌满水后，并且由高端进入接水板22内，以实现对样品水的取样操作。

为实现对底壳26位于水面上正常移动，所述底壳26的壳底处设置有导流板261，所述导流板261立式布置在底壳26上，所述导流板261沿着底壳26长度方向布置，所述导流板261靠近取样管21的低端为小尺寸端；

上述的底壳26沿着水域移动的过程中，使得水流沿着导流板261构成的流通水道内流动，使得底壳26能够沿着水域漂流，并且取样管21的低端与取样水域接触的过程中，以使得样品水从取样管21进入，并且使得水流沿着取样管21进入接水板22内，从而实现对水流的承接操作。

更为具体地，为使得水流能够顺利的从底壳26进入，并且从底壳26位置排出，所述底壳26整体呈镂空状布置，所述底壳26上分布多排排水孔262，该排水孔262能够使得取水器20提升与水面脱离时，能够快速将取水器20内多余的样品水排出，降低整个取水器20的重量。

为实现对取水管21内样品水的取样操作，所述取水管21的高端弯曲向下延伸，所述接水板22整体呈槽板状结构，所述接水板22的长度方向与取水管21的延伸方向垂直布置；

为使得进入接水板22内的样品水的有效承接，所述接水板22的槽底与接水箱221连接，所述接水箱221的底部间隔设置有多组安装座222，所述安装座222上可拆卸式设置有样品水采集管223；

上述的样品水从取水管21导出至接水板22的水槽内后，并且接水板22上的水流进入接水箱221内，从而可有效导出至接水箱221内，接水箱221内的样品水能够顺利的进入样品水采集管223内，以实现对样品水的收集，避免样品水随意从取水器20上掉落下来，确保样品水取样的的可靠度。

为减少取样器20的重量，快速排出多余的样品水，所述接水板22倾斜布置，所述接水板22的低端为敞口状布置，所述接水板22上设置有连通孔224，所述连通孔224为条形孔且与接水箱221连通；

取样管21导出的样品水进入接水板22的水槽内，并且水流从连通孔224进入接水箱221内，从而使得样品水进入样品水采集管223内，以实现对样品水的收集，待接水箱221内接满样品水后，水流自然的从接水板22的低端排出，以使得取样器20的重量降低，以不干扰无人机的正常飞行为目的。

为实现对取样器20的容纳，降低无人机飞行的风阻，以方便控制无人机姿态，所述无人机机体10的下端设置有用于容纳取水器20的腔室11，所述底壳26覆盖在腔室11的下端开口处；

当升降机构启动时，取水器20取满样品水后，取水器20上升且伸入腔室11内，使得取水器20与腔室11配合，实现对取水器20的收纳，并且使得取样器20与无人机机体10形成一个整体，减少风阻，以实现对无人机机身10飞行姿态进行稳定有效的控制；

更为具体地，为实现对取水器20的升降操作，使得取水器20位于水面上处在自由状态，以确保取水器20内能够有效的取到样品水，所述升降机构包括设置在腔室11内的吊绳31，所述吊绳31的一端与底壳26连接，卷绕机构驱动吊绳31伸缩且实施对底壳26的升降；

当无人机飞跃至指定采样水域上方时，无人机处在悬停状态，卷绕机构启动，使得吊绳31伸长，使得取水器20下降至水面以下，上述的取样管21内灌入样品水后，卷绕机构复位，使得取水器20从水面脱离，并且使得取样管21内的样品水导入样品水采集管223内，以实现对样品水的采集操作，而后无人飞离采样水区域，完成对样品水的采样操作。

为实现对取样器20与无人机机体10的有效扣合，避免取样器20随意掉落，所述底壳26与腔室11之间设置有卡接机构，所述卡接机构使得底壳26与腔室11开口构成卡接配合。

更为具体地，为实现腔室11开口与底壳26的扣合，避免底壳26及附件的从无人机机体10的随意掉落，所述底壳26的边缘设置有卡接槽口264，所述卡接机构包括设置在腔室11边缘的卡接头111，所述卡接头111水平滑动式设置在滑槽112内，所述卡接头111的端部与卡接槽口264构成卡接或分离配合，所述卡接头111的另一端与滑槽112之间设置有压簧，所述压簧与滑槽112平行且两端分别与滑槽112的一端及卡接头111的另一端抵靠；

上述的卷绕机构启动，使得底壳26与无人机机体10的腔室11扣合的过程中，使得底壳26上的卡接槽口264的一端与卡接头111抵靠，并且压缩压簧，直至卡接头111伸入卡接槽口264内，从而实现卡接头111与底壳26的卡紧操作，避免底壳26及附件随意的从无人机机体10上随意掉落下来。

更为具体地，结合图12至图15所示，所述腔室11内转动式设置有转动拨杆12，所述转动拨杆12水平布置且杆身上设置有拨料头121，所述拨料头121与卡接头111上的拨动弧板1111构成插接及分离配合，所述转动拨杆12的一端设置有第一分离盘122，所述第一分离盘122上设置有第一契合块1221，所述腔室11内还转动式设置有升降杆13，所述升降杆13的一端设置有第二分离盘131，所述第二分离盘131上设置有第二契合块1311，所述第二分离盘131与第一分离盘122抵靠且第二契合块1311与第一契合块1221配合，驱动机构驱动转动拨杆12转动；

上述的底壳26与无人机机体10的腔室11开口扣合时，上述的升降杆13转动，从而使得第二分离盘131与第一分离盘122抵靠，当上述两个分离盘抵靠时，第二契合块1311与第一契合快1221配合，从而连动第一分离盘122转动，当第一分离盘122转动的过程中，使得转动拨杆12转动，转动拨杆12转动的过程中，使得拨料头121拨动卡接头111沿着滑槽112滑动，从而使得卡接头111与卡接槽口264分离，以实现对底壳26与腔室11开口的分离；

当上述的底壳26与腔室11的开口分离后，底壳26所在的取水器20向下下降，并且由吊绳31竖直向下，直至浸没在取样水域一下，以实现对水样的取样操作，当取水器20取满样品水后，卷绕机构启动，使得底壳26上升，上述的升降杆13反转，从而使得第二分离盘131上的第二契合块1311与第一分离盘122上的第一契合块1221抵靠，从而使得拨料头121反转，当拨料头121拨动卡接头111的拨动弧板1111抵靠时，使得第一分离盘122停止转动，第二分离盘131继续转动，当底壳26上升至与腔室11的开口扣合时，所述的卡接头111与卡接槽口264构成卡接操作，从而实现对底壳26与腔室11的开口的扣合，进而实现对取水器20与无人机机体10的固定，避免取水器20随意的掉落问题。

为实现转动拨杆12与升降杆13杆端的分离及结合，转动所述转动拨杆12上套设有挤压弹簧123，所述挤压弹簧123的两端分别与支撑转动拨杆12的支撑座及转动拨杆12杆身的支板抵靠。

为确保底壳26与腔室11的开口的有效分离，所述转动拨杆12上设置有拨头126，所述拨头126与转动拨杆12垂直布置且端部与底壳26的内表面抵靠或分离；

转动拨杆12在转动的过程中，使得拨头126与底壳26的内表面抵靠，进而在卡接头111与卡接槽口264分离后，实现底壳26与无人机机体10的腔室11开口的分离操作，从而使得取水器20在吊绳31的吊送作用下，沉浸在取样水域内，以谁像你对样品水的取样操作。

作为本发明的优选方案，所述转动拨杆12上设置有用于支撑吊绳31的支撑线轮124，所述腔室11内还设置有绕线轮14，所述绕线辊14，所述支撑吊绳31的一端与绕线辊14连接，所述转动拨杆12位于腔室11内设置有两组，所述绕线辊14位于转动拨杆12上间隔设置有两组；

上述转动拨杆12位于腔室11的两侧设置两组，并且两组转动拨杆12上分别设置有两组绕线辊14，利用四根吊绳31实现对底壳26的四周的吊设，能够稳定实现对取水器20的吊设，避免取水器20出现偏斜问题，从而避免取水器20内的样品水的洒落，当取水器20上升至与腔室11的开口扣合为一体后，能够使得无人机构成一个整体，以减少无人机的风阻，使得无人机更为平稳的进行飞行。

为实现对两组转动拨杆12的同步反向驱动，所述驱动机构包括设置在腔室11内的驱动电机15，所述驱动电机15的输出轴设置有驱动齿轮151，两侧转动拨杆12的杆端分别设置有从动齿轮124，所述驱动齿轮151与其中一个从动齿轮124啮合，所述驱动齿轮151与另外一个从动齿轮124之间通过过渡齿轮125连接。

为方便后续的样品水采集管233的拆装操作，所述接水板22活动式设置在底壳26上，所述接水板22与底壳26之间构成竖直方向的滑动配合，所述接水板22与底壳26之间设置有顶簧，所述底壳26上设置有穿孔263，所述样品水采集管223从穿孔263穿过且与接水箱221底部的安装座222连接，所述腔室11内设置有顶块16，所述顶块16与接水板22抵靠且使得样品水采集管223的下端伸出穿孔263的下端孔口；

上述的卷绕机构启动后，使得底壳26与腔室11靠近抵靠的过程中，顶块16与接水板22抵靠，从而压缩顶簧，使得样品水采集管223下降，且下端伸出穿孔263的下端孔口，从而方便进行拆卸操作，当样品水采集管223采集满样品水后，从而将样品水采集管223从穿孔263拆卸下来，而后再将样品水采集管223装配在接水板22上，完成对指定区域样品水的采样操作。

在无人机机体10上设置有摄像头装置及雷达装置，当到达指定水域后，雷达采集距离水源的水面高度，并且无人机悬停，并且实施对指定水域的水源取样操作，而后无人机将取水器20收回，完成对指定区域水源的取样操作。

利用无人机采集样品水的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

第一步、调试好无人机，并且在飞行控制终端内输入无人机飞行高度及速度；

第二步、使得无人机飞行至指定水域的水面上方位置，利用摄像头采集水面信息，并且利用雷达采集无人机距离指定水域的水面高度并发送至飞行控制终端内，飞行控制终端发出控制指令，启动升降机构，使得取水器20下降至水面以下；

第三步、飞行控制终端发出控制指令使得无人机沿着指定水域移动，并且使得取水器20的取水管21装满样品水；

第四步、飞行控制终端发出控制指令使得无人机悬停，并且启动升降机构，使得取水器20上升；

第五步、取水器20上升，直至使得取水器20与无人机机体10内的腔室11开口扣合为一体，飞行控制终端发出控制指令，使得无人机飞至飞行控制终端位置并且将取水器20内取出的样品水取出，完成对指定水域内的样品水的取样操作。

Claims (10)

1.一种环境监测无人机的取水器，其特征在于：所述取水器（20）包括多排取水管（21），所述取水管（21）呈一端高、一端低倾斜状布置，所述取水管（21）的高端位置设置有接水口。

2.根据权利要求1所述的环境监测无人机的取水器，其特征在于：所述取水管（21）的低端管口位置铰接布置且铰接轴水平，所述取水管（21）的低端位置设置有接水板（22）。

3.根据权利要求1或2所述的环境监测无人机的取水器，其特征在于：所述取水管（21）的低端管口设置成扁管状结构，所述取水管（21）的管口上端外壁设置成平面（211），所述取水管（21）的内管壁上端位置设置有弧形凸块（212），所述弧形凸块（212）呈圆弧状且向下延伸布置。

4.根据权利要求3所述的环境监测无人机的取水器，其特征在于：相邻取样管（21）的低端管口之间通过连接件（23）连接，所述连接件（23）包括上端的支撑平面（231）及下端的弧面（232）。

5.根据权利要求4所述的环境监测无人机的取水器，其特征在于：所述取样管（21）的低端管口套设有管套（233），所述平面（211）设置在管套（233）上，所述弧形凸块（212）设置在管套（233）管腔内且伸入取样管（21）的低端管口内，所述连接件（23）设置在取样管（21）之间；所述连接件（23）的两端设置有铰接杆（234），所述铰接杆（234）与管套（233）的外壁构成铰接连接。

6.根据权利要求5所述的环境监测无人机的取水器，其特征在于：所述取样管（21）靠近低端管口位置设置有铰接套座（24），所述铰接套座（24）设置在底壳（26）上，所述底壳（26）整体呈薄板壳状结构；所述底壳（26）的壳底处设置有导流板（261），所述导流板（261）立式布置在底壳（26）上，所述导流板（261）沿着底壳（26）长度方向布置，所述导流板（261）靠近取样管（21）的低端为小尺寸端；所述底壳（26）整体呈镂空状布置，所述底壳（26）上分布多排排水孔（262）。

7.根据权利要求6所述的环境监测无人机的取水器，其特征在于：所述取水管（21）的高端弯曲向下延伸，所述接水板（22）整体呈槽板状结构，所述接水板（22）的长度方向与取水管（21）的延伸方向垂直布置。

8.根据权利要求7所述的环境监测无人机的取水器，其特征在于：所述接水板（22）的槽底与接水箱（221）连接，所述接水箱（221）的底部间隔设置有多组安装座（222），所述安装座（222）上可拆卸式设置有样品水采集管（223）。

9.根据权利要求8所述的环境监测无人机的取水器，其特征在于：所述接水板（22）倾斜布置，所述接水板（22）的低端为敞口状布置，所述接水板（22）上设置有连通孔（224），所述连通孔（224）为条形孔且与接水箱（221）连通。

10.环境监测无人机，其特征在于：所述环境监测无人机包括权利要求1至9任意一项所述的环境监测无人机的取水器。

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