CN111442949A - 取样装置及无人机机载取样设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取样装置及无人机机载取样设备，取样装置包括基座、取样容器、取水元件及位置标定元件，取样容器包括进水口，进水口上连通有进水管，取水元件安装于进水管远离取样容器的一端，位置标定元件安装于进水管上，并位于取水元件与进水口之间；无人机机载取样设备包括取样装置。本发明实施例中的取水装置在基座上设置有用于储存水体的取样容器，取水元件所采集的水体可通过进水管进入取样容器内，满足大量取水的要求，另外，位置标定元件可漂浮于水体表面，其与取水元件之间的距离可调，通过改变位置标定元件与取水元件之间的距离，可实现对取样深度的调节，满足对预定深度水体的取样需求，具有较好的应用范围。

Description

取样装置及无人机机载取样设备

技术领域

本发明涉及取样、检测技术领域，尤其是涉及一种取样装置及无人机机载取样设备。

背景技术

传统的水体取样通常采用人工实地取样方式，实地取样的周期较长，工作环境恶劣，若水体表面受到污染或者有悬浮物，人工很难到达指定的采样位置进行采样，样品不具代表性，影响样品的测试效果。基于无人机的样品采集系统具有良好的稳定性，定位准确，取样效率高。

目前，无人机机载的取样一般通过无人机搭载取样装置，飞行至待取样地点，将取样瓶释放至待取样水体中进行取样，该取样方式只适合获取少量样品的情况，无法满足样品重量大或者需要在预定深度进行取样的需求，限制了取样设备大规模使用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种取样装置及无人机机载取样设备，能够满足取样深度及取样量大的需求。

第一方面，本发明的一个实施例提供了一种取样装置，包括：

基座；

取样容器，固设于所述基座上，所述取样容器包括进水口，所述进水口上连通有进水管；

取水元件，安装于所述进水管远离所述取样容器的一端；

位置标定元件，安装于所述进水管上，并位于所述取水元件与所述进水口之间。

本发明实施例中的取样装置至少具有如下有益效果：

本发明实施例中的取水装置在基座上设置有用于储存水体的取样容器，取水元件所采集的水体可通过进水管进入取样容器内，满足大量取水的要求，另外，位置标定元件可漂浮于水体表面，其与取水元件之间的距离可调，通过改变位置标定元件与取水元件之间的距离，可实现对取样深度的调节，满足对预定深度水体的取样需求，具有较好的应用范围。

根据本发明的另一些实施例的取样装置，所述位置标定元件为浮标。

根据本发明的另一些实施例的取样装置，还包括液位计，所述液位计悬置于所述取样容器的外部。

根据本发明的另一些实施例的取样装置，所述进水管上标记有刻度。

所述取样容器上固设有转接管，所述进水管与所述转接管连通。

根据本发明的另一些实施例的取样装置，所述取样容器还包括出水口。

根据本发明的另一些实施例的取样装置，所述基座上设有卡接件，所述取样容器的端口穿过所述卡接件。

根据本发明的另一些实施例的取样装置，所述基座上设有用于切换所述取水元件启停状态的信号收发元件。

第二方面，本发明的一个实施例提供了一种无人机机载取样设备，包括上述的取样装置，还包括无人机主体，所述无人机主体安装于所述基座上。

本发明实施例中的无人机机载取样设备至少具有如下有益效果：

本发明实施例中通过取样装置与无人机主体的结合，一方面使无人机主体为取样装置的位置转移提供动力，另一方面，使取样设备能够对不同地域、不同深度的水体进行采集，并适用于大水量采样，且取样设备的结构简单，取样操作较为便捷。

根据本发明的另一些实施例的无人机机载取样设备，所述基座上设有多个支撑柱，所述无人机主体架设于所述支撑柱上。

附图说明

图1是取样装置一个实施例的结构示意图；

图2是图1中另一方向的结构示意图；

图3是取样容器一个实施例的剖视图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

图1与图2示出了取样装置一个实施例的结构示意图，参照图1与图2，本实施例中的取样装置包括基座100、取样容器200、取水元件300及位置标定元件400。基座100用于安装取水装置中的其他部件；取样容器200固定于基座100上，用于储存收集的水体，取样容器200具有进水口，取样装置还包括进水管510，进水管510的一端与进水口连通，水体可通过进水管510从进水口处进入取样容器200内部；取水元件300安装于进水管510远离取样容器200的一端，取水元件300可进入待测区域的水体内，将水体抽取至进水管510，使水体储存至取样容器200中；位置标定元件400能够漂浮于水体表面，位置标定元件400位于取水元件300与进水口之间，通过调整位置标定元件400在进水管510上的位置，可变化取水元件300与位置标定元件400之间的距离，从而实现对取水深度的调整。

本实施例中的取水装置在基座100上设置有用于储存水体的取样容器200，取水元件300所采集的水体可通过进水管510进入取样容器200内，满足大量取水的要求，另外，位置标定元件400可漂浮于水体表面，其与取水元件300之间的距离可调，通过改变位置标定元件400与取水元件300之间的距离，可实现对取样深度的调节，满足对预定深度水体的取样需求，具有较好的应用范围。

需要说明的是，取水元件300可以是潜水泵、扬程泵等能够水下工作的水泵，取水元件300具有一定重量，能够潜入水体内，集潜水与取水作用于一体，不需单独设置抽水泵与取水头，结构简单。基座100作为取水装置中其他部件的安装基础，具有平整的安装平面，保证取水装置各部件的安装稳定性。

取样容器200上还设有出水口，在出水口处外接出水管520及动力元件，可将取样容器200内收集的水体抽出，进而进行检测或执行其他操作。本实施例中，还设有第一转接管530及第二转接管540，第一转接管530的一端插入进水口内，与取样容器200的内腔连通，进水管510的端部可插入第一转接管530的另一端，实现进水管510与取样容器200的连通；第二转接管540的得一端插入出水口内，与取样容器200的内腔连通，外接管道可插入第二转接管540的另一端，达到抽取取样容器200内水体的目的；通过设置第一转接管530与第二转接管540，使取样容器200保持密封，使用时将进水管510及第一转接管530对接即可实现进水，操作便捷，避免多次在取样容器200上插拔进水管510，导致取样容器200与进水管510之间存在缝隙而使杂质进入水体内，影响水体的取样质量。另外，第一转接管530与取样容器200之间以及第二转接管540与取样容器200之间可以是一体连接或者密封连接，该密封连接是指，第一转接管530、第二转接管540与取样容器200的连接处紧密接触，该密封连接可通过设置密封件实现。

参照图3，本实施例中，还设有卡接件600，该卡接件600设置于基座100的上方，并与取样容器200连接，使取样容器200悬置于基座100的下方，达到固定取样容器200的目的。取样容器200可通过螺纹紧固的方式固定于卡接件600的下方，卡接件600的下表面与基座100抵持，使取样容器200与基座100之间形成稳定连接，卡接件600可与基座100一体连接或者可拆卸的安装于基座100上；第一转接管530与第二转接管540插入卡接件600的顶部，并伸入取样容器200内，与取样容器200的内腔连通。

还包括液位计710，液位计710设置于取样容器200的外部，用于获取取样容器200内水体的容量、液位，实现定量取样；将液位计710置于取样容器200的外部，在精确获取水体取样量的同时，能够避免样品受到污染，保证取样水质纯净度。液位计710可选择电容式液位计、声纳式液位计或者超声波液位计；采用非接触式测量方式，不受被测介质的影响，能够精确测量取样容器200内水体的高度，从而获取取水深度及取水量。本实施例中，液位计710悬置于基座100下方，且靠近取样容器200的外壁，便于对取样容器200内水体进行检测；基座100下方可固定安装架720，将液位计710安装于安装架720的底部，实现液位计710的固定，为提高液位计710对不同深度水体的检测精度，将安装架720设置为可伸缩结构，使液位计710能够静止在取样容器200的不同位置，进而对不同深度的水体进行检测；或者在取样容器200外部悬置多个液位计710，将液位计710固定于取样容器200的不同高度，以满足取样容器200内不同深度水体的检测需求。

本实施例中的位置标定元件400采用浮标，浮标密度小于水体密度，能够漂浮于水体表面，以对水体深度进行标记，为适应不同的水体深度，水体周围风力等其他周边环境，浮标的形状、大小及材质可根据实际使用环境合理选择。

取水元件300安装于进水管510的端部，位置标定元件400安装于进水管510的管身，位置标定元件400位于取水元件300与取样容器200的进水口之间，进水管510的外部管壁上标记有刻度，便于观测取水元件300与位置标定元件400之间的距离变化，以适应对不同深度的水体进行取样。

基座100上安装有信号收发元件，用于接收无人机发出的信号，并通过信号转换向取水设备发出指令。具体为，信号收发元件包括接收单元810与发射单元820，接收单元810用于接收无人机飞控所发出的信号，并向取水元件300发出指令，使取水元件300开始工作，进行取水；发射单元820用于接收液位计710所发出的信号，并向取水元件300发出指令，使取水元件300停止取水；通过信号收发元件的信号转换，实现对取水元件300启停状态的切换，达到自动取水的目的。

基座100上还固设有电源830，电源830用于向取水元件300提供电力支持，使取水元件300进行工作、取水。电源830上电性连接有电缆840，电缆840从电源830处向下延伸并与取水元件300电性连接，实现电源830与取水元件300之间的电导通。本实施例中的取水元件300采用可在水下工作的泵体，电源830能够向取水元件300提供稳定电力，保证取水元件300能够正常工作。

基座100的上表面可安装太阳能板，该太阳能板与电源830之间电导通，太阳能板吸收太阳光并转化为电力，太阳能板储存的电力可向电源830充电，从而优化取样装置的环保性能以及能源利用率。

另外，需要说明的是，本实施例中的取样容器200可设置为多个，每一个取样容器200上均安装有进水管510、出水管520，使水体能够进入取样容器200内并可从取样容器200内抽出，取样容器200配备有液位计710，用于观测取样容器200内水体的水量。设置多组的取样容器200，一方面可以增大取水量，另一方面，在针对某一区域的水体采集完成后，可转移至另一区域进行采集，并将该处的水体收集至另一取样容器200内，从而实现多地域采样，提高了取样装置的取样范围以及取样装置的实用性能。

本实施例中，取样装置的取样过程具体为：

取水前，首先将位置标定元件400调整到预设的取水深度，将位置标定元件400与进水管510上相应的刻度线对齐；无人机起飞，并飞行至预定的采样地域以及预定高度；位置标定元件400到位后，无人机的飞控向接收单元810发出信号，接收单元810向取水元件300发出指令，取水元件300开始取水；水体通过进水管510进入取样容器200内；液位计710感应到取样容器200内的水体到达指定位置，液位计710向发射单元820发出信号，发射单元820向取水元件300发出指令，取水元件300停止取水；无人机返航，从基座100上拆卸取样容器200，完成取样。

本发明还提供了一种无人机机载取样设备，包括上述的取样装置，还包括无人机主体，无人机主体安装于基座100上，使取样装置悬置于无人机主体下方，取样装置能够跟随无人机主体的飞行而进行位置转移。

通过取样装置与无人机主体的结合，一方面使无人机主体为取样装置的位置转移提供动力，另一方面，使取样设备能够对不同地域、不同深度的水体进行采集，并适用于大水量采样，且取样设备的结构简单，取样操作较为便捷。

无人机主体可选择多旋翼无人机，多旋翼无人机具有良好的操控性能及垂直升降性能，并且能够悬停于预定高度，适用于本实施例中对预定深度的水体进行取样的操作。

基座100上还设有多个支撑柱110，无人机主体安装于支撑柱110上，使无人机主体架设于基座100上方，为基座100上的电源830、信号收发元件等部件提供了安装空间，使取样设备中各结构连接得更为紧凑，提高无人机主体的机动性，优化取样设备的位置转移效率。

本实施例中的无人机机载取样设备可应用于海水取样中，能够实现对不同海域、多地点精确采样，并且能够准确控制海水取样量及取样深度，对海洋科学研究具有重大意义。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种取样装置，其特征在于，包括：

基座；

取样容器，固设于所述基座上，所述取样容器包括进水口，所述进水口上连通有进水管；

取水元件，安装于所述进水管远离所述取样容器的一端；

位置标定元件，安装于所述进水管上，并位于所述取水元件与所述进水口之间。

2.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述位置标定元件为浮标。

3.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，还包括液位计，所述液位计悬置于所述取样容器的外部。

4.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述进水管上标记有刻度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的取样装置，其特征在于，所述取样容器上固设有转接管，所述进水管与所述转接管连通。

6.根据权利要求1至4任一项所述的取样装置，其特征在于，所述取样容器还包括出水口。

7.根据权利要求6所述的取样装置，其特征在于，所述基座上设有卡接件，所述取样容器的端口穿过所述卡接件。

8.根据权利要求6所述的取样装置，其特征在于，所述基座上设有用于切换所述取水元件启停状态的信号收发元件。

9.一种无人机机载取样设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的取样装置，还包括无人机主体，所述无人机主体安装于所述基座上。

10.根据权利要求9所述的无人机机载取样设备，其特征在于，所述基座上设有多个支撑柱，所述无人机主体架设于所述支撑柱上。

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