CN111707498A - 一种用于河道区域水质采样的水下机器人 - Google Patents

一种用于河道区域水质采样的水下机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水质监测机器人领域，具体是涉及一种用于河道区域水质采样的水下机器人，包括有：主体；移动模块，其安装于主体的周围，用于驱动主体在水下移动和浮潜；水质采样模块，其包括有水质收集管组、水质取样机构、余水排出机构、水质检测机构，水质取样机构的输入端与主体外部连通，水质取样机构的输出端通过水质检测机构与水质收集管组的输入端连通，余水排出机构的输出端与水质取样机构的输入端和输出端均连通；本发明解决了现有技术中用于水质采样的管路中始终残留有余水，造成水质样本交叉污染，导致水质监测的结果不准确的技术问题。

Description

一种用于河道区域水质采样的水下机器人
技术领域
本发明涉及水质监测机器人领域，具体是涉及一种用于河道区域水质采样的水下机器人。
背景技术
城市水污染已严重地影响着河道两岸居民的日常生活和健康，水质改善迫在眉睫。然而，当前对水下排污口的排查与探测还主要依靠人工排查和抽干河道两种方式，排污口的排查与探测成本较高，效率较低、耗时较长，无法成为普遍适用的排查方式。因此，城市河道排污口巡查系统的研发具有重大的社会意义，它能精准有效地提供河道受污信息，一次巡航能发现巡航区域的大部分排污口，并将信息反馈到用户手中，帮助解决长期以来河道的污染难题。
中国专利CN201821198560.2公开了一种潜艇式水下水质取样机器人，用以解决现有技术中水下取样较困难的问题。壳体后端安装有喷泵，中部设置有浮力筒，前端下部安装有侧推导管桨，内部密封有电源、主控器、吸水泵和水质取样器；吸水泵的进水口设置在壳体的外部，出水口与水质取样器的进水管连接；水质取样器的出水管口设置在壳体的外部；浮力筒为一端密封的筒状结构；活塞滑动密封安装到浮力筒内，并与推杆连接；主控器产生控制信号对喷泵、吸水泵、侧推导管桨和推杆进行控制。通过改变排水量到达指定深度，进行水质取样，可避免水体搅动对采样的影响，可方便可靠的完成采样工作。
该专利公开的水质取样机器人，不适用于多点取样，每个地点取样之后均需要返回并排空取水质取样器，并且连通其吸水泵与水质取样器的管路内部的余水难以排空，采样时容易造成水质样本交叉污染。
中国专利CN201911398152.0公开了一种自清理取水采样装置，包括：连接软管、抽水泵、排水泵和储水盒，连接软管的一端与抽水泵的抽水进水管连接，抽水泵的抽水出水管和排水泵的排水进水管分别与储水盒连接，排水泵用于排出储水盒内的水并通过排水出水管清洗连接软管。在取水采样作业前，抽水泵不工作，排水泵将储水盒内洁净的清洗水排出，将连接软管清洗干净；在取水采样作业时，排水泵不工作，抽水泵将水样经连接软管抽进储水盒内储存。
该专利公开的水采样装置通过清洗水对连接软管进行清洗，但是清洗水与水样之间会交叉混合，不能彻底的清洗连接软管，依然容易导致水样污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于河道区域水质采样的水下机器人，该技术方案解决了现有技术中用于水质采样的管路中始终残留有余水，造成水质样本交叉污染，导致水质监测的结果不准确的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种用于河道区域水质检测的水下机器人，包括有：主体，其包括有壳体、蓄电池、控制器，蓄电池和控制器安装于壳体的内部；移动模块，其安装于主体的周围，用于驱动主体在水下移动和浮潜；水质采样检测模块，其包括有水质收集管组、水质取样机构、余水排出机构、水质检测机构，水质收集管组、水质取样机构、余水排出机构、水质检测机构均安装于主体内部，水质取样机构的输入端与主体外部连通，水质取样机构的输出端通过水质检测机构与水质收集管组的输入端连通，余水排出机构的输出端与水质取样机构的输入端和输出端均连通；移动模块、水质取样机构、余水排出机构、水质检测机构均与蓄电池电连接，移动模块、水质取样机构、余水排出机构、水质检测机构均与控制器通讯连接。
优选的，水质取样机构具有一个输入端和多个输出端，水质收集管组包括有收集管架，收集管架上安装有多个试管，试管的开口处安装有管塞，管塞上安装有引流管和排气阀，引流管的两端分别位于试管的外侧和试管内部的底端，排气阀的两端分别位于试管的外侧和试管的内部；每个引流管上均安装有一个第一管路与水质取样机构的一个输出端连通。
优选的，水质检测机构包括有检测管路和水质检测仪，水质取样机构的输出端通过检测管路与水质收集管组的输入端连通，水质检测仪的工作端嵌入式地安装在检测管路内部。
优选的，壳体上设置有连通壳体内外两侧的第一通水口，水质取样机构包括有第一通止阀、第二管路、一进多出换向阀，第一通水口、第一通止阀、第二管路顺序连通至一进多出换向阀的输入端，一进多出换向阀的多个输出端分别通过多个第一管路与每个试管连通。
优选的，余水排出机构包括有储气瓶支架、高压储气瓶、第三管路、第二通止阀、第一三通管、第四管路、第三通止阀、第二三通管，储气瓶支架与壳体固定连接，高压储气瓶可拆卸安装在储气瓶支架上，第一三通管连通第二管路和一进多出换向阀，第二三通管连通第一通止阀和第二管路，第一三通管、第二通止阀、第三管路顺序连通至高压储气瓶的输出端，第二三通管、第三通止阀、第四管路顺序连通至一进多出换向阀的一个输出端；高压储气瓶、第三管路、第二通止阀、第一三通管、第四管路、第三通止阀、第二三通管、第一通止阀、第一通水口的高度按顺序逐渐降低，第三管路、第二通止阀、第一三通管、第二管路、第二三通管、第一通止阀、第一通水口的高度按顺序逐渐降低。
优选的，移动模块包括有主动声呐、水下推进模块、浮潜控制模块，主动声呐安装于壳体底部的前端，水下推进模块安装在壳体的周围，浮潜控制模块安装于壳体的内部，主动声呐与控制器通讯连接。
优选的，水下推进模块包括有第一推进器、第二推进器、第三推进器、第四推进器、第五推进器，第一推进器和第二推进器的输出方向平行并且水平设置，第一推进器和第二推进器分别设置于主体的两边，第三推进器、第四推进器、第五推进器的输出方向竖直并且平行设置，第三推进器、第四推进器分别设置于主体的两边，第五推进器设置于主体的尾部。
优选的，第一推进器、第二推进器、第三推进器、第四推进器、第五推进器结构相同，第一推进器包括有筒壳，筒壳与壳体固定连接，筒壳内部同轴并且固定安装有水下电机，水下电机的输出端固定安装有螺旋桨叶，筒壳的两端均安装有防护网。
优选的，壳体上设置有连通壳体内外两侧的第二通水口，壳体内部设置有具有独立空腔的水柜，浮潜控制模块包括有水泵和三通换向阀，第二通水口、三通换向阀、水泵、水柜顺序连通，第二通水口、三通换向阀、水柜顺序连通。
优选的，还包括有暗流探测模块，壳体的尾部设置有向后延伸的长尾，暗流探测模块包括有第一流速流向传感器、第二流速流向传感器、摄像头、探照灯，第一流速流向传感器安装于壳体的底端，第二流速流向传感器安装在长尾的末端，摄像头和探照灯均安装于壳体的前端，第一流速流向传感器、第二流速流向传感器均与控制器通讯连接，控制器包括有无线收发器、GPS定位器。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
蓄电池用于向移动模块、水质取样机构、余水排出机构、水质检测机构供电，控制器用于按照预设的程序或者远程遥控向移动模块、水质取样机构、余水排出机构、水质检测机构发出工作信号，移动模块用于驱动主体沿着河道区域移动和浮潜，水质收集管组用于储存河道区域多个位置的水质样本，水质取样机构用于采集水下机器人所处位置的水质样本并且输送至水质收集管组，水质检测机构检测水质取样机构传输至水质收集管组的水质样本，余水排出机构用于在水质取样机构每次工作后将水质取样机构、水质检测机构内部的余水排空。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的俯视图；
图3为图2的A-A截面处剖视图；
图4为本发明的主视图；
图5为本发明的侧视图；
图6为本发明的内部结构立体图；
图7为本发明的内部结构俯视图；
图8为本发明的浮潜控制模块与水质采样模块的立体图；
图9为本发明的收集管架与储气瓶支架的立体图；
图10为本发明的试管、管塞、引流管、排气阀装配状态下的主视图；
图11为图10的B-B截面处剖视图；
图12为水质检测机构俯视图；
图13为图12的C-C截面处剖视图；
图14为本发明的水质采样模块的连接关系示意图；
图15为本发明进行水质取样工作的水质样本流通路径示意图；
图16为本发明进行余水排出工作的高压气体流通路径示意图；
图中标号为：
1-主体；1a-壳体；1a1-舱体；1a2-舱盖；1a3-第一通水口；1a4-第二通水口；1a5-水柜；1b-蓄电池；1c-控制器；1d-长尾；
2-移动模块；2a-主动声呐；2b-第一推进器；2b1-筒壳；2b2-水下电机；2b3-螺旋桨叶；2b4-防护网；2c-第二推进器；2d-第三推进器；2e-第四推进器；2f-第五推进器；2g-浮潜控制模块；2g1-水泵；2g2-三通换向阀；
3-水质采样模块；3a-收集管架；3a1-套板；3a2-六边形孔；3a3-立柱；3a4-承板；3a5-圆形凹陷；3d-试管；3d1-管塞；3d2-引流管；3d3-排气阀；3e-第一管路；3b-水质取样机构；3b1-第一通止阀；3b2-第二管路；3b3-一进多出换向阀；3c-余水排出机构；3c1-储气瓶支架；3c2-高压储气瓶；3c3-第三管路；3c4-第二通止阀；3c5-第一三通管；3c6-第四管路；3c7-第三通止阀；3c8-第二三通管；3f0-水质检测机构；3f1-检测管路；3f2-水质检测仪；3f3-检测探头；
4-暗流探测模块；4a-第一流速流向传感器；4b-第二流速流向传感器；4c-摄像头；4d-探照灯。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
一种用于河道区域水质检测的水下机器人，如图1至13所示，包括有：
主体1，其包括有壳体1a、蓄电池1b、控制器1c，蓄电池1b和控制器1c安装于壳体1a的内部；
移动模块2，其安装于主体1的周围，用于驱动主体1在水下移动和浮潜；
水质采样检测模块3，其包括有水质收集管组、水质取样机构3b、余水排出机构3c、水质检测机构3f，水质收集管组、水质取样机构3b、余水排出机构3c、水质检测机构3f均安装于主体1内部，水质取样机构3b的输入端与主体1外部连通，水质取样机构3b的输出端通过水质检测机构3f与水质收集管组的输入端连通，余水排出机构3c的输出端与水质取样机构3b的输入端和输出端均连通；
移动模块2、水质取样机构3b、余水排出机构3c、水质检测机构3f均与蓄电池1b电连接，移动模块2、水质取样机构3b、余水排出机构3c、水质检测机构3f均与控制器1c通讯连接。
蓄电池1b用于向移动模块2、水质取样机构3b、余水排出机构3c、水质检测机构3f供电，控制器1c用于按照预设的程序或者远程遥控向移动模块2、水质取样机构3b、余水排出机构3c、水质检测机构3f发出工作信号，移动模块2用于驱动主体1沿着河道区域移动和浮潜，水质收集管组用于储存河道区域多个位置的水质样本，水质取样机构3b用于采集水下机器人所处位置的水质样本并且输送至水质收集管组，水质检测机构3f检测水质取样机构3b传输至水质收集管组的水质样本，余水排出机构3c用于在水质取样机构3b每次工作后将水质取样机构3b、水质检测机构3f内部的余水排空。
具体的，如图6、7、8、10、11所示，图中只绘出一个第一管路3e作为示意，水质取样机构3b具有一个输入端和多个输出端，水质收集管组包括有收集管架3a，收集管架3a上安装有多个试管3d，试管3d的开口处安装有管塞3d1，管塞3d1上安装有引流管3d2和排气阀3d3，引流管3d2的两端分别位于试管3d的外侧和试管3d内部的底端，排气阀3d3的两端分别位于试管3d的外侧和试管3d的内部；每个引流管3d2上均安装有一个第一管路3e与水质取样机构3b的一个输出端连通。
水质取样机构3b具有一个输入端和八个输出端，试管3d一共有七个，其中水质取样机构3b的第一至第七输出端分别通过一个第一管路3e与一个试管3d连通，水质取样机构3b的第八输出端与余水排出机构3c连通；
当水下机器人需要采集水质样本时，水质取样机构3b连通第一个第一管路3e与主体1外界的通路，由于水下机器人在深水内部，在外界水压的作用下，水流依次通过水质取样机构3b、第一管路3e、引流管3d2流入到第一个试管3d内部，水质样本直接流入到试管3d的底端，试管3d内部的空气通过其顶端的排气阀3d3排放到主体1内部，当试管3d内部的空气排空时，排气阀3d3封闭，水质样本储存在试管3d内部不会溢出；当水下机器人需要采集第二个水质样本时，水质取样机构3b连通第二个第一管路3e与主体1外界的通路，水流流入到第二个试管3d内部。
随着试管3d逐渐集满水质样本，试管3d内部的空气逐渐排放到主体1内部，造成主体1内部的气压增大，但是，主体1内部体积较大，试管3d内部储存的空气较少，所以主体1内部的气压增长幅度较低，并且水下机器人在深水中采集水质样本，深水内水压较大，主体1内部变化较小的气压不会对水质取样机构3b的工作产生影响，主体1外界的水流可以通过水压的作用挤入到每个试管3d内部。
如图3所示，壳体1a包括有舱体1a1和舱盖1a2，舱体1a1为顶部开口的空心壳体，舱盖1a2罩盖在舱体1a1的顶部开口部位，舱体1a1和舱盖1a2可拆卸的密封连接，收集管架3a设置于舱盖1a2的正下方，工作人员开启舱盖1a2即可暴露出收集管架3a，便于工作人员将收集管架3a上的每个试管3d取出；引流管3d2的输入端为承口结构，便于工作人员将第一管路3e与引流管3d2插拔连接。
如图9所示，收集管架3a包括有套板3a1、立柱3a3、承板3a4，套板3a1、立柱3a3、承板3a4自上而下顺序连接，套板3a1上设置有多个竖直贯穿套板3a1并且呈蜂窝状分布的六边形孔3a2，承板3a4的顶面设置有与每个六边形孔3a2一一对应的圆形凹陷3a5。
套板3a1和承板3a4均为泡沫材料，每个六边形孔3a2均可以插入一支试管3d，试管3d的周面与六边形孔3a2的内壁抵靠，试管3d的底面与圆形凹陷3a5的内壁抵靠，试管3d的安装和拆卸简单、方便。
具体的，如图12、13所示，水质检测机构3f包括有检测管路3f1和水质检测仪3f2，水质取样机构3b的输出端通过检测管路3f1与水质收集管组的输入端连通，水质检测仪3f2的工作端嵌入式地安装在检测管路3f1内部。
水质检测仪3f2包括有上位机和多个检测探头3f3，检测探头3f3可以为氨氮传感器、COD传感器、电导率传感器、PH传感器、ORP传感器、浊度传感器等，检测探头3f3排成一列嵌入式地安装在检测管路3f1内部，检测探头3f3与上位机电连接，上位机与蓄电池1b电连接，上位机与控制器1c通讯连接；在每次水质取样机构3b取样时，水质检测机构3f均对该水样进行检测，然后由水质收集管组保存。
具体的，如图7、8、15所示，壳体1a上设置有连通壳体1a内外两侧的第一通水口1a3，水质取样机构3b包括有第一通止阀3b1、第二管路3b2、一进多出换向阀3b3，第一通水口1a3、第一通止阀3b1、第二管路3b2顺序连通至一进多出换向阀3b3的输入端，一进多出换向阀3b3的多个输出端分别通过多个第一管路3e与每个试管3d连通。
第一通止阀3b1为电磁阀，一进多出换向阀3b3为一进八出电磁换向阀，一进多出换向阀3b3的第一至第七输出端分别通过七个第一管路3e与每个试管3d内部连通，一进多出换向阀3b3用于切换其输入端与每个试管3d之间的连接通路，每次采集水质样本时，一进多出换向阀3b3使其输入端与空置的试管3d连通，随后第一通止阀3b1开启，第一通水口1a3与第二管路3b2连通，水流通过第一通水口1a3、第一通止阀3b1、第二管路3b2、一进多出换向阀3b3传输至空置的试管3d内部。
具体的，如图7、8、16所示，余水排出机构3c包括有储气瓶支架3c1、高压储气瓶3c2、第三管路3c3、第二通止阀3c4、第一三通管3c5、第四管路3c6、第三通止阀3c7、第二三通管3c8，储气瓶支架3c1与壳体1a固定连接，高压储气瓶3c2可拆卸安装在储气瓶支架3c1上，第一三通管3c5连通第二管路3b2和一进多出换向阀3b3，第二三通管3c8连通第一通止阀3b1和第二管路3b2，第一三通管3c5、第二通止阀3c4、第三管路3c3顺序连通至高压储气瓶3c2的输出端，第二三通管3c8、第三通止阀3c7、第四管路3c6顺序连通至一进多出换向阀3b3的一个输出端；高压储气瓶3c2、第三管路3c3、第二通止阀3c4、第一三通管3c5、第四管路3c6、第三通止阀3c7、第二三通管3c8、第一通止阀3b1、第一通水口1a3的高度按顺序逐渐降低，第三管路3c3、第二通止阀3c4、第一三通管3c5、第二管路3b2、第二三通管3c8、第一通止阀3b1、第一通水口1a3的高度按顺序逐渐降低。
一进多出换向阀3b3的第八输出端与第四管路3c6连通。采集完一处水样时，第一通止阀3b1关闭，第二管路3b2和一进多出换向阀3b3内部充满了余水，在采集下一处水样时，若不将第二管路3b2和一进多出换向阀3b3内部的余水排空，则会导致试管3d内部储存有两个不同地段的水质水样，水质水样之间交叉污染，造成检测结构不准确。
所以，水下机器人移动至下一个采集点时，第一通止阀3b1开启，一进多出换向阀3b3切换至其输入端、第八输出端内部连通，随后第二通止阀3c4、第三通止阀3c7开启，高压储气瓶3c2释放高压气体，高压气体经过两条排水管路，第一排水管路为第三管路3c3、第二通止阀3c4、第一三通管3c5、第二管路3b2、第二三通管3c8、第一通止阀3b1、第一通水口1a3，第二排水管路为第三管路3c3、第二通止阀3c4、第一三通管3c5、一进多出换向阀3b3、第四管路3c6、第三通止阀3c7、第二三通管3c8、第一通止阀3b1、第一通水口1a3。
高压气体经过第一排水管路喷出，从而将第一通水口1a3、第一通止阀3b1、第二管路3b2内部的余水排空，同时高压气体经过第二排水管路喷出，从而将一进多出换向阀3b3内部的余水排空。
由于第一、第二排水管路的高度逐渐降低，所以，高压气体的移动轨迹逐渐降低，因为气体始终位于液体的上方，使得气体能够完全将液体压出第一、第二排水管路，第一、第二排水管路内部不会残留有余水。
待第一通水口1a3、第一通止阀3b1、第二管路3b2、一进多出换向阀3b3、第四管路3c6内部的余水排空后，水质取样机构3b再开始工作，此时进入到试管3d内部的水质水样不会出现交叉污染。
相比较于使用清洁水对水质取样机构3b进行清洁，使用气体对水质取样机构3b进行清洁可以有效避免管路中积蓄有清洁水，造成清洁水稀释水样的问题。
具体的，如图1、3、4、5所示，移动模块2包括有主动声呐2a、水下推进模块、浮潜控制模块2g，主动声呐2a安装于壳体1a底部的前端，水下推进模块安装在壳体1a的周围，浮潜控制模块2g安装于壳体1a的内部，主动声呐2a与控制器1c通讯连接。
主动声呐2a用于探测河道内部水下环境，然后将信号发送给控制器，控制器根据主动声呐2a的探测结构规划移动轨迹，然后发送工作信号给水下推进模块和浮潜控制模块2g，水下推进模块驱动水下机器人前进、后退、转向，浮潜控制模块2g控制水下机器人下潜、上浮。
具体的，如图2所示，水下推进模块包括有第一推进器2b、第二推进器2c、第三推进器2d、第四推进器2e、第五推进器2f，第一推进器2b和第二推进器2c的输出方向平行并且水平设置，第一推进器2b和第二推进器2c分别设置于主体1的两边，第三推进器2d、第四推进器2e、第五推进器2f的输出方向竖直并且平行设置，第三推进器2d、第四推进器2e分别设置于主体1的两边，第五推进器2f设置于主体1的尾部。
第一推进器2b、第二推进器2c、第三推进器2d、第四推进器2e、第五推进器2f用于驱动主体1在水下移动；第一推进器2b、第二推进器2c输出方向相同时，主体1前进或后退；第一推进器2b、第二推进器2c输出方向相反时，主体1转向；第三推进器2d、第四推进器2e、第五推进器2f输出方向相同时，主体1上浮或下潜；第三推进器2d、第四推进器2e与第五推进器2f输出方向相反时，主体1头部上仰或下沉；第三推进器2d与第四推进器2e的输出方向相反时，主体1左右摇摆。
具体的，如图6所示，第一推进器2b、第二推进器2c、第三推进器2d、第四推进器2e、第五推进器2f结构相同，第一推进器2b包括有筒壳2b1，筒壳2b1与壳体1a固定连接，筒壳2b1内部同轴并且固定安装有水下电机2b2，水下电机2b2的输出端固定安装有螺旋桨叶2b3，筒壳2b1的两端均安装有防护网2b4。
水下电机2b2通过蓄电池1b供电，控制器1c控制每个水下电机2b2分别正转或反转，水下电机2b2驱动螺旋桨叶2b3旋转使得筒壳2b1内部的水流流动，从而驱动主体1移动，防护网2b4用于阻止水草、鱼类或垃圾进入到筒壳2b1内部。
具体的，如图3、6、7、8所示，壳体1a上设置有连通壳体1a内外两侧的第二通水口1a4，壳体1a内部设置有具有独立空腔的水柜1a5，浮潜控制模块2g包括有水泵2g1和三通换向阀2g2，第二通水口1a4、三通换向阀2g2、水泵2g1、水柜1a5顺序连通，第二通水口1a4、三通换向阀2g2、水柜1a5顺序连通。
三通换向阀2g2为电磁三通换向阀，水柜1a5内部用于储存水，水柜1a5仅通过管路与水泵2g1和三通换向阀2g2连通；水下机器人需要上浮时，三通换向阀2g2连通第二通水口1a4与水泵2g1，水泵2g1从水柜1a5内部抽取水并通过第二通水口1a4排出；水下机器人需要下潜时，三通换向阀2g2连通第二通水口1a4与水柜1a5，水流通过第二通水口1a4进入到水柜1a5内部。
由于水下机器人仅需要自身密度极小的变化即可实现下潜或上浮，所以水柜1a5吸入或排出水的量很少，水柜1a5内部的气压变化较低，不会对浮潜控制模块2g的工作产生影响。
具体的，如图4和5所示，还包括有暗流探测模块4，壳体1a的尾部设置有向后延伸的长尾1d，暗流探测模块4包括有第一流速流向传感器4a、第二流速流向传感器4b、摄像头4c、探照灯4d，第一流速流向传感器4a安装于壳体1a的底端，第二流速流向传感器4b安装在长尾1d的末端，摄像头4c和探照灯4d均安装于壳体1a的前端，第一流速流向传感器4a、第二流速流向传感器4b均与控制器1c通讯连接，控制器1c包括有无线收发器、GPS定位器。
第一流速流向传感器4a和第二流速流向传感器4b均用于检测水流的流速和流向，当第一流速流向传感器4a与第二流速流向传感器4b检测到的水流流速和流向不一致时，则说明水下机器人的附近可能有正在排污的暗管，控制器通过无线收发器将GPS定位器定位到的位置发送给控制中心及其工作人员，同时开启摄像头4c和探照灯4d，通过控制器内置的预设程序或者由工作人员远程遥控来寻找附近的暗管。
本发明的工作原理：
第一推进器2b、第二推进器2c、第三推进器2d、第四推进器2e、第五推进器2f用于驱动主体1在水下移动和浮潜；第一推进器2b、第二推进器2c输出方向相同时，主体1前进或后退；第一推进器2b、第二推进器2c输出方向相反时，主体1转向；第三推进器2d、第四推进器2e、第五推进器2f输出方向相同时，主体1上浮或下潜；第三推进器2d、第四推进器2e与第五推进器2f输出方向相反时，主体1头部倾斜向上或倾斜向下移动；第三推进器2d与第四推进器2e的输出方向相反时，主体1左右摇摆；三通换向阀2g2连通第二通水口1a4与水泵2g1，水泵2g1从水柜1a5内部抽取水并通过第二通水口1a4排出，水下机器人上浮；三通换向阀2g2连通第二通水口1a4与水柜1a5，水流通过第二通水口1a4进入到水柜1a5内部，水下机器人下潜。
第一流速流向传感器4a和第二流速流向传感器4b均用于检测水流的流速和流向，当第一流速流向传感器4a与第二流速流向传感器4b检测到的水流流速和流向不一致时，则说明水下机器人的附近可能有正在排污的暗管，控制器通过无线收发器将GPS定位器定位到的位置发送给控制中心及其工作人员，同时开启摄像头4c和探照灯4d，通过控制器内置的预设程序或者由工作人员远程遥控来寻找附近的暗管。
采样指定地点或者检测到暗管时，水下机器人立刻采样。
采样时，一进多出换向阀3b3使其输入端与空置的试管3d连通，随后第一通止阀3b1开启，第一通水口1a3与第二管路3b2连通，水流通过第一通水口1a3、第一通止阀3b1、检测管路3f1、第二管路3b2、一进多出换向阀3b3传输至空置的试管3d内部；同时，水质检测仪3f2对流经检测管路3f1的水样进行检测。
采样后，第一通止阀3b1开启，一进多出换向阀3b3切换至其输入端、第八输出端内部连通，随后第二通止阀3c4、第三通止阀3c7开启，高压储气瓶3c2释放高压气体，高压气体依次经过第三管路3c3、第二通止阀3c4、第一三通管3c5、第二管路3b2、第二三通管3c8、第一通止阀3b1、第一通水口1a3将第一通水口1a3、第一通止阀3b1、第二管路3b2内部的余水排空，同时高压气体依次经过第三管路3c3、第二通止阀3c4、第一三通管3c5、一进多出换向阀3b3、第四管路3c6、第三通止阀3c7、第二三通管3c8、第一通止阀3b1、第一通水口1a3将一进多出换向阀3b3内部的余水排空，然后第一通止阀3b1关闭。
所有采样完成后，工作人员开启舱盖1a2，将收集管架3a上的每个试管3d取出，然后对水质检测机构3f检测出异常的水样进行二次检测。

Claims (10)

1.一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，包括有：
主体(1)，其包括有壳体(1a)、蓄电池(1b)、控制器(1c)，蓄电池(1b)和控制器(1c)安装于壳体(1a)的内部；
移动模块(2)，其安装于主体(1)的周围，用于驱动主体(1)在水下移动和浮潜；
水质采样检测模块(3)，其包括有水质收集管组、水质取样机构(3b)、余水排出机构(3c)、水质检测机构(3f)，水质收集管组、水质取样机构(3b)、余水排出机构(3c)、水质检测机构(3f)均安装于主体(1)内部，水质取样机构(3b)的输入端与主体(1)外部连通，水质取样机构(3b)的输出端通过水质检测机构(3f)与水质收集管组的输入端连通，余水排出机构(3c)的输出端与水质取样机构(3b)的输入端和输出端均连通；
移动模块(2)、水质取样机构(3b)、余水排出机构(3c)、水质检测机构(3f)均与蓄电池(1b)电连接，移动模块(2)、水质取样机构(3b)、余水排出机构(3c)、水质检测机构(3f)均与控制器(1c)通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，水质取样机构(3b)具有一个输入端和多个输出端，水质收集管组包括有收集管架(3a)，收集管架(3a)上安装有多个试管(3d)，试管(3d)的开口处安装有管塞(3d1)，管塞(3d1)上安装有引流管(3d2)和排气阀(3d3)，引流管(3d2)的两端分别位于试管(3d)的外侧和试管(3d)内部的底端，排气阀(3d3)的两端分别位于试管(3d)的外侧和试管(3d)的内部；每个引流管(3d2)上均安装有一个第一管路(3e)与水质取样机构(3b)的一个输出端连通。
3.根据权利要求1所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，水质检测机构(3f)包括有检测管路(3f1)和水质检测仪(3f2)，水质取样机构(3b)的输出端通过检测管路(3f1)与水质收集管组的输入端连通，水质检测仪(3f2)的工作端嵌入式地安装在检测管路(3f1)内部。
4.根据权利要求3所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，壳体(1a)上设置有连通壳体(1a)内外两侧的第一通水口(1a3)，水质取样机构(3b)包括有第一通止阀(3b1)、第二管路(3b2)、一进多出换向阀(3b3)，第一通水口(1a3)、第一通止阀(3b1)、第二管路(3b2)顺序连通至一进多出换向阀(3b3)的输入端，一进多出换向阀(3b3)的多个输出端分别通过多个第一管路(3e)与每个试管(3d)连通。
5.根据权利要求4所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，余水排出机构(3c)包括有储气瓶支架(3c1)、高压储气瓶(3c2)、第三管路(3c3)、第二通止阀(3c4)、第一三通管(3c5)、第四管路(3c6)、第三通止阀(3c7)、第二三通管(3c8)，储气瓶支架(3c1)与壳体(1a)固定连接，高压储气瓶(3c2)可拆卸安装在储气瓶支架(3c1)上，第一三通管(3c5)连通第二管路(3b2)和一进多出换向阀(3b3)，第二三通管(3c8)连通第一通止阀(3b1)和第二管路(3b2)，第一三通管(3c5)、第二通止阀(3c4)、第三管路(3c3)顺序连通至高压储气瓶(3c2)的输出端，第二三通管(3c8)、第三通止阀(3c7)、第四管路(3c6)顺序连通至一进多出换向阀(3b3)的一个输出端；高压储气瓶(3c2)、第三管路(3c3)、第二通止阀(3c4)、第一三通管(3c5)、第四管路(3c6)、第三通止阀(3c7)、第二三通管(3c8)、第一通止阀(3b1)、第一通水口(1a3)的高度按顺序逐渐降低，第三管路(3c3)、第二通止阀(3c4)、第一三通管(3c5)、第二管路(3b2)、第二三通管(3c8)、第一通止阀(3b1)、第一通水口(1a3)的高度按顺序逐渐降低。
6.根据权利要求1所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，移动模块(2)包括有主动声呐(2a)、水下推进模块、浮潜控制模块(2g)，主动声呐(2a)安装于壳体(1a)底部的前端，水下推进模块安装在壳体(1a)的周围，浮潜控制模块(2g)安装于壳体(1a)的内部，主动声呐(2a)与控制器(1c)通讯连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，水下推进模块包括有第一推进器(2b)、第二推进器(2c)、第三推进器(2d)、第四推进器(2e)、第五推进器(2f)，第一推进器(2b)和第二推进器(2c)的输出方向平行并且水平设置，第一推进器(2b)和第二推进器(2c)分别设置于主体(1)的两边，第三推进器(2d)、第四推进器(2e)、第五推进器(2f)的输出方向竖直并且平行设置，第三推进器(2d)、第四推进器(2e)分别设置于主体(1)的两边，第五推进器(2f)设置于主体(1)的尾部。
8.根据权利要求7所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，第一推进器(2b)、第二推进器(2c)、第三推进器(2d)、第四推进器(2e)、第五推进器(2f)结构相同，第一推进器(2b)包括有筒壳(2b1)，筒壳(2b1)与壳体(1a)固定连接，筒壳(2b1)内部同轴并且固定安装有水下电机(2b2)，水下电机(2b2)的输出端固定安装有螺旋桨叶(2b3)，筒壳(2b1)的两端均安装有防护网(2b4)。
9.根据权利要求6所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，壳体(1a)上设置有连通壳体(1a)内外两侧的第二通水口(1a4)，壳体(1a)内部设置有具有独立空腔的水柜(1a5)，浮潜控制模块(2g)包括有水泵(2g1)和三通换向阀(2g2)，第二通水口(1a4)、三通换向阀(2g2)、水泵(2g1)、水柜(1a5)顺序连通，第二通水口(1a4)、三通换向阀(2g2)、水柜(1a5)顺序连通。
10.根据权利要求1所述的一种用于河道区域水质检测的水下机器人，其特征在于，还包括有暗流探测模块(4)，壳体(1a)的尾部设置有向后延伸的长尾(1d)，暗流探测模块(4)包括有第一流速流向传感器(4a)、第二流速流向传感器(4b)、摄像头(4c)、探照灯(4d)，第一流速流向传感器(4a)安装于壳体(1a)的底端，第二流速流向传感器(4b)安装在长尾(1d)的末端，摄像头(4c)和探照灯(4d)均安装于壳体(1a)的前端，第一流速流向传感器(4a)、第二流速流向传感器(4b)均与控制器(1c)通讯连接，控制器(1c)包括有无线收发器、GPS定位器。
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