CN111879560A - 一种无人驾驶的污水取样船 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人驾驶的污水取样船,涉及船模设备领域;无人驾驶的污水取样船包括:船体、船体驱动装置、取样装置、存样装置和控制装置;船体驱动装置安装于船体的后端底部,用于驱动船体运行;取样装置用于抽取水样,能够将所取水样通过管道注入存样装置内储存;且取样装置和存样装置均安装于船体内;本技术方案的无人驾驶的污水取样船通过无人驾驶的设计,使取样船在提取污水样品的时候无需人员参与取水,有效的避免的人员因污染而产生的健康问题。
Description
技术领域
本发明涉及船模设备领域,尤其涉及一种无人驾驶的污水取样船。
背景技术
目前很多河流与湖泊的水质检测与水样采集主要有两种方法,其一为在固定地点设置水质检测点,其二为人工到水源边上或乘船离岸采集水样进行检测。但是这两种方法都存在诸多弊端,其一由于检测点固定,因此如果想要检测多个地方的水质参数,则需要建立多个监测点,这会导致检测成本过高。而一旦想更换检测点地理位置,则需要重复拆装仪器设备,异常麻烦;其二由于需要人工采集水样,且大部分时候需要乘船远离岸边采用特制取水器材取水步骤繁琐,工作量大;
如中国发明专利CN 108828175A所公开的一种污水检测设备,包括浮箱,所述浮箱为空腔结构,所述浮箱的底部设置有过滤罩一,所述过滤罩一为弧形结构,所述过滤罩一的底部设置有固定绳,所述固定绳的底端设置有固定锚,所述过滤罩一的内侧底部设置有连接螺栓,所述浮箱的底部且位于所述过滤罩一的内侧设置有进水口,所述进水口的底部设置有过滤罩二,所述过滤罩二的底部设置有固定块,所述固定块与所述连接螺栓匹配,所述浮箱的内侧中部设置有隔板,所述隔板的中部穿插设置有水泵,所述水泵的底端设置有管道一,所述水泵的顶端设置有管道二,所述管道一的底端与所述进水口匹配。但上述设备只能够在污水中定点监测。
又如中国发明专利CN108444757A所公开的一种环保监测用污水取样装置,包括采样笼和采样瓶,所述采样瓶固定安装在采样笼的内部,在采样笼的下方为金属底座,所述金属底座的左右两端安装有支撑杆,在支撑杆的上方连接有提拉装置,其特征在于:所述采样笼和采样瓶为分离式设计,采样瓶固定安装在金属底座的上方,在采样瓶的腰部位置安装有固定环,所述固定环水平环绕于采样瓶的四周,在采样瓶的上方为密封瓶盖,但上述取样装置需要人工进入取样点操作。
发明内容
一、要解决的技术问题
本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题,特提供一种无人驾驶的污水取样船,解决现有技术只能够定点监测及人工取水的问题。
二、技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供一种无人驾驶的污水取样船,包括:船体、船体驱动装置、取样装置、存样装置和控制装置;
控制装置分别与船体驱动装置和取样装置电连接;
船体驱动装置安装于船体的后端底部,控制装置用于控制船体驱动装置,使得驱动装置驱动船体运行;
控制装置还用于控制取样装置抽取水样,取样装置抽取水样后,将水样注入存样装置内储存;取样装置和存样装置均安装于船体内。
其中,船体驱动装置包括第一涡轮和第二涡轮;
第一涡轮和第二涡轮并排平行安装于船体后端底部;
船体能够通过第一涡轮和第二涡轮之间的转速差控制的方向运行的方向;
船体能够通过第一涡轮和第二涡轮同转速的正转或反转控制前进或后退。
其中,取样装置包括抽水泵、抽水管、注水管、注水针、注水针驱动机构和注水针驱动电机;
抽水泵与抽水管连接,且抽水泵能够对水源地进行抽水;
注水针通过注水管与抽水泵连接,且注水针能够将抽水泵抽取的污水注入存样装置;
注水针安装于注水针驱动机构上,且注水针驱动机构能够控制注水针上下运动;
注水针驱动机构与注水针驱动电机传动连接,且注水针驱动电机用于驱动注水针驱动机构运行。
其中,存样装置包括若干存样瓶、样瓶固定架、样瓶固定架驱动电机;
存样瓶均布在样瓶固定架上;
样瓶固定架驱动电机与样瓶固定架传动连接,且样瓶固定架驱动电机能够驱动样瓶固定架旋转。
其中,存样瓶包括瓶体和瓶盖;
瓶盖扣于瓶体上用于封堵瓶体;
瓶盖的材质为硅胶。
其中,注水针驱动机构包括支架、抬臂和螺杆;
注水针固定于抬臂第一端;
抬臂安装于支架上,且抬臂能在支架上做杠杆运动;
螺杆活动安装于抬臂第二端,且螺杆与注水针驱动电机活动连接。
其中,注水针驱动电机和样瓶固定架驱动电机为步进电机。本技术方案的无人驾驶的污水取样船通过步进电机驱动注水针和样瓶固定架的设计,可以更精确的操控注水针和样瓶固定架。
其中,第一涡轮和第二涡轮为无刷电机驱动。
其中,控制装置包括控制器、定位模块和通讯模块;
控制器通过定位模块确定无人驾驶的污水取样船当前的方位和污水取样点的方位;
控制器通过通讯模块与上位机通讯连接;
控制器用于控制船体驱动装置,使得驱动装置驱动船体运行;
控制器还用于控制取样装置抽取水样。
有益效果
本发明的无人驾驶的污水取样船通过无人驾驶的设计,使取样船在提取污水样品的时候无需人员参与取水,有效的避免的人员因污染而产生的健康问题。
还设置有多个存样瓶,可以一次取多个污水样品,提高了污水的采集效率。
还对同一目标点进行长时间的多次取样,有利于研究水质的变化的趋势和减少误差。
附图说明
图1为本发明的无人驾驶的污水取样船的整体结构示意图;
图2为本发明的无人驾驶的污水取样船的底部结构示意图;
图3为本发明的无人驾驶的污水取样船的取样装置示意图;
图4为本发明的无人驾驶的污水取样船的注水针驱动机构示意图;
图5为本发明的无人驾驶的污水取样船的存样装置示意图;
图6为本发明的无人驾驶的污水取样船的存样瓶示意图;
图中:1为船体;2为船体驱动装置;3为取样装置;4为存样装置;21为第一涡轮;22为第二涡轮;31为抽水泵;32为抽水管;33为注水管;34为注水针;35为注水针驱动机构;36为注水针驱动电机;41为存样瓶;42为样瓶固定架;43为样瓶固定架驱动电机;351为支架;352为抬臂;353为螺杆;411为瓶体;412为瓶盖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
实施例一、
本实施例的无人驾驶的污水取样船的结构如图1至6所示包括:船体1、船体驱动装置2、取样装置3、存样装置4和控制装置;
船体驱动装置2安装于船体1的后端底部,用于驱动船体运行;
取样装置3用于抽取水样,能够将所取水样通过管道注入存样装置4内储存;且取样装置3和存样装置4均安装于船体内1;
控制装置与船体驱动装置2、取样装置3、存样装置4之间电连接,且控制装置能够控制船体驱动装置2、取样装置3、存样装置4运行;
控制装置包括控制器、定位模块和通讯模块;
控制器通过定位模块确定无人驾驶的污水取样船当前的方位和污水取样处的方位;
控制器通过通讯模块与上位机通讯连接;
控制器用于控制船体驱动装置2,使得驱动装置2驱动船体1运行;
所述控制器还用于控制取样装置3抽取水样;
船体驱动装置2包括第一涡轮21和第二涡轮22;
第一涡轮21和第二涡轮22并排平行安装于船体1后端底部;
船体1能够通过第一涡轮21和第二涡轮22之间的转速差控制的方向运行的方向;
船体1能够通过第一涡轮21和第二涡轮22同转速的正转或反转控制前进或后退;
第一涡轮21和第二涡轮22通过无刷电机驱动,并且无刷电机通过无刷电机驱动模块实现驱动控制。
取样装置3包括抽水泵31、抽水管32、注水管33、注水针34、注水针驱动机构35和注水针驱动电机36;
抽水泵31与抽水管32连接,且抽水泵31能够对水源地进行抽水;
注水针34通过注水管33与抽水泵31连接,且注水针34能够将抽水泵31抽取的污水注入存样装置4;
注水针34安装于注水针驱动机构35上,且注水针驱动机构35能够控制注水针34上下运动;
注水针驱动机构35与注水针驱动电机36传动连接,且注水针驱动电机36用于驱动注水针驱动机构35运行。
注水针驱动机构35包括支架351、抬臂352和螺杆353;
注水针34固定于抬臂352第一端;
抬臂352安装于支架351上,且抬臂352能在支架351上做杠杆运动;
螺杆353活动安装于抬臂352第二端,且螺杆353与注水针驱动电机36活动连接;
存样装置4包括若干存样瓶41、样瓶固定架42、样瓶固定架驱动电机43;
存样瓶41均布在样瓶固定架42上;
样瓶固定架驱动电机43与样瓶固定架42传动连接,且样瓶固定架驱动电机43能够驱动样瓶固定架42旋转。
注水针驱动电机36和样瓶固定架驱动电机43均为步进电机,通过步进电机驱动模块实现驱动控制。
存样瓶41包括瓶体411和瓶盖412;
瓶盖412扣于瓶体411上用于封堵瓶体411;
瓶盖412的材质为硅胶,注水针34可以插入瓶盖412往瓶体411内注水,注水针34拔出,瓶盖412因为材料的性质可以自动达到密封效果。
取样船通过GPS模块进行定位,通过4G模块实现无线通讯,在航行过程中通过陀螺仪模块纠正船体使船体保持平衡。
取样船需要取样时,上位机向控制器发出取样信号,控制器接收到取样信号后,控制器控制第一涡轮21和第二涡轮22启动,使取样船行至污水取样点;
在本实施中,取样信号包括若干个污水取样点坐标的信息和取样船前往污水取样点坐标的路线信息,本领域普通技术人员课根据实际需求,在取样信号内增加其他信息。
取样船到达污水取样点后,控制器控制取样装置3开始抽取污水样品,注水针驱动电机36和抽水泵31启动,注水针驱动电机36驱动螺杆353旋转,螺杆353旋转抬升抬臂352第二端,抬臂352第一端下压,将注水针34插入存样瓶41内并注入水样;水样注射完毕后,取样船前往下一个取样点,注水针驱动电机36驱动注水针驱动机构35反向运动,注水针34脱离存样瓶41,样瓶固定架驱动电机43驱动样瓶固定架42旋转将下一个空的存样瓶41转移到注水针34下方等待下一次注水,依次类推直至取样完成。
实施例二、
当取样船需要定点长时间取样时,上位机向控制器发出取样信号,控制器接收到取样信号后,控制取样船前往污水取样点;
在本实施中,取样信号包括污水取样点坐标的信息、取样船前往污水取样点坐标的路线信息、取样次数和预设取样间隔,在本实施例中,预设取样间隔为5小时,取样次数为3次;
取样船到达污水取样点后,控制器控制取样装置3完成抽取污水样品;随后取样船在原地等待,每间隔5小时取样一次,直到取样次数达到3次。
对同一目标点进行长时间的多次取样,有利于研究水质的变化的趋势和减少误差。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述无人驾驶的污水取样船包括:船体(1)、船体驱动装置(2)、取样装置(3)、存样装置(4)和控制装置;
所述控制装置分别与所述船体驱动装置(2)和取样装置(3)电连接;
所述船体驱动装置(2)安装于所述船体(1)的后端底部,所述控制装置用于控制所述船体驱动装置(2),使得驱动装置(2)驱动船体(1)运行;
所述控制装置还用于控制所述取样装置(3)抽取水样,所述取样装置(3)抽取水样后,将水样注入所述存样装置(4)内储存;所述取样装置(3)和所述存样装置(4)均安装于所述船体内(1)。
2.如权利要求1所述的无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述船体驱动装置(2)包括第一涡轮(21)和第二涡轮(22);
所述第一涡轮(21)和第二涡轮(22)并排平行安装于所述船体(1)后端底部;
所述船体(1)能够通过所述第一涡轮(21)和第二涡轮(22)之间的转速差控制的方向运行的方向;
所述船体(1)能够通过所述第一涡轮(21)和第二涡轮(22)同转速的正转或反转控制前进或后退。
3.如权利要求2所述的无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述取样装置(3)包括抽水泵(31)、抽水管(32)、注水管(33)、注水针(34)、注水针驱动机构(35)和注水针驱动电机(36);
所述抽水泵(31)与所述抽水管(32)连接,且所述抽水泵(31)能够对水源地进行抽水;
所述注水针(34)通过所述注水管(33)与所述抽水泵(31)连接,且所述注水针(34)能够将所述抽水泵(31)抽取的污水注入所述存样装置(4);
所述注水针(34)安装于所述注水针驱动机构(35)上,且所述注水针驱动机构(35)能够控制所述注水针(34)上下运动;
所述注水针驱动机构(35)与注水针驱动电机(36)传动连接,且所述注水针驱动电机(36)用于驱动所述注水针驱动机构(35)运行。
4.如权利要求3所述的无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述存样装置(4)包括若干存样瓶(41)、样瓶固定架(42)、样瓶固定架驱动电机(43);
所述存样瓶(41)均布在所述样瓶固定架(42)上;
所述样瓶固定架驱动电机(43)与所述样瓶固定架(42)传动连接,且所述样瓶固定架驱动电机(43)能够驱动所述样瓶固定架(42)旋转。
5.如权利要求4所述的无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述存样瓶(41)包括瓶体(411)和瓶盖(412);
所述瓶盖(412)扣于所述瓶体(411)上用于封堵所述瓶体(411);
所述瓶盖(412)的材质为硅胶。
6.如权利要求5所述的无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述注水针驱动机构(35)包括支架(351)、抬臂(352)和螺杆(353);
所述注水针(34)固定于所述抬臂(352)第一端;
所述抬臂(352)安装于所述支架(351)上,且所述抬臂(352)能在所述支架(351)上做杠杆运动;
所述螺杆(353)活动安装于所述抬臂(352)第二端,且所述螺杆(353)与所述注水针驱动电机(36)活动连接。
7.如权利要求6所述的无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述注水针驱动电机(36)和所述样瓶固定架驱动电机(43)为步进电机。
8.如权利要求7所述的无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述第一涡轮(21)和所述第二涡轮(22)为无刷电机驱动。
9.如权利要求1所述的无人驾驶的污水取样船,其特征在于,所述控制装置包括控制器、定位模块和通讯模块;
所述控制器通过定位模块确定所述无人驾驶的污水取样船当前所述的方位和污水取样点的方位;
所述控制器通过所述通讯模块与上位机通讯连接;
所述控制器用于控制所述船体驱动装置(2),使得驱动装置(2)驱动船体(1)运行;
所述控制器还用于控制所述取样装置(3)抽取水样。
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