CN114113517A - 一种河湖水质巡检装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种河湖水质巡检装置及方法，其中装置包括支撑顶板、设备密封箱、水质检测机构、悬吊取水机构、升降驱动机构以及两个条形船体；两个条形船体安装在支撑顶板下侧面上；升降驱动机构安装在设备密封箱内，悬吊取水机构悬吊在升降驱动机构上，由升降驱动机构驱动悬吊取水机构下降至不同深度进行取水。该河湖水质巡检装置利用控制器根据GPS模块以及陀螺仪对两个叶轮驱动机构进行控制，从而将巡检装置航行至指定的检测坐标位置处进行水质检测，从而满足河湖的自动化巡检需要，无需人工驾船进行人工巡检，具有较高的检测效率；利用升降驱动机构能够对悬吊取水机构进行升降驱动，从而实现对不同深度处的水样进行水质检测。

Description

一种河湖水质巡检装置及方法
技术领域
本发明涉及一种检测装置及方法，尤其是一种河湖水质巡检装置及方法。
背景技术
人类的生活、生产活动中都离不开水，生活饮用水的水质优劣与人类健康密切相关，而饮用水多数都是就近从现有的河湖中进行取水。随着人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，因此需要对饮用水的水源地进行实时检测，从而确保饮用水的水源质量。
目前，现有的河湖水质检测还主要依赖于人工开船进行定点取水检测，但是当河湖面积较大时，就需要进行较多检测点检测，若此时仍然采用人工检测，便会导致检测效率低，也比较难做到检测的实时性。因此，有必要设计出一种河湖水质巡检装置及方法，能够实现自动化水质巡检，满足水质实时检测的需要，且无需人工直接参与巡检。
发明内容
发明目的：提供一种河湖水质巡检装置及方法，能够实现自动化水质巡检，满足水质实时检测的需要，且无需人工直接参与巡检。
技术方案：本发明所述的河湖水质巡检装置，包括支撑顶板、设备密封箱、水质检测机构、悬吊取水机构、升降驱动机构以及两个条形船体；
设备密封箱固定安装在支撑顶板的上侧面中心处；两个条形船体固定安装在支撑顶板下侧面的左右两侧，且在两个条形船体的底部均设置有一个叶轮驱动机构；水质检测机构安装在支撑顶板的下侧面中心处；升降驱动机构安装在设备密封箱内，悬吊取水机构悬吊在升降驱动机构上，由升降驱动机构驱动悬吊取水机构下降至不同深度进行取水；悬吊取水机构位于水质检测机构下方，由水质检测机构对悬吊取水机构装取的水进行水质检测；在设备密封箱内设置有线路板，并在线路板上设置有控制器、GPS模块以及陀螺仪；控制器分别与GPS模块以及陀螺仪电连接，且控制器对水质检测机构、悬吊取水机构、升降驱动机构以及两个叶轮驱动机构进行协调控制。
作为本发明装置的进一步限定方案，水质检测机构包括活动圆盘、中心弹簧、两根导向杆以及各个水质传感器的传感探头；两根导向杆竖向固定安装在支撑顶板的下侧面上，活动圆盘活动式水平安装在两根导向杆上；在两根导向杆上均设置有一个支撑凸圈；中心弹簧弹性支撑在支撑顶板的下侧面与活动圆盘的上侧面之间；各个传感探头竖向固定安装在活动圆盘的下侧面上；在线路板上设置有各个水质传感器的信号调理电路，且控制器通过各个信号调理电路分别与各个传感探头电连接。
作为本发明装置的进一步限定方案，悬吊取水机构包括取水圆桶、圆形桶盖、进水单向阀、排水单向阀、提拉杆、抽吸弹簧、悬吊电缆以及两个电磁锁单元；圆形桶盖水平盖合在取水圆桶内；在取水圆桶的底部中心处向下凹陷设置有圆柱形底壳；提拉杆的下端竖向固定安装在圆柱形底壳的底部上，提拉杆的上端竖向贯穿圆形桶盖的中心；在提拉杆上竖向设置有限位滑槽，在圆形桶盖上设置有滑动式嵌入限位滑槽内的限位滑块；抽吸弹簧套设在提拉杆上，且弹性支撑在圆形桶盖下侧面与圆柱形底壳的底部之间；进水单向阀安装在取水圆桶上；排水单向阀安装在圆形桶盖上；两个电磁锁单元嵌入安装在圆形桶盖的圆周边缘处，在取水圆桶的下部内壁上以及上部内壁上均设置有两个锁定孔；在圆形桶盖上升至取水圆桶的顶部时，两个电磁锁单元锁扣在上部的两个锁定孔上；在圆形桶盖下降至取水圆桶的底部时，两个电磁锁单元锁扣在下部的两个锁定孔上；悬吊电缆的下端固定在提拉杆上，并与两个电磁锁单元电连接；悬吊电缆的上端固定在升降驱动机构上，并与设备密封箱内的电源模块电连接，且在悬吊电缆与电源模块之间串接有电子开关，控制器与电子开关的控制端电连接；在活动圆盘的下侧面中心处竖向固定安装有一根支撑套管，且支撑套管的下端低于各个传感探头的下端；悬吊电缆贯穿支撑套管。
作为本发明装置的进一步限定方案，电磁锁单元包括伸缩式电磁铁、回弹压簧、推拉杆以及条形锁头；在圆形桶盖内设置有两个锁空腔，在圆形桶盖的圆周边缘上设置有两个锁头孔；条形锁头插装在锁头孔内，伸缩式电磁铁安装在锁空腔内；推拉杆的一端对接安装在伸缩式电磁铁的伸缩端上，另一端固定在条形锁头上；在推拉杆上设置有回弹按压凸圈，回弹压簧套设在推拉杆上，且弹性支撑在回弹按压凸圈与伸缩式电磁铁之间；在提拉杆的上端固定设置有防碰撞环片，在提拉杆上且位于防碰撞环片的下方套设有螺旋线缆，且悬吊电缆的下端通过螺旋线缆与两个伸缩式电磁铁电连接。
作为本发明装置的进一步限定方案，在支撑套管的下端设置有锥形支撑罩；在圆形桶盖的下侧面中心处设置有密封套管，提拉杆贯穿密封套管；密封套管的下端伸入圆柱形底壳内，并在圆柱形底壳的上口处设置有管口密封圈；在圆柱形底壳的下端侧壁上设置有进出水孔。
作为本发明装置的进一步限定方案，升降驱动机构包括升降绞盘、升降驱动电机以及旋转电连接接头；升降绞盘通过绞盘管轴旋转式安装在设备密封箱内，旋转电连接接头安装在绞盘管轴的一端上；悬吊取水机构的悬吊电缆绕设在升降绞盘上，且悬吊电缆穿过绞盘管轴后与旋转电连接接头电连接；旋转电连接接头与电源模块电连接；升降驱动电机固定安装在设备密封箱内，并在输出轴上对接安装有升降驱动蜗杆，在绞盘管轴的另一端上固定安装有与升降驱动蜗杆相啮合的升降驱动蜗轮；在线路板上设置有与控制器电连接的升降驱动电路；升降驱动电路与升降驱动电机电连接。
作为本发明装置的进一步限定方案，支撑顶板的下侧面上安装有用于检测活动圆盘距离的测距传感器；控制器与测距传感器电连接；在设备密封箱的顶部上设置有指示灯，控制器与指示灯电连接。
作为本发明装置的进一步限定方案，叶轮驱动机构包括导流通道管、航行驱动电机以及十字形支架；导流通道管固定安装在条形船体的底部上；航行驱动电机通过十字形支架安装在导流通道内，并在航行驱动电机的输出轴上安装有桨叶；在线路板上设置有与控制器电连接的航行驱动电路；航行驱动电路与两个航行驱动电机电连接，对两个航行驱动电机进行分别驱动控制。
作为本发明装置的进一步限定方案，还包括一个太阳能发电机构；太阳能发电机构包括折叠驱动电机、收卷绞盘、四根钢丝拉绳、四块等腰梯形背板以及四个折叠支撑单元；四块等腰梯形背板的底边分别铰接安装在支撑顶板的四个侧边上；在四块等腰梯形背板的上侧面上均安装有太阳能电池板；在四块等腰梯形背板的下侧面上均设置有展开拉簧，且展开拉簧的下端均安装在下方的条形船体上；四个折叠支撑单元分别安装在设备密封箱的四周侧面上，用于对折叠后的太阳能电池板进行倾斜支撑；收卷绞盘旋转式安装在设备密封箱内，并在收卷绞盘的安装轴上固定安装有收卷蜗轮；四根钢丝拉绳的一端均固定在收卷绞盘上，另一端贯穿伸出设备密封箱外分别固定在四块等腰梯形背板的上侧面上；折叠驱动电机安装在设备密封箱内，并在折叠驱动电机的输出轴端部上对接安装有收卷蜗杆，且收卷蜗杆与收卷蜗轮相啮合；在线路板上设置有折叠驱动电路以及太阳能充电电路；控制器与折叠驱动电路电连接，折叠驱动电路与折叠驱动电机电连接；太阳能电池板通过太阳能充电电路为设备密封箱内的电源模块充电。
本发明还提供了一种河湖水质巡检装置的巡检方法，包括如下步骤：
步骤1，由控制器根据GPS模块以及陀螺仪的反馈数据协调控制两个叶轮驱动机构，从而将河湖水质巡检装置航行至设定的水质检测坐标位置处，再由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构下降至一个指定检测深度；
步骤2，由控制器控制电子开关对两个电磁锁单元进行解锁，由抽吸弹簧推动圆形桶盖上升至取水圆桶的上侧筒口处，并在圆形桶盖上升过程中，由进水单向阀将检测深度处的水样抽吸至圆形桶盖内，此时排水单向阀保持关闭状态；
步骤3，由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构上升至水面，并在支撑套管的按压作用下推动圆形桶盖向取水圆桶的底部移动，且在圆形桶盖下降过程中，由排水单向阀将取水圆桶内的水样排出至圆形桶盖的上方，此时进水单向阀保持关闭状态，同时各个水质传感器的传感探头伸入取水圆桶内，由控制器控制各个水质传感器的传感探头对圆形桶盖上方的水样进行水质检测；
步骤4，在水质检测完成后，由控制器通过升降驱动机构控制悬吊取水机构下降至支撑套管不再对圆形桶盖按压，由抽吸弹簧推动圆形桶盖再次上升至取水圆桶的上侧筒口处，此时水样全部从取水圆桶的上侧筒口处溢出，取水圆桶内由进水单向阀吸入空气，此时排水单向阀保持关闭状态；
步骤5，再由控制器通过升降驱动机构控制悬吊取水机构再次上升，由支撑套管再次推动圆形桶盖移动至取水圆桶的底部，此时两个电磁锁单元锁扣在下部的两个锁定孔上，使得取水圆桶内的空气由排水单向阀排空；
步骤6，再由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构下降至另一个指定检测深度，再返回步骤2；
步骤7，在当前检测坐标位置处的全部指定检测深度均检测完毕后，再更换当前水质检测坐标为下一个水质检测坐标，再返回步骤1，直到全部水质检测坐标位置处的全部指定检测深度的水质检测完成。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：利用控制器根据GPS模块以及陀螺仪对两个叶轮驱动机构进行控制，从而将巡检装置航行至指定的检测坐标位置处进行水质检测，从而满足河湖的自动化巡检需要，无需人工驾船进行人工巡检，具有较高的检测效率；利用升降驱动机构能够对悬吊取水机构进行升降驱动，从而满足从不同深度处进行取水的需要，实现对不同深度处的水样进行水质检测；利用两个条形船体能够具有较好的航行稳定性，确保巡检装置巡航的可靠性。
附图说明
图1为本发明的折叠状态的整体结构示意图；
图2为本发明的折叠状态的局部剖视结构示意图；
图3为本发明的悬吊取水机构安装位置处的局部剖视结构示意图；
图4为本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：
如图1-4所示，本发明所述的河湖水质巡检装置包括：支撑顶板1、设备密封箱41、水质检测机构、悬吊取水机构、升降驱动机构以及两个条形船体2；
设备密封箱41固定安装在支撑顶板1的上侧面中心处；两个条形船体2固定安装在支撑顶板1下侧面的左右两侧，且在两个条形船体2的底部均设置有一个叶轮驱动机构；水质检测机构安装在支撑顶板1的下侧面中心处；升降驱动机构安装在设备密封箱41内，悬吊取水机构悬吊在升降驱动机构上，由升降驱动机构驱动悬吊取水机构下降至不同深度进行取水；悬吊取水机构位于水质检测机构下方，由水质检测机构对悬吊取水机构装取的水进行水质检测；在设备密封箱41内设置有线路板42，并在线路板42上设置有控制器、存储器、无线通信模块、GPS模块以及陀螺仪；控制器分别与存储器、无线通信模块、GPS模块以及陀螺仪电连接，且控制器对水质检测机构、悬吊取水机构、升降驱动机构以及两个叶轮驱动机构进行协调控制。
利用控制器根据GPS模块以及陀螺仪对两个叶轮驱动机构进行控制，从而将巡检装置航行至指定的检测坐标位置处进行水质检测，从而满足河湖的自动化巡检需要，无需人工驾船进行人工巡检，具有较高的检测效率；利用升降驱动机构能够对悬吊取水机构进行升降驱动，从而满足从不同深度处进行取水的需要，实现对不同深度处的水样进行水质检测；利用两个条形船体2能够具有较好的航行稳定性，确保巡检装置巡航的可靠性。
作为本发明装置的进一步限定方案，水质检测机构包括活动圆盘7、中心弹簧9、两根导向杆6以及各个水质传感器的传感探头8；两根导向杆6竖向固定安装在支撑顶板1的下侧面上，活动圆盘7活动式水平安装在两根导向杆6上；两根导向杆6的下端均设置有用于悬吊取水机构上升导向的导向坡面17；在两根导向杆6上均设置有一个支撑凸圈61；中心弹簧9弹性支撑在支撑顶板1的下侧面与活动圆盘7的上侧面之间，用于推动活动圆盘7弹性按压在支撑凸圈61上；各个传感探头8竖向固定安装在活动圆盘7的下侧面上；在线路板42上设置有各个水质传感器的信号调理电路，且控制器通过各个信号调理电路分别与各个传感探头8电连接。
利用中心弹簧9能够对活动圆盘7进行弹性按压，从而在支撑套管11对圆形桶盖45进行按压时，防止对取水圆桶13的底部造成较大的刚性冲击，也能够防止升降驱动电机31强力拉动受损。
作为本发明装置的进一步限定方案，悬吊取水机构包括取水圆桶13、圆形桶盖45、进水单向阀12、排水单向阀21、提拉杆19、抽吸弹簧50、悬吊电缆60以及两个电磁锁单元；圆形桶盖45水平盖合在取水圆桶13内，并在圆形桶盖45的圆周边缘上设置有桶壁密封圈62，用于对圆形桶盖45圆周边缘与取水圆桶13内壁之间进行密封；在取水圆桶13的底部中心处向下凹陷设置有圆柱形底壳14；提拉杆19的下端竖向固定安装在圆柱形底壳14的底部上，提拉杆19的上端竖向贯穿圆形桶盖45的中心，并在贯穿位置处设置有拉杆密封圈59；在提拉杆19上竖向设置有限位滑槽64，在圆形桶盖45上设置有滑动式嵌入限位滑槽64内的限位滑块；抽吸弹簧50套设在提拉杆19上，且弹性支撑在圆形桶盖45下侧面与圆柱形底壳14的底部之间；抽吸弹簧50的弹力大于中心弹簧9的弹力；进水单向阀12安装在取水圆桶13上，用于在取水圆桶13内存在负压时向取水圆桶13内吸入水样；排水单向阀21安装在圆形桶盖45上，用于在取水圆桶13内存在正压时向取水圆桶13外排出水样；两个电磁锁单元嵌入安装在圆形桶盖45的圆周边缘处，在取水圆桶13的下部内壁上以及上部内壁上均设置有两个锁定孔48；在圆形桶盖45上升至取水圆桶13的顶部时，两个电磁锁单元锁扣在上部的两个锁定孔48上；在圆形桶盖45下降至取水圆桶13的底部时，两个电磁锁单元锁扣在下部的两个锁定孔48上；悬吊电缆60的下端固定在提拉杆19上，并与两个电磁锁单元电连接；悬吊电缆60的上端固定在升降驱动机构上，并与设备密封箱41内的电源模块43电连接，且在悬吊电缆60与电源模块43之间串接有电子开关，控制器与电子开关的控制端电连接；在活动圆盘7的下侧面中心处竖向固定安装有一根支撑套管11，且支撑套管11的下端低于各个传感探头8的下端；悬吊电缆60贯穿支撑套管11。
利用提拉杆19能够便于悬吊电缆60悬吊，实现悬吊取水机构的升降；通过限位滑槽64与限位滑块的配合，能够相对圆形桶盖45的相对滑移范围，且能够限定圆形桶盖45不能相对旋转；利用抽吸弹簧50能够在两个电磁锁单元解锁后及时推动圆形桶盖45到取水圆桶13上侧桶口处，一方面在取水时可以将指定检测深度处的水样吸入，另一方面在水质检测完毕后可以将圆形桶盖45上方的水样推出取水圆桶13外；利用进水单向阀12能够在圆形桶盖45向上滑移时向取水圆桶13内吸入水样或空气，利用排水单向阀21能够在圆形桶盖45向下滑移时将取水圆桶13内的水样或空气排出；利用两个电磁锁单元能够对圆形桶盖45在上侧和下侧两个位置处进行锁定；利用支撑套管11能够在悬吊取水机构上升后对圆形桶盖45进行按压，从而将取水圆桶13内的水样排出至圆形桶盖45的上方，从而便于各个水质传感器的传感探头8入水进行水质检测。
作为本发明装置的进一步限定方案，电磁锁单元包括伸缩式电磁铁46、回弹压簧63、推拉杆58以及条形锁头47；在圆形桶盖45内设置有两个锁空腔55，在圆形桶盖45的圆周边缘上设置有两个锁头孔56；条形锁头47插装在锁头孔56内，伸缩式电磁铁46安装在锁空腔55内；推拉杆58的一端对接安装在伸缩式电磁铁46的伸缩端上，另一端贯穿伸入锁头孔56内，并固定在条形锁头47上，且在推拉杆58的贯穿位置处设置有锁杆密封圈53；在推拉杆58上设置有回弹按压凸圈54，回弹压簧63套设在推拉杆58上，且弹性支撑在回弹按压凸圈54与伸缩式电磁铁46之间，用于推动条形锁头47伸出锁头孔56外；在条形锁头47的伸出端下侧面设置有挤压坡面57；在提拉杆19的上端固定设置有防碰撞环片18，在提拉杆19上且位于防碰撞环片18的下方套设有螺旋线缆20，且悬吊电缆60的下端通过螺旋线缆20与两个伸缩式电磁铁46电连接。
利用锁头孔56安装条形锁头47，能够增强条形锁头47的稳定性；利用挤压坡面57能够在圆形桶盖45上侧面受压时即可将条形锁头47推出锁定孔48外，而无需对伸缩式电磁铁46进行通电控制；利用回弹压簧63能够在条形锁头47与锁定孔48相对时及时伸出锁定；利用防碰撞环片18能够在提拉杆19上升至支撑套管11处时，防止螺旋线缆20碰撞或挤压损坏；利用螺旋线缆20能够在圆形桶盖45相对提拉杆19上下滑动时也能够实现悬吊电缆60与两个伸缩式电磁铁46电连接。
作为本发明装置的进一步限定方案，在支撑套管11的下端设置有锥形支撑罩16；在圆柱形底壳14的外底部上固定设置有重锤15；在圆形桶盖45的下侧面中心处设置有密封套管44，提拉杆19贯穿密封套管44；密封套管44的下端伸入圆柱形底壳14内，并在圆柱形底壳14的上口处设置有管口密封圈52；在圆柱形底壳14的下端侧壁上设置有进出水孔51。
利用重锤15能够降低悬吊取水机构升降过程中的晃动，增强悬吊取水机构的稳定性；利用锥形支撑罩16能够在提拉杆19上升插入时实现导向性能，同时也能够增强支撑到圆形桶盖45时的稳定性；利用密封套管44与圆柱形底壳14的配合，能够对圆柱形底壳14内存留的水进行隔离，避免圆柱形底壳14内存留的水对水质检测造成影响；利用管口密封圈52能够增强密封性能，避免有水泄露到取水圆桶13内；利用进出水孔51能够便于进出水，满足密封套管44与圆柱形底壳14的抽插进出水需要。
作为本发明装置的进一步限定方案，升降驱动机构包括升降绞盘29、升降驱动电机31以及旋转电连接接头49；升降绞盘29通过绞盘管轴旋转式安装在设备密封箱41内，旋转电连接接头49安装在绞盘管轴的一端上；悬吊取水机构的悬吊电缆60绕设在升降绞盘29上，且悬吊电缆60穿过绞盘管轴后与旋转电连接接头49电连接；旋转电连接接头49与电源模块43电连接；升降驱动电机31固定安装在设备密封箱41内，并在输出轴上对接安装有升降驱动蜗杆32，在绞盘管轴的另一端上固定安装有与升降驱动蜗杆32相啮合的升降驱动蜗轮30；在线路板42上设置有与控制器电连接的升降驱动电路；升降驱动电路与升降驱动电机31电连接。
利用旋转电连接接头49能够实现悬吊电缆60的电连接，从而在升降绞盘29旋转时也不影响电连接性能，利用升降绞盘29与悬吊电缆60的配合，既能够实现悬吊取水机构的悬吊升降驱动，同时也能够实现两个电磁锁单元的电连接控制。
作为本发明装置的进一步限定方案，支撑顶板1的下侧面上安装有用于检测活动圆盘7距离的测距传感器10；控制器与测距传感器10电连接；在设备密封箱41的顶部上设置有指示灯22，控制器与指示灯22电连接。
利用测距传感器10能够对检测活动圆盘7的距离变化量进行测量，从而判断圆形桶盖45是否完全压入至取水圆桶13的底部；利用指示灯22能够进行闪烁提示，从而提醒路过船只进行避让。
作为本发明装置的进一步限定方案，叶轮驱动机构包括导流通道管3、航行驱动电机5以及十字形支架4；导流通道管3固定安装在条形船体2的底部上；航行驱动电机5通过十字形支架4安装在导流通道3内，并在航行驱动电机5的输出轴上安装有桨叶；在线路板42上设置有与控制器电连接的航行驱动电路；航行驱动电路与两个航行驱动电机5电连接，对两个航行驱动电机5进行分别驱动控制。
利用导流通道管3能够在航行驱动电机5工作时形成较为稳定的水流，且降低两个叶轮驱动机构的水流干扰。
作为本发明装置的进一步限定方案，还包括一个太阳能发电机构；太阳能发电机构包括折叠驱动电机36、收卷绞盘33、四根钢丝拉绳34、四块等腰梯形背板27以及四个折叠支撑单元；四块等腰梯形背板27的底边通过铰接支座23分别铰接安装在支撑顶板1的四个侧边上；在四块等腰梯形背板27的上侧面上均安装有太阳能电池板28；在四块等腰梯形背板27的下侧面上均设置有上侧拉动支座25，在各个上侧拉动支座25均安装有一根展开拉簧26，且展开拉簧26的下端均通过下侧拉动支座24安装在下方的条形船体2上；四个折叠支撑单元分别安装在设备密封箱41的四周侧面上，用于对折叠后的太阳能电池板28进行倾斜支撑；收卷绞盘33旋转式安装在设备密封箱41内，并在收卷绞盘33的安装轴上固定安装有收卷蜗轮35；四根钢丝拉绳34的一端均固定在收卷绞盘33上，另一端贯穿伸出设备密封箱41外分别固定在四块等腰梯形背板27的上侧面上；折叠驱动电机36安装在设备密封箱41内，并在折叠驱动电机36的输出轴端部上对接安装有收卷蜗杆37，且收卷蜗杆37与收卷蜗轮35相啮合；在线路板42上设置有折叠驱动电路以及太阳能充电电路；控制器与折叠驱动电路电连接，折叠驱动电路与折叠驱动电机36电连接；太阳能电池板28通过太阳能充电电路为设备密封箱41内的电源模块43充电。
利用四个折叠支撑单元分别对折叠后的太阳能电池板28进行倾斜支撑，从而使得折叠后的四块等腰梯形背板27在设备密封箱41四周形成锥形凸台，有效降低巡检装置的航行阻力；利用折叠驱动电机36、收卷绞盘33以及四根钢丝拉绳34构成一个折叠驱动机构，能够在航行时将四块等腰梯形背板27折叠收起，确保巡检装置航行的稳定性；利用展开拉簧26能够在四根钢丝拉绳34松开时及时将四块等腰梯形背板27水平展开，从而方便获取阳光照射，实现对电源模块43的充电，延长巡检装置的续航能力。
作为本发明装置的进一步限定方案，折叠支撑单元包括悬挑杆38、倾斜支撑板39以及柔性支撑垫40；悬挑杆38固定安装在设备密封箱41的外侧面上，倾斜支撑板39倾斜安装在悬挑杆38的悬挑端上；柔性支撑垫40安装在倾斜支撑板39上，用于对折叠后的太阳能电池板28进行柔性支撑。
利用柔性支撑垫40能够在太阳能电池板28折叠时进行柔性支撑，确保巡检装置航行时太阳能电池板28具有较好的稳定性。
本发明还提供了一种河湖水质巡检装置的巡检方法，包括如下步骤：
步骤1，由控制器根据GPS模块以及陀螺仪的反馈数据协调控制两个叶轮驱动机构，从而将河湖水质巡检装置航行至设定的水质检测坐标位置处，再由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构下降至一个指定检测深度；
步骤2，由控制器控制电子开关对两个电磁锁单元进行解锁，由抽吸弹簧50推动圆形桶盖45上升至取水圆桶13的上侧筒口处，并在圆形桶盖45上升过程中，由进水单向阀12将检测深度处的水样抽吸至圆形桶盖45内，此时排水单向阀21保持关闭状态；
步骤3，由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构上升至水面，并在支撑套管11的按压作用下推动圆形桶盖45向取水圆桶13的底部移动，且在圆形桶盖45下降过程中，由排水单向阀21将取水圆桶13内的水样排出至圆形桶盖45的上方，此时进水单向阀12保持关闭状态，同时各个水质传感器的传感探头8伸入取水圆桶13内，由控制器控制各个水质传感器的传感探头8对圆形桶盖45上方的水样进行水质检测；
步骤4，在水质检测完成后，由控制器通过升降驱动机构控制悬吊取水机构下降至支撑套管11不再对圆形桶盖45按压，由抽吸弹簧50推动圆形桶盖45再次上升至取水圆桶13的上侧筒口处，此时水样全部从取水圆桶13的上侧筒口处溢出，取水圆桶13内由进水单向阀12吸入空气，此时排水单向阀21保持关闭状态；
步骤5，再由控制器通过升降驱动机构控制悬吊取水机构再次上升，由支撑套管11再次推动圆形桶盖45移动至取水圆桶13的底部，此时两个电磁锁单元锁扣在下部的两个锁定孔48上，使得取水圆桶13内的空气由排水单向阀21排空；
步骤6，再由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构下降至另一个指定检测深度，再返回步骤2；
步骤7，在当前检测坐标位置处的全部指定检测深度均检测完毕后，再更换当前水质检测坐标为下一个水质检测坐标，再返回步骤1，直到全部水质检测坐标位置处的全部指定检测深度的水质检测完成。
本发明所述的河湖水质巡检装置中，控制器采用现有的单片机控制模块，用于实现水质巡检装置内各个电气元件的协调控制；无线通信模块采用现有的4G通信模块或者5G通信模块，用于实现远程数据传输；GPS模块采用现有的GPS定位模块，用于实现水质巡检装置的定位和导航；存储器采用现有的存储器模块，用于实现采集数据的存储；指示灯22采用现有的红色闪烁指示灯；陀螺仪采用现有的陀螺仪，用于实现水质检测设备的方向判断和导航；伸缩式电磁铁46采用现有的伸缩式电磁铁，用于实现开关锁控制；测距传感器10采用现有的红外测距传感器，用于实现距离测量；水质传感器包括现有的多类水质传感器，例如余氯传感器、TOC传感器、电导率传感器、氨氮传感器、PH传感器、ORP传感器、浊度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器中的几种；航行驱动电路、升降驱动电路以及折叠驱动电路均采用现有的步进电机驱动电路，用于分别对航行驱动电机5、升降驱动电机31以及折叠驱动电机36进行驱动控制。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种河湖水质巡检装置，其特征在于：包括支撑顶板(1)、设备密封箱(41)、水质检测机构、悬吊取水机构、升降驱动机构以及两个条形船体(2)；
设备密封箱(41)固定安装在支撑顶板(1)的上侧面中心处；两个条形船体(2)固定安装在支撑顶板(1)下侧面的左右两侧，且在两个条形船体(2)的底部均设置有一个叶轮驱动机构；水质检测机构安装在支撑顶板(1)的下侧面中心处；升降驱动机构安装在设备密封箱(41)内，悬吊取水机构悬吊在升降驱动机构上，由升降驱动机构驱动悬吊取水机构下降至不同深度进行取水；悬吊取水机构位于水质检测机构下方，由水质检测机构对悬吊取水机构装取的水进行水质检测；在设备密封箱(41)内设置有线路板(42)，并在线路板(42)上设置有控制器、GPS模块以及陀螺仪；控制器分别与GPS模块以及陀螺仪电连接，且控制器对水质检测机构、悬吊取水机构、升降驱动机构以及两个叶轮驱动机构进行协调控制。
2.根据权利要求1所述的河湖水质巡检装置，其特征在于：水质检测机构包括活动圆盘(7)、中心弹簧(9)、两根导向杆(6)以及各个水质传感器的传感探头(8)；两根导向杆(6)竖向固定安装在支撑顶板(1)的下侧面上，活动圆盘(7)活动式水平安装在两根导向杆(6)上；在两根导向杆(6)上均设置有一个支撑凸圈(61)；中心弹簧(9)弹性支撑在支撑顶板(1)的下侧面与活动圆盘(7)的上侧面之间；各个传感探头(8)竖向固定安装在活动圆盘(7)的下侧面上；在线路板(42)上设置有各个水质传感器的信号调理电路，且控制器通过各个信号调理电路分别与各个传感探头(8)电连接。
3.根据权利要求2所述的河湖水质巡检装置，其特征在于：悬吊取水机构包括取水圆桶(13)、圆形桶盖(45)、进水单向阀(12)、排水单向阀(21)、提拉杆(19)、抽吸弹簧(50)、悬吊电缆(60)以及两个电磁锁单元；圆形桶盖(45)水平盖合在取水圆桶(13)内；在取水圆桶(13)的底部中心处向下凹陷设置有圆柱形底壳(14)；提拉杆(19)的下端竖向固定安装在圆柱形底壳(14)的底部上，提拉杆(19)的上端竖向贯穿圆形桶盖(45)的中心；在提拉杆(19)上竖向设置有限位滑槽(64)，在圆形桶盖(45)上设置有滑动式嵌入限位滑槽(64)内的限位滑块；抽吸弹簧(50)套设在提拉杆(19)上，且弹性支撑在圆形桶盖(45)下侧面与圆柱形底壳(14)的底部之间；进水单向阀(12)安装在取水圆桶(13)上；排水单向阀(21)安装在圆形桶盖(45)上；两个电磁锁单元嵌入安装在圆形桶盖(45)的圆周边缘处，在取水圆桶(13)的下部内壁上以及上部内壁上均设置有两个锁定孔(48)；在圆形桶盖(45)上升至取水圆桶(13)的顶部时，两个电磁锁单元锁扣在上部的两个锁定孔(48)上；在圆形桶盖(45)下降至取水圆桶(13)的底部时，两个电磁锁单元锁扣在下部的两个锁定孔(48)上；悬吊电缆(60)的下端固定在提拉杆(19)上，并与两个电磁锁单元电连接；悬吊电缆(60)的上端固定在升降驱动机构上，并与设备密封箱(41)内的电源模块(43)电连接，且在悬吊电缆(60)与电源模块(43)之间串接有电子开关，控制器与电子开关的控制端电连接；在活动圆盘(7)的下侧面中心处竖向固定安装有一根支撑套管(11)，且支撑套管(11)的下端低于各个传感探头(8)的下端；悬吊电缆(60)贯穿支撑套管(11)。
4.根据权利要求3所述的河湖水质巡检装置，其特征在于：电磁锁单元包括伸缩式电磁铁(46)、回弹压簧(63)、推拉杆(58)以及条形锁头(47)；在圆形桶盖(45)内设置有两个锁空腔(55)，在圆形桶盖(45)的圆周边缘上设置有两个锁头孔(56)；条形锁头(47)插装在锁头孔(56)内，伸缩式电磁铁(46)安装在锁空腔(55)内；推拉杆(58)的一端对接安装在伸缩式电磁铁(46)的伸缩端上，另一端固定在条形锁头(47)上；在推拉杆(58)上设置有回弹按压凸圈(54)，回弹压簧(63)套设在推拉杆(58)上，且弹性支撑在回弹按压凸圈(54)与伸缩式电磁铁(46)之间；在提拉杆(19)的上端固定设置有防碰撞环片(18)，在提拉杆(19)上且位于防碰撞环片(18)的下方套设有螺旋线缆(20)，且悬吊电缆(60)的下端通过螺旋线缆(20)与两个伸缩式电磁铁(46)电连接。
5.根据权利要求3所述的河湖水质巡检装置，其特征在于：在支撑套管(11)的下端设置有锥形支撑罩(16)；在圆形桶盖(45)的下侧面中心处设置有密封套管(44)，提拉杆(19)贯穿密封套管(44)；密封套管(44)的下端伸入圆柱形底壳(14)内，并在圆柱形底壳(14)的上口处设置有管口密封圈(52)；在圆柱形底壳(14)的下端侧壁上设置有进出水孔(51)。
6.根据权利要求3所述的河湖水质巡检装置，其特征在于：升降驱动机构包括升降绞盘(29)、升降驱动电机(31)以及旋转电连接接头(49)；升降绞盘(29)通过绞盘管轴旋转式安装在设备密封箱(41)内，旋转电连接接头(49)安装在绞盘管轴的一端上；悬吊取水机构的悬吊电缆(60)绕设在升降绞盘(29)上，且悬吊电缆(60)穿过绞盘管轴后与旋转电连接接头(49)电连接；旋转电连接接头(49)与电源模块(43)电连接；升降驱动电机(31)固定安装在设备密封箱(41)内，并在输出轴上对接安装有升降驱动蜗杆(32)，在绞盘管轴的另一端上固定安装有与升降驱动蜗杆(32)相啮合的升降驱动蜗轮(30)；在线路板(42)上设置有与控制器电连接的升降驱动电路；升降驱动电路与升降驱动电机(31)电连接。
7.根据权利要求2所述的河湖水质巡检装置，其特征在于：支撑顶板(1)的下侧面上安装有用于检测活动圆盘(7)距离的测距传感器(10)；控制器与测距传感器(10)电连接；在设备密封箱(41)的顶部上设置有指示灯(22)，控制器与指示灯(22)电连接。
8.根据权利要求1所述的河湖水质巡检装置，其特征在于：叶轮驱动机构包括导流通道管(3)、航行驱动电机(5)以及十字形支架(4)；导流通道管(3)固定安装在条形船体(2)的底部上；航行驱动电机(5)通过十字形支架(4)安装在导流通道(3)内，并在航行驱动电机(5)的输出轴上安装有桨叶；在线路板(42)上设置有与控制器电连接的航行驱动电路；航行驱动电路与两个航行驱动电机(5)电连接，对两个航行驱动电机(5)进行分别驱动控制。
9.根据权利要求1所述的河湖水质巡检装置，其特征在于：还包括一个太阳能发电机构；太阳能发电机构包括折叠驱动电机(36)、收卷绞盘(33)、四根钢丝拉绳(34)、四块等腰梯形背板(27)以及四个折叠支撑单元；四块等腰梯形背板(27)的底边分别铰接安装在支撑顶板(1)的四个侧边上；在四块等腰梯形背板(27)的上侧面上均安装有太阳能电池板(28)；在四块等腰梯形背板(27)的下侧面上均设置有展开拉簧(26)，且展开拉簧(26)的下端均安装在下方的条形船体(2)上；四个折叠支撑单元分别安装在设备密封箱(41)的四周侧面上，用于对折叠后的太阳能电池板(28)进行倾斜支撑；收卷绞盘(33)旋转式安装在设备密封箱(41)内，并在收卷绞盘(33)的安装轴上固定安装有收卷蜗轮(35)；四根钢丝拉绳(34)的一端均固定在收卷绞盘(33)上，另一端贯穿伸出设备密封箱(41)外分别固定在四块等腰梯形背板(27)的上侧面上；折叠驱动电机(36)安装在设备密封箱(41)内，并在折叠驱动电机(36)的输出轴端部上对接安装有收卷蜗杆(37)，且收卷蜗杆(37)与收卷蜗轮(35)相啮合；在线路板(42)上设置有折叠驱动电路以及太阳能充电电路；控制器与折叠驱动电路电连接，折叠驱动电路与折叠驱动电机(36)电连接；太阳能电池板(28)通过太阳能充电电路为设备密封箱(41)内的电源模块(43)充电。
10.一种权利要求3所述的河湖水质巡检装置的巡检方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，由控制器根据GPS模块以及陀螺仪的反馈数据协调控制两个叶轮驱动机构，从而将河湖水质巡检装置航行至设定的水质检测坐标位置处，再由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构下降至一个指定检测深度；
步骤2，由控制器控制电子开关对两个电磁锁单元进行解锁，由抽吸弹簧(50)推动圆形桶盖(45)上升至取水圆桶(13)的上侧筒口处，并在圆形桶盖(45)上升过程中，由进水单向阀(12)将检测深度处的水样抽吸至圆形桶盖(45)内，此时排水单向阀(21)保持关闭状态；
步骤3，由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构上升至水面，并在支撑套管(11)的按压作用下推动圆形桶盖(45)向取水圆桶(13)的底部移动，且在圆形桶盖(45)下降过程中，由排水单向阀(21)将取水圆桶(13)内的水样排出至圆形桶盖(45)的上方，此时进水单向阀(12)保持关闭状态，同时各个水质传感器的传感探头(8)伸入取水圆桶(13)内，由控制器控制各个水质传感器的传感探头(8)对圆形桶盖(45)上方的水样进行水质检测；
步骤4，在水质检测完成后，由控制器通过升降驱动机构控制悬吊取水机构下降至支撑套管(11)不再对圆形桶盖(45)按压，由抽吸弹簧(50)推动圆形桶盖(45)再次上升至取水圆桶(13)的上侧筒口处，此时水样全部从取水圆桶(13)的上侧筒口处溢出，取水圆桶(13)内由进水单向阀(12)吸入空气，此时排水单向阀(21)保持关闭状态；
步骤5，再由控制器通过升降驱动机构控制悬吊取水机构再次上升，由支撑套管(11)再次推动圆形桶盖(45)移动至取水圆桶(13)的底部，此时两个电磁锁单元锁扣在下部的两个锁定孔(48)上，使得取水圆桶(13)内的空气由排水单向阀(21)排空；
步骤6，再由控制器通过升降驱动机构将悬吊取水机构下降至另一个指定检测深度，再返回步骤2；
步骤7，在当前检测坐标位置处的全部指定检测深度均检测完毕后，再更换当前水质检测坐标为下一个水质检测坐标，再返回步骤1，直到全部水质检测坐标位置处的全部指定检测深度的水质检测完成。
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