CN115266220A - 一种水利数字孪生系统用数据采集无人船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：包括，船体组件，包括水面船体、设置在水面船体上的监测部件以及设置在水面船体内的中央处理器；水下采集组件，包括设置在水面船体内的潜水体以及设置在潜水体上的采集部件；以及，投放组件，所述投放组件设置在船体与潜水体之间，利用投放组件实现投放，而当配合块继续旋转时，拨动杆在扭簧的作用下，再次与棘轮啮合，实现对后一个潜水体的锁定，从而有序且有间隔性的对潜水体进行投放。

Description

一种水利数字孪生系统用数据采集无人船

技术领域

本发明涉水利数字孪生的技术领域，尤其涉及一种水利数字孪生系统用数据采集无人船。

背景技术

采集天然水样样本并对其各项物理指标和化学指标进行分析，是针对天然水样的物理、化学、生物以及环境科学研究的重要内容。相关技术中的水样采集装置在进行取水采样时，一般通过牵引绳和铅坠驱使取水管伸入水下进行取水采样。然而，采用牵引绳和铅坠的驱动方式容易受到水流晃动的影响，使得无法准确的采集某一深度水层的水样样本，导致降低了水样采集装置的检测精度。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有水利数字孪生系统用数据采集无人船存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种水利数字孪生系统用数据采集无人船。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：包括，船体组件，包括水面船体、设置在水面船体上的监测部件以及设置在水面船体内的中央处理器；水下采集组件，包括设置在水面船体内的潜水体以及设置在潜水体上的采集部件；以及，投放组件，所述投放组件设置在船体与潜水体之间。

作为本发明所述水利数字孪生系统用数据采集无人船的一种优选方案，其中：所述监测部件包括设置在水面船体上的声呐探测模块、与声呐探测模块电连接的无线通讯模块以及设置在水面船体内的控制器，所述控制器与声呐探测模块电连接，所述控制器与无线通信模块与中央处理器电连接。

作为本发明所述水利数字孪生系统用数据采集无人船的一种优选方案，其中：所述潜水体上设置有摄像件，所述摄像件包括设置在潜水体前端的前端摄像机、设置在潜水体后端的后端摄像机以及设置在前端摄像机和后端摄像机上的照明件，

所述摄像件与中央处理器电连接，所述前端摄像机和后端摄像机上设置有转动件。

作为本发明所述水利数字孪生系统用数据采集无人船的一种优选方案，其中：所述水面船体下端开设有存储腔，所述存储腔的端口处转动连接有开关门，所述存储腔内设置有连杆组，所述连杆组包括与存储腔铰接的第一连杆、铰接在第一连杆中段的第二连杆、铰接在第一连杆远端的第三连杆以及铰接在存储腔另一侧的第四连杆，所述第三连杆与开关门铰接，所述第三连杆中段铰接有支杆，所述支杆与第二连杆和第四连杆端部铰接，所述第三连杆端部铰接有辅助杆组。

作为本发明所述水利数字孪生系统用数据采集无人船的一种优选方案，其中：所述辅助杆组包括与第三连杆和第一连杆铰接处铰接的辅助一杆以及铰接在辅助一杆端部的辅助二杆，所述辅助二杆与第四连杆端部铰接，所述支杆远离存储腔一端设置有卡杆，所述卡杆与开关门铰接，所述支杆和卡杆的之间设置有中间杆。

作为本发明所述水利数字孪生系统用数据采集无人船的一种优选方案，其中：所述存储腔内设置有承接架，所述承接架上设置有承接凸起，所述承接架一端设置有投放导轨，所述投放组件设置在投放导轨上，所述承接架上转动连接有第一转动架，所述承接架远离第一转动架的位置设置有第二转动架，所述第一转动架和第二转动架之间设置有拨动板，所述拨动板第一转动架和第二转动架下端设置有偏心轮，位于所述第一转动架处的偏心轮上设置有驱动件，两个所述偏心轮之间设置有连动杆。

作为本发明所述水利数字孪生系统用数据采集无人船的一种优选方案，其中：所述投放组件包括转动连接在承接架上的转动轮、设置在转动轮上的若干卡止杆以及与转动轮同轴设置的棘轮，所述第一转动架同轴设置有启动轮，所述承接架上设置有连接块，所述连接块与启动轮的转轴相连，所述连接块上设置有拨动件。

作为本发明所述水利数字孪生系统用数据采集无人船的一种优选方案，其中：所述拨动件包括与连接块转动连接的拨动杆、设置在拨动杆端部的棘爪以及设置在拨动杆中段处的凸出块，所述启动轮侧壁上设置有配合块，所述拨动杆与连接块连接处设置有扭簧。

作为本发明所述水利数字孪生系统用数据采集无人船的一种优选方案，其中：所述开关门上开设有排水阀门。

本发明的有益效果：在进行数据采集时，操作者驱动第一连杆和第四连杆，使得第一连杆转动，并且在连杆组和辅助杆组的限制和铰接传动下，将开关门向外推出，此时存储腔打开，然后操作者通过驱动件，使得驱动件带动偏心轮转动，从而带动搬运板的移动，对放置在存储腔内的潜水体进行搬运，并均匀放置在承接架上，而同时，带动启动轮的转动，启动轮会使得配合块将凸出块顶开，然后使得拨动杆前端抬起，脱离与棘轮的啮合，此时，潜水体在重力的作用下，会向下滑动，从而拨动卡杆，使得卡杆带动转动轮的转动，实现投放，而当配合块继续旋转时，拨动杆在扭簧的作用下，再次与棘轮啮合，实现对后一个潜水体的锁定，从而有序且有间隔性的对潜水体进行投放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

其中：

图1为本发明水利数字孪生系统用数据采集无人船的整体结构示意图。

图2为本发明水利数字孪生系统用数据采集无人船所述的监测部件示意图。

图3为本发明水利数字孪生系统用数据采集无人船所述的潜水体结构示意图。

图4为本发明水利数字孪生系统用数据采集无人船所述的存储腔内部结构示意图。

图5为本发明水利数字孪生系统用数据采集无人船所述的搬运板结构示意图。

图6为本发明水利数字孪生系统用数据采集无人船所述的连杆组结构示意图。

图7为本发明水利数字孪生系统用数据采集无人船所述的投放组件结构示意图。

图8为本发明水利数字孪生系统用数据采集无人船所述的图7中A结构放大示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1-8，本发明公开了一种水利数字孪生系统用数据采集无人船，包括船体组件100，在本实施例中，船体组件100包括水面船体101，在水面船体101上设置有监测部件102，监测部件102用于检测水下的周边环境信息，在水面船体101内还设置有中央处理器103，中央处理器103主要用于操作者进行控制监测部件102。

进一步的，本发明还包括水下采集组件200，在本实施例中，水下采集组件200包括设置在水面船体101内的潜水体201以及设置在潜水体201上的采集部件，在本实施例中，采集部件包括设置在潜水体201上的机械手，利用机械手进行抓取，潜水体201可以从船体上向水里投放，进而可以向下游动，进而可以进入水面以下的更新地方进行测量和监测，而采集部件则是用于采集部分深水处的部分水样。

进一步的，在本实施例中，监测部件102包括设置在水面船体101上的声呐探测模块102a，声呐探测模块102a设置在水面船体101的下端前部位置，可以对水面下的环境进行声呐探测，在声呐探测模块102a上电连接有无线通讯模块102b，无线通讯模块102b主要是将从声呐探测模块102a上接收和发射的信息进行传输，传输给操作者，使得操作者可以得知或改变声呐的发射状态。

在水面船体101内还设置有控制器102c，控制器102c与声呐探测模块102a电连接，主要是进行对声呐探测的控制，而控制器102c与无线通讯模块102b中央处理器103电连接，潜水体201上设置有摄像件203，摄像件203包括设置在潜水体201前端的前端摄像机203a、设置在潜水体201后端的后端摄像机203b以及设置在前端摄像机203a和后端摄像机203b上的照明件，利用前端摄像机203a和后端摄像机203b，可以对海面以下的环境进行拍摄，而且设置两个摄像机，也是可以方便操作者观察周边环境，利用照明件可以进行补光，方便进行拍摄。

进一步的，摄像件203与中央处理器103电连接，前端摄像机203a和后端摄像机203b上设置有转动件，在本实施例中，转动件包括设置在前端摄像机203a和后端摄像机203b后端的转动齿轮，在潜水体201上转动连接有与转动齿轮啮合的配合齿轮，而配合齿轮则通过电机进行驱动，同时在转动齿轮、配合齿轮外侧设置有外壳，防止进水，且，在开关门301上开设有排水阀门。

进一步的，在水面船体101的侧边位置开设有存储腔300，在存储腔300的端口处转动连接有开关门301，开关门301上设置连杆组302，在本实施例中，连杆组302包括与存储腔300铰接的第一连杆302a、铰接在第一连杆302a中段的第二连杆302b、铰接在第一连杆302a远端的第三连杆302c以及铰接在存储腔300另一侧的第四连杆302d，连杆组302所包含的所有杆体的转动平面均为水平面，第三连杆302c与开关门301的铰接，在第三连杆302c中段铰接有支杆303，支杆303与第二连杆302b和第四连杆302d端部铰接，在第三连杆302c端部铰接有辅助杆组304。

进一步的，在本实施例中，辅助杆组304包括与第三连杆302c和第一连杆302a的铰接处相铰接的辅助一杆304a和铰接在辅助一杆304a端部的辅助二杆304b，辅助二杆304b与第四连杆302d端部铰接，在支杆303远离存储腔300一端设置有卡杆305，卡杆305与开关门301铰接，在卡杆305一端设置有中间杆306，中间杆306远离卡杆305一端与支杆303的转轴位置铰接。

进一步的，在存储腔300内设置有承接架400，在承接架400上设置有承接凸起401，在承接架400一端设置有投放导轨402，承接架400为两个平行设置的长条板组成，而且两个长条板上端保持水平，而投放导轨402则是分别设置在每个长条板端部的倾斜的条，且投放组件500设置在投放导轨402上，在承接架400上转动连接有第一转动架403，第一转动架403的转动平面竖直设置，在承接架400远离第一转动架403的位置设置有第二转动架404，而第二转动架404的转动平面也竖直设置，在第一转动架403和第二转动架404之间设置有搬运板405，搬运板405始终保持在水平方向，搬运板405的上端等距设置有若干个承接块，在每个承接块上都设置有承接凹槽，用于搬运潜水体201。

进一步的，在第一转动架403和第二转动架404下端设置有偏心轮406，在位于第一转动架403处的偏心轮406上设置有驱动件408，在两个偏心轮406之间设置有连动杆407，而连动杆407的两端都设置有圆环，圆环与偏心轮406相连，进而当驱动件408带动其中第一转动架403下端的偏心轮406转动时，会同步带动另一个偏心轮406的转动，从而带动搬运板405的移动。

进一步的，在本实施例中，投放组件500包括转动连接在承接架400上的转动轮501，转动轮501的转动平面竖直设置，在转动轮501上还设置有若干卡止杆502，在本实施例中，卡止杆502设置有六个，转动轮501的同轴上设置有棘轮503，同时，在第一转动架403同轴设置有启动轮504，启动轮504的转动同样受到驱动件408的控制，且启动轮504的转动平面竖直设置，在承接架400上设置有连接块505，连接块505与启动轮504的转轴相连，在连接块505上设置有拨动件506。

在本实施例中，拨动件506包括与连接块505转动连接的拨动杆506a，拨动杆506a的转动平面竖直设置，且前端延伸至棘轮503处，在拨动杆506a的端部设置有棘爪506b，棘爪506b与棘轮503上的棘齿向啮合，进而限制棘轮503的转动，在拨动杆506a中段处设置有凸出块506c，在启动轮504侧壁上设置有配合块506d，当启动轮504转动后，配合块506d会随之旋转，从而顶起凸出块506c，在拨动杆506a与连接块505连接处设置有扭簧507，而扭簧507则始终驱动拨动杆506a向靠近棘轮503方向转动。

操作过程：在进行数据采集时，操作者驱动第一连杆302a和第四连杆302d，使得第一连杆302a转动，并且在连杆组302和辅助杆组304的限制和铰接传动下，将开关门301向外推出，此时存储腔300打开，然后操作者通过驱动件408，使得驱动件408带动偏心轮406转动，从而带动搬运板405的移动，对放置在存储腔300内的潜水体201进行搬运，并均匀放置在承接架400上，而同时，带动启动轮504的转动，启动轮504会使得配合块506d将凸出块506c顶开，然后使得拨动杆506a前端抬起，脱离与棘轮503的啮合，此时，潜水体201在重力的作用下，会向下滑动，从而拨动卡止杆502，使得卡止杆502带动转动轮501的转动，实现投放，而当配合块506d继续旋转时，拨动杆506a在扭簧507的作用下，再次与棘轮503啮合，实现对后一个潜水体201的锁定，从而有序且有间隔性的对潜水体201进行投放。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征）。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：包括，

船体组件（100），包括水面船体（101）、设置在水面船体（101）上的监测部件（102）以及设置在水面船体（101）内的中央处理器（103）；

水下采集组件（200），包括设置在水面船体（101）内的潜水体（201）以及设置在潜水体（201）上的采集部件；以及，

投放组件（500），所述投放组件（500）设置在船体与潜水体（201）之间。

2.如权利要求1所述的水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：所述监测部件（102）包括设置在水面船体（101）上的声呐探测模块（102a）、与声呐探测模块（102a）电连接的无线通讯模块（102b）以及设置在水面船体（101）内的控制器（102c），所述控制器（102c）与声呐探测模块（102a）电连接，所述控制器（102c）与无线通讯模块（102b）与中央处理器（103）电连接。

3.如权利要求1所述的水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：所述潜水体（201）上设置有摄像件（203），所述摄像件（203）包括设置在潜水体（201）前端的前端摄像机（203a）、设置在潜水体（201）后端的后端摄像机（203b）以及设置在前端摄像机（203a）和后端摄像机（203b）上的照明件，

所述摄像件（203）与中央处理器（103）电连接，所述前端摄像机（203a）和后端摄像机（203b）上设置有转动件。

4.如权利要求1或3所述的水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：所述水面船体（101）下端开设有存储腔（300），所述存储腔（300）的端口处转动连接有开关门（301），所述存储腔（300）内设置有连杆组（302），所述连杆组（302）包括与存储腔（300）铰接的第一连杆（302a）、铰接在第一连杆（302a）中段的第二连杆（302b）、铰接在第一连杆（302a）远端的第三连杆（302c）以及铰接在存储腔（300）另一侧的第四连杆（302d），所述第三连杆（302c）与开关门（301）铰接，所述第三连杆（302c）中段铰接有支杆（303），所述支杆（303）与第二连杆（302b）和第四连杆（302d）端部铰接，所述第三连杆（302c）端部铰接有辅助杆组（304）。

5.如权利要求4所述的水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：所述辅助杆组（304）包括与第三连杆（302c）和第一连杆（302a）铰接处铰接的辅助一杆（304a）以及铰接在辅助一杆（304a）端部的辅助二杆（304b），所述辅助二杆（304b）与第四连杆（302d）端部铰接，所述支杆（303）远离存储腔（300）一端设置有卡杆（305），所述卡杆（305）与开关门（301）铰接，所述支杆（303）和卡杆（305）的之间设置有中间杆（306）。

6.如权利要求4所述的水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：所述存储腔（300）内设置有承接架（400），所述承接架（400）上设置有承接凸起（401），所述承接架（400）一端设置有投放导轨（402），所述投放组件（500）设置在投放导轨（402）上，所述承接架（400）上转动连接有第一转动架（403），所述承接架（400）远离第一转动架（403）的位置设置有第二转动架（404），所述第一转动架（403）和第二转动架（404）之间设置有搬运板（405），所述搬运板（405）第一转动架（403）和第二转动架（404）下端设置有偏心轮（406），位于所述第一转动架（403）处的偏心轮（406）上设置有驱动件（408），两个所述偏心轮（406）之间设置有连动杆（407）。

7.如权利要求6所述的水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：所述投放组件（500）包括转动连接在承接架（400）上的转动轮（501）、设置在转动轮（501）上的若干卡止杆（502）以及与转动轮（501）同轴设置的棘轮（503），所述第一转动架（403）同轴设置有启动轮（504），所述承接架（400）上设置有连接块（505），所述连接块（505）与启动轮（504）的转轴相连，所述连接块（505）上设置有拨动件（506）。

8.如权利要求7所述的水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：所述拨动件（506）包括与连接块（505）转动连接的拨动杆（506a）、设置在拨动杆（506a）端部的棘爪（506b）以及设置在拨动杆（506a）中段处的凸出块（506c），所述启动轮（504）侧壁上设置有配合块（506d），所述拨动杆（506a）与连接块（505）连接处设置有扭簧（507）。

9.如权利要求4所述的水利数字孪生系统用数据采集无人船，其特征在于：所述开关门（301）上开设有排水阀门。

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