CN116873129A - 一种水文监测无人船 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水文监测技术领域，提出了一种水文监测无人船，其便于对湖泊、海洋不同深度的水质进行取样监测，提高了对不同深度水质的监测的准确性，包括船箱，船箱内安装有用于对水进行取样的取样机构，还包括：潜水控制机构、浮力调节机构、移动转向机构和透明壳，潜水控制机构包括潜水桨，潜水桨设置为多个，多个潜水桨均设置在船箱上，浮力调节机构设置为两个，两个浮力调节机构均安装在船箱上，浮力调节机构包括调节箱，调节箱设置为两个，两个调节箱均固定连接在船箱上，移动转向机构安装在船箱上，移动转向机构包括动力桨，动力桨设置在船箱上，透明壳设置在船箱上，透明壳内设置有摄像头，船箱上安装有两个探照灯。

Description

一种水文监测无人船
技术领域
本发明涉及水文监测技术领域，具体涉及一种水文监测无人船。
背景技术
湖泊、海洋等大面积水域的水文监测，一直是环境领域的重要工作，监测水体的水量、水质和生态信息，及时、准确地掌握水体变化情况，对水体情况进行客观准确的评价，是决策环保措施的重要信息。
无人船是一种通过遥控方式或者自主航行方式，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行，同步开展环境调查、水域测绘、人员搜救等活动的智能化水面机器人，英文缩写为USV。它融合了船体设计、动力与推进系统、船控、通信、人工智能、模式识别、计算机软硬件、软件与算法、远程监控、计算机网络等综合技术，可实现整个水上作业过程的“智能化”、“网络化”与“无人化”。
但是由于湖泊、海洋内的水层的深度不同，监测结果也会不同，比如浮力较大的杂质会漂浮在水的表面，不会落向水的深处，而浮力较小的杂质则不会漂浮在水面上，而是落向水的深处，现有的大部分无人船通常是在水面上游走，从而对水进行监测，对水的深处则需要操作人员乘船行驶到湖泊、海洋中对深处的水进行取样，这也就造成了深处的水取样的不便，基于上述问题，我们提出一种水文监测无人船。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水文监测无人船，其便于对湖泊、海洋不同深度的水质进行取样监测，提高了对不同深度水质的监测的准确性。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水文监测无人船，包括船箱，所述船箱内安装有用于对水进行取样的取样机构，还包括：潜水控制机构、浮力调节机构、移动转向机构和透明壳；
所述潜水控制机构安装在船箱内，所述潜水控制机构包括潜水桨，所述潜水桨设置为多个，多个所述潜水桨均设置在船箱上，用于控制和驱动船箱在水中进行潜水；
所述浮力调节机构设置为两个，两个所述浮力调节机构均安装在船箱上，所述浮力调节机构均包括调节箱，所述调节箱固定连接在船箱上，用于控制船箱在水上的浮力；
所述移动转向机构安装在船箱上，所述移动转向机构包括动力桨，所述动力桨设置在船箱上，用于驱动船箱在水中进行移动和转向操作；
所述透明壳设置在船箱上，所述透明壳内设置有摄像头，所述船箱上安装有两个探照灯。
优选的，所述潜水控制机构还包括：驱动杆、固定环、遥杆和第一电缸；
所述驱动杆设置为两个，两个所述驱动杆均转动连接在船箱内；
所述固定环设置为多个，多个所述固定环分别固定连接在两个驱动杆的两端，多个所述潜水桨分别安装在多个固定环内；
所述遥杆设置为两个，两个所述遥杆分别与两个驱动杆固定连接，两个所述遥杆之间转动连接有连接杆；
所述第一电缸通过转动座安装在船箱内，所述第一电缸的输出端固定连接有连接块，所述连接块与连接杆之间转动连接。
进一步的，所述浮力调节机构还包括：出水泵、第一出水管、第一进水管、进水泵、第二出水管、第二进水管；
所述出水泵安装在调节箱内；
所述第一出水管与出水泵的输出端连通，所述第一出水管贯穿调节箱并延伸至调节箱外；
所述第一进水管与出水泵的输入端连通；
所述进水泵安装在调节箱内；
所述第二出水管连通在进水泵的输出端；
所述第二进水管与进水泵的输入端连通，所述第二进水管的底端贯穿调节箱并延伸时调节箱外。
再进一步的，所述移动转向机构还包括：密封箱、第一锥齿轮、第一电机、套筒、第三锥齿轮、第四锥齿轮、转动齿轮和第二电机；
所述密封箱固定连接在船箱上，所述密封箱内转动连接有转动杆；
所述第一锥齿轮与转动杆固定连接；
所述第一电机安装在密封箱内，所述第一电机的输出端固定连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮相互啮合；
所述套筒转动连接在密封箱上并套设在转动杆上，所述套筒的底端固定连接有传动箱；
所述第三锥齿轮固定连接在转动杆的底端，所述传动箱内转动连接有联动杆，所述动力桨安装在联动杆上；
所述第四锥齿轮固定连接在联动杆上，所述第三锥齿轮与第四锥齿轮相互啮合；
所述转动齿轮固定连接在套筒上；
所述第二电机安装在密封箱内，所述第二电机的输出端贯穿密封箱并固定连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与转动齿轮之间相互啮合。
作为本方案进一步的方案，所述取样机构包括：收集箱、取样水泵和密封门；
所述收集箱固定连接在船箱内；
所述取样水泵安装在船箱内，所述取样水泵的输出端与收集箱连通，所述取样水泵的输入端连通有取样管，所述取样管的底端贯穿船箱并延伸至船箱外；
所述船箱上开设有取样口，所述取样口与收集箱连通，所述密封门铰接在取样口处。
作为本方案再进一步的方案，所述传动箱上固定连接有防护网架，所述动力桨设置在防护网架内。
在前述方案的基础上，所述连接杆上固定连接有转轴，所述连接块上开设有转动孔并转动连接在转轴上。
与现有技术相比，本发明提供了一种水文监测无人船，具备以下有益效果：
本发明中，在需要对深处的水进行取样监测时，通过调节箱上安装的进水泵、第二进水管和第二出水管将水抽进调节箱内，使调节箱内充满水，从而使船箱的整体浮力减小，从而使船箱沉进水底，进而方便取样机构对深层的水进行取样。本发明中，在船箱沉入水底后，通过转动座上安装的第一电缸带动连接块进行伸缩，从而带动连接杆进行移动，通过连接杆的移动带动遥杆和驱动杆进行转动，从而带动固定环上安装的潜水桨进行角度调节，并通过潜水桨进行转动，从而控制船箱沉入水底后的方向控制。本发明中，在船箱需要在水面上移动时，通过密封箱内安装的第一电机带动第二锥齿轮与转动杆上固定连接的第一锥齿轮啮合并转动，从而转动杆的底端固定连接的第三锥齿轮进行转动，通过第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合并转动，进而带动联动杆上固定连接的动力桨进行转动，从而驱动船箱在水面上进行移动。本发明中，在需要船箱移动中需要转向时，通过密封箱上安装的第二电机带动驱动齿轮与转动齿轮啮合，进而带动转动齿轮上固定连接的套筒进行转动，进而带动套筒上固定连接的传动箱进行转动，进而控制船箱移动时进行转向。相比现有技术，该设备便于对湖泊、海洋不同深度的水质进行取样监测，提高了对不同深度水质的监测的准确性。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明另一角度的立体结构示意图；
图3为本发明仰视的立体结构示意图；
图4为本发明剖视的立体结构示意图；
图5为本发明潜水控制机构局部的结构示意图；
图6为本发明移动转向机构局部的立体结构示意图；
图7为本发明图4中A处的局部放大结构示意图。
图中：1、船箱；2、潜水桨；3、调节箱；4、动力桨；5、透明壳；6、摄像头；7、驱动杆；8、固定环；9、遥杆；10、连接杆；11、第一电缸；12、连接块；13、出水泵；14、第一出水管；15、第一进水管；16、进水泵；17、第二出水管；18、第二进水管；19、密封箱；20、转动杆；21、第一锥齿轮；22、第一电机；23、第二锥齿轮；24、套筒；25、传动箱；26、第三锥齿轮；27、联动杆；28、第四锥齿轮；29、转动齿轮；30、第二电机；31、驱动齿轮；32、收集箱；33、取样水泵；34、取样管；35、密封门；36、防护网架；37、转轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图7，一种水文监测无人船，包括船箱1，所述船箱1内安装有用于对水进行取样的取样机构，还包括：潜水控制机构、浮力调节机构、移动转向机构和透明壳5；
所述潜水控制机构安装在船箱1内，所述潜水控制机构包括潜水桨2，所述潜水桨2设置为多个，多个所述潜水桨2均设置在船箱1上，用于控制和驱动船箱1在水中进行潜水；所述潜水控制机构还包括：驱动杆7、固定环8、遥杆9和第一电缸11，所述驱动杆7设置为两个，两个所述驱动杆7均转动连接在船箱1内，所述固定环8设置为多个，多个所述固定环8分别固定连接在两个驱动杆7的两端，多个所述潜水桨2分别安装在多个固定环8内，所述遥杆9设置为两个，两个所述遥杆9分别与两个驱动杆7固定连接，两个所述遥杆9之间转动连接有连接杆10，所述第一电缸11通过转动座安装在船箱1内，所述第一电缸11的输出端固定连接有连接块12，所述连接块12与连接杆10之间转动连接；
其中，通过密封箱19内安装的第一电缸11带动连接块12进行伸缩，从而带动连接杆10进行摇摆，进而带动两个遥杆9进行摇摆，进而带动船箱1内转动连接的驱动杆7进行转动，进而带动驱动杆7上固定连接的固定环8进行转动，进而带动固定环8内安装的潜水桨2的角度进行调节，并通过潜水桨2转动，从而控制船箱1沉入水底后的方向控制。
所述浮力调节机构设置为两个，两个所述浮力调节机构均安装在船箱1上，所述浮力调节机构包括调节箱3，所述调节箱3固定连接在船箱1上，用于控制船箱1在水上的浮力；所述浮力调节机构还包括：出水泵13、第一出水管14、第一进水管15、进水泵16、第二出水管17、第二进水管18，所述出水泵13安装在调节箱3内，所述第一出水管14与出水泵13的输出端连通，所述第一出水管14贯穿调节箱3并延伸至调节箱3外，所述第一进水管15与出水泵13的输入端连通，所述进水泵16安装在调节箱3内，所述第二出水管17连通在进水泵16的输出端，所述第二进水管18与进水泵16的输入端连通，所述第二进水管18的底端贯穿调节箱3并延伸时调节箱3外；
其中，在需要船箱1下沉到水底时，通过调节箱3内安装的进水泵16和第二进水管18将水抽进调节箱3内，使调节箱3内充满水，从而降低调节箱3的浮力，进而使船箱1下沉到水底；
在需要船箱1升出水面时，通过调节箱3内安装的出水泵13和第一出水管14将调节箱3内的水抽出，从而使调节箱3的浮力增加，进而支撑船箱1升出至水面。
所述移动转向机构安装在船箱1上，所述移动转向机构包括动力桨4，所述动力桨4设置在船箱1上，用于驱动船箱1在水中进行移动和转向操作；所述移动转向机构还包括：密封箱19、第一锥齿轮21、第一电机22、套筒24、第三锥齿轮26、第四锥齿轮28、转动齿轮29和第二电机30，所述密封箱19固定连接在船箱1上，所述密封箱19内转动连接有转动杆20，所述第一锥齿轮21与转动杆20固定连接，所述第一电机22安装在密封箱19内，所述第一电机22的输出端固定连接有第二锥齿轮23，所述第一锥齿轮21与第二锥齿轮23相互啮合，所述套筒24转动连接在密封箱19上并套设在转动杆20上，所述套筒24的底端固定连接有传动箱25，所述第三锥齿轮26固定连接在转动杆20的底端，所述传动箱25内转动连接有联动杆27，所述动力桨4安装在联动杆27上，所述第四锥齿轮28固定连接在联动杆27上，所述第三锥齿轮26与第四锥齿轮28相互啮合，所述转动齿轮29固定连接在套筒24上，所述第二电机30安装在密封箱19内，所述第二电机30的输出端贯穿密封箱19并固定连接有驱动齿轮31，所述驱动齿轮31与转动齿轮29之间相互啮合；
其中，在船箱1需要在水面上移动时，通过密封箱19内安装的第一电机22带动第二锥齿轮23与转动杆20上固定连接的第一锥齿轮21啮合并转动，从而转动杆20的底端固定连接的第三锥齿轮26进行转动，通过第三锥齿轮26与第四锥齿轮28啮合并转动，进而带动联动杆27上固定连接的动力桨4进行转动，从而驱动船箱1在水面上进行移动；
在船箱1在水面上移动需要转向时，通过密封箱19上安装的第二电机30带动驱动齿轮31与转动齿轮29啮合，进而带动转动齿轮29上固定连接的套筒24进行转动，进而带动套筒24上固定连接的传动箱25进行转动，进而控制船箱1移动时进行转向。
所述透明壳5设置在船箱1上，所述透明壳5内设置有摄像头6，所述船箱1上安装有两个探照灯，通过探照灯对水底的环境进行照亮，并通过摄像头6的设置可以方便操作人员在岸边即可观察到水底的情况。
所述取样机构包括：收集箱32、取样水泵33和密封门35，所述收集箱32固定连接在船箱1内，所述取样水泵33安装在船箱1内，所述取样水泵33的输出端与收集箱32连通，所述取样水泵33的输入端连通有取样管34，所述取样管34的底端贯穿船箱1并延伸至船箱1外，所述船箱1上开设有取样口，所述取样口与收集箱32连通，所述密封门35铰接在取样口处；
其中，通过取样水泵33和取样管34将水抽进收集箱32内，在取样结束后，操作人员可打开密封门35，对收集箱32内的水进行监测。
所述传动箱25上固定连接有防护网架36，所述动力桨4设置在防护网架36内，以便于增加动力桨4转动时的安全性。
所述连接杆10上固定连接有转轴37，所述连接块12上开设有转动孔并转动连接在转轴37上，以便于增加连接块12与连接杆10连接的稳定性。
本申请中，该水文监测无人船在需要对湖泊、海洋不同深度的水质进行取样监测时，在需要船箱1下沉到水底时，通过调节箱3内安装的进水泵16和第二进水管18将水抽进调节箱3内，使调节箱3内充满水，从而降低调节箱3的浮力，进而使船箱1下沉到水底，船箱1沉到水底后，通过探照灯对水底的环境进行照亮，并通过摄像头6的设置可以方便操作人员在岸边即可观察到水底的情况；
在需要船箱1升出水面时，通过调节箱3内安装的出水泵13和第一出水管14将调节箱3内的水抽出，从而使调节箱3的浮力增加，进而支撑船箱1升出至水面；
然后通过密封箱19内安装的第一电缸11带动连接块12进行伸缩，从而带动连接杆10进行摇摆，进而带动两个遥杆9进行摇摆，进而带动船箱1内转动连接的驱动杆7进行转动，进而带动驱动杆7上固定连接的固定环8进行转动，进而带动固定环8内安装的潜水桨2的角度进行调节，并通过潜水桨2转动，从而控制船箱1沉入水底后的方向控制；
在船箱1需要在水面上移动时，通过密封箱19内安装的第一电机22带动第二锥齿轮23与转动杆20上固定连接的第一锥齿轮21啮合并转动，从而转动杆20的底端固定连接的第三锥齿轮26进行转动，通过第三锥齿轮26与第四锥齿轮28啮合并转动，进而带动联动杆27上固定连接的动力桨4进行转动，从而驱动船箱1在水面上进行移动；
在船箱1在水面上移动需要转向时，通过密封箱19上安装的第二电机30带动驱动齿轮31与转动齿轮29啮合，进而带动转动齿轮29上固定连接的套筒24进行转动，进而带动套筒24上固定连接的传动箱25进行转动，进而控制船箱1移动时进行转向；
然后通过取样水泵33和取样管34将水抽进收集箱32内，在取样结束后，操作人员可打开密封门35，对收集箱32内的水进行监测；
本申请中的第一电机22、第二电机30、进水泵16、出水泵13、取样水泵33、第一电缸11、探照灯、摄像头6，和潜水桨2均可通过蓄电池进行供电，并且这些电器设备均做过防水处理，因为外面与水接触，也不会出现高温情况，并且其内部设置控制系统，可由控制手柄进行远程控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种水文监测无人船，包括船箱（1），所述船箱（1）内安装有用于对水进行取样的取样机构，其特征在于，还包括：
潜水控制机构，所述潜水控制机构安装在所述船箱（1）内，所述潜水控制机构包括潜水桨（2），所述潜水桨（2）设置为多个，多个所述潜水桨（2）均设置在所述船箱（1）上，用于控制和驱动所述船箱（1）在水中进行潜水；
浮力调节机构，所述浮力调节机构设置为两个，两个所述浮力调节机构均安装在所述船箱（1）上，所述浮力调节机构包括调节箱（3），所述调节箱（3）固定连接在所述船箱（1）上，用于控制所述船箱（1）在水上的浮力；
移动转向机构，所述移动转向机构安装在所述船箱（1）上，所述移动转向机构包括动力桨（4），所述动力桨（4）设置在所述船箱（1）上，用于驱动所述船箱（1）在水中进行移动和转向操作；
透明壳（5），所述透明壳（5）设置在所述船箱（1）上，所述透明壳（5）内设置有摄像头（6），所述船箱（1）上安装有两个探照灯。
2.根据权利要求1所述的一种水文监测无人船，其特征在于，所述潜水控制机构还包括：
驱动杆（7），所述驱动杆（7）设置为两个，两个所述驱动杆（7）均转动连接在所述船箱（1）内；
固定环（8），所述固定环（8）设置为多个，多个所述固定环（8）分别固定连接在两个所述驱动杆（7）的两端，多个所述潜水桨（2）分别安装在多个固定环（8）内；
遥杆（9），所述遥杆（9）设置为两个，两个所述遥杆（9）分别与两个驱动杆（7）固定连接，两个所述遥杆（9）之间转动连接有连接杆（10）；
第一电缸（11），所述第一电缸（11）通过转动座安装在所述船箱（1）内，所述第一电缸（11）的输出端固定连接有连接块（12），所述连接块（12）与所述连接杆（10）之间转动连接。
3.根据权利要求2所述的一种水文监测无人船，其特征在于，所述浮力调节机构还包括：
出水泵（13），所述出水泵（13）安装在所述调节箱（3）内；
第一出水管（14），所述第一出水管（14）与所述出水泵（13）的输出端连通，所述第一出水管（14）贯穿所述调节箱（3）并延伸至所述调节箱（3）外；
第一进水管（15），所述第一进水管（15）与所述出水泵（13）的输入端连通；
进水泵（16），所述进水泵（16）安装在所述调节箱（3）内；
第二出水管（17），所述第二出水管（17）连通在所述进水泵（16）的输出端；
第二进水管（18），所述第二进水管（18）与所述进水泵（16）的输入端连通，所述第二进水管（18）的底端贯穿所述调节箱（3）并延伸时所述调节箱（3）外。
4.根据权利要求3所述的一种水文监测无人船，其特征在于，所述移动转向机构还包括：
密封箱（19），所述密封箱（19）固定连接在所述船箱（1）上，所述密封箱（19）内转动连接有转动杆（20）；
第一锥齿轮（21），所述第一锥齿轮（21）与所述转动杆（20）固定连接；
第一电机（22），所述第一电机（22）安装在所述密封箱（19）内，所述第一电机（22）的输出端固定连接有第二锥齿轮（23），所述第一锥齿轮（21）与所述第二锥齿轮（23）相互啮合；
套筒（24），所述套筒（24）转动连接在所述密封箱（19）上并套设在所述转动杆（20）上，所述套筒（24）的底端固定连接有传动箱（25）；
第三锥齿轮（26），所述第三锥齿轮（26）固定连接在所述转动杆（20）的底端，所述传动箱（25）内转动连接有联动杆（27），所述动力桨（4）安装在所述联动杆（27）上；
第四锥齿轮（28），所述第四锥齿轮（28）固定连接在所述联动杆（27）上，所述第三锥齿轮（26）与所述第四锥齿轮（28）相互啮合；
转动齿轮（29），所述转动齿轮（29）固定连接在所述套筒（24）上；
第二电机（30），所述第二电机（30）安装在所述密封箱（19）内，所述第二电机（30）的输出端贯穿所述密封箱（19）并固定连接有驱动齿轮（31），所述驱动齿轮（31）与所述转动齿轮（29）之间相互啮合。
5.根据权利要求4所述的一种水文监测无人船，其特征在于，所述取样机构包括：
收集箱（32），所述收集箱（32）固定连接在所述船箱（1）内；
取样水泵（33），所述取样水泵（33）安装在所述船箱（1）内，所述取样水泵（33）的输出端与所述收集箱（32）连通，所述取样水泵（33）的输入端连通有取样管（34），所述取样管（34）的底端贯穿所述船箱（1）并延伸至所述船箱（1）外；
密封门（35），所述船箱（1）上开设有取样口，所述取样口与所述收集箱（32）连通，所述密封门（35）铰接在取样口处。
6.根据权利要求5所述的一种水文监测无人船，其特征在于，所述传动箱（25）上固定连接有防护网架（36），所述动力桨（4）设置在所述防护网架（36）内。
7.根据权利要求6所述的一种水文监测无人船，其特征在于，所述连接杆（10）上固定连接有转轴（37），所述连接块（12）上开设有转动孔并转动连接在所述转轴（37）上。
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