CN117213920B - 一种污染水体采样用无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污染水体采样用无人机，属于水体检测采样技术领域，包括采样无人机主体，采样无人机主体下表面位于支撑腿内侧位置安装有采样调节机构，采样调节机构位置设置有水体采样机构，水体采样机构包括采样防护外筒，采样防护外筒内壁靠近下方位置转动连接有采样防护内筒，采样防护外筒内壁位于采样防护内筒下方位置固定连接有底部隔板，底部隔板与采样防护内筒之间设置有复位顶起机构。本发明的污水采样无人机使得采样的样本更加科学精准，避免出现物流将大量漂浮物吸入采样瓶中造成检测的漂浮物密度偏高，同时采样设备的采样流程更加简单，设备的运行成本可以有效的降低，且提高了水体采样的效率。

Description

一种污染水体采样用无人机

技术领域

本发明属于水体检测采样技术领域，具体涉及到一种污染水体采样用无人机。

背景技术

水体污染是指水资源中存在有害物质或污染物质超过环境质量标准，使水质下降，对生态系统和人类健康产生负面影响的现象。水体污染可以来自工业废水、农业排放、生活污水、矿产开采、油污等各种人为活动。

水体污染对环境和人类健康造成严重威胁。受污染的水体不仅破坏了水生生物的栖息环境，还可能通过饮水和食物链进入人体，导致健康问题。常见的水体污染物包括重金属、有机物、营养物质（如氮、磷）、化学物质和微生物等，且水体污染会造成水体富营养化，导致水体内藻类生物疯长，造成鱼类死亡，影响水体生态系统。

在现有技术中为了时刻监控水体情况，预防水体污染的情况发生，或在水体发生污染时对水体恢复情况进行监测均需要对水体内的主要成分进行检测，在现有技术中检测机构在对水体进行检测前需要采样员坐船到水体各个位置对水体进行抽样检测，造成抽样检测效率低，且采样流程复杂，同时在现有技术中，采样容易多是将采样瓶伸到制定的深度后再打开瓶盖对指定深度的水进行采样，这种在顶部设置采样口的采样瓶在采样时会出现瓶口位置冒泡或在瓶口位置形成涡流，造成流入采样瓶中的水中固体漂浮物密度与水中实际的固体漂浮物密度有一定的差别，造成采样检测结构存在一定的误差，监测数据不精准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种水体采样样本更加标准，且采样更加简单的水体采样无人机。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种污染水体采样用无人机，包括采样无人机主体，所述采样无人机主体下表面位于支撑腿内侧位置安装有采样调节机构，所述采样调节机构位置设置有水体采样机构。

通过上述技术方案，采样无人机主体作为飞行载体，带动采样调节机构和水体采样机构飞行至指定水域的上空位置，再通过采样调节机构将水体采样机构下沉到水域的指定深度，再通过水体采样机构对水体进行采样。

所述水体采样机构包括采样防护外筒，所述采样防护外筒内壁靠近下方位置转动连接有采样防护内筒，所述采样防护外筒内壁位于采样防护内筒下方位置固定连接有底部隔板，所述底部隔板与采样防护内筒之间设置有复位顶起机构，所述采样防护内筒内壁位置滑动连接有顶升活塞。

通过上述技术方案，采样防护外筒具有样本防泄漏和对设备进行防护的作用，采样防护内筒具有隔绝外界水体和将水体往上推送的作用，底部隔板可以隔绝水源，避免采样的水源泄漏到第二减速电机位置，造成第二减速电机损坏，复位顶起机构具有离合的作用，控制驱动螺纹杆是否作用于采样防护内筒，顶升活塞可以实现将采样的水体推到采样防护外筒的上方位置进行储存。

所述底部隔板和采样防护内筒底部位置贯穿设置有驱动螺纹杆，且驱动螺纹杆与顶升活塞表面中心位置贯穿螺纹连接，所述驱动螺纹杆与采样防护外筒内顶壁中心位置转动连接，所述采样防护内筒顶部和采样防护外筒内壁位置之间设置有离合调节机构。

通过上述技术方案，驱动螺纹杆具有传递第二减速电机动力的作用，同时可以控制采样防护内筒或顶升活塞。

进一步的，所述采样防护内筒外壁位置贯穿开设有采样贯穿孔，所述采样防护外筒外壁与采样贯穿孔同一水平线位置贯穿开设有定向贯穿孔。

通过上述技术方案，采样贯穿孔和定向贯穿孔在贯通时，可以实现水体的收集或放出，且侧面设置的定向贯穿孔和采样贯穿孔在对水体采样时不会出现涡流，使得水体采样更加精准。

进一步的，所述离合调节机构包括调节块和顶起凸块，所述顶起凸块上表面位于采样贯穿孔正上方位置固定连接有顶起凸块，所述顶起凸块上表面位置呈圆弧形设置，所述调节块与采样防护外筒内壁并位于采样防护内筒上方位置固定连接，且调节块与定向贯穿孔呈对称设置，所述调节块表面位置设置有圆弧形设置的弧形槽，所述顶起凸块与调节块位置的弧形槽呈滑动连接。

通过上述技术方案，在采样防护内筒转动时顶起凸块转动到调节块的弧形槽位置时，在弧形槽的作用下顶起凸块将采样防护内筒被往下压，且顶起凸块顶部呈圆弧形设置，方便与弧形槽进行配合。

进一步的，所述采样防护内筒底部位于驱动螺纹杆两侧位置贯穿开设有两个对称设置的定位贯穿槽，所述驱动螺纹杆外壁位于两个定位贯穿槽位置固定连接有两个对称设置的定位同步块，所述定位同步块与对应位置的定位贯穿槽呈贯穿滑动连接，所述采样防护内筒内壁开设有两个对称设置的限位槽，所述顶升活塞两侧位置固定连接有两个对称设置的限位块，且限位块与限位槽内壁滑动连接。

通过上述技术方案，定位贯穿槽与定位同步块可以实现采样防护内筒与驱动螺纹杆同步转动，再配合复位顶起机构控制采样防护内筒是否受驱动螺纹杆的控制。

进一步的，所述底部隔板下表面中部位置通过支撑架固定连接有第二减速电机，所述第二减速电机驱动端与驱动螺纹杆固定连接，所述采样防护外筒下表面中部位置固定连接有锥形减压块。

通过上述技术方案，第二减速电机为驱动螺纹杆转动提供动力，锥形减压块具有配重的作用，同时减小水体采样机构下沉时受到的水的阻力。

进一步的，所述复位顶起机构包括底部定位板，所述底部定位板与底部隔板上表面固定连接，所述底部定位板上方位置设置有顶部滑板，所述顶部滑板上表面中心位置镶嵌转动连接有滑动滚珠，所述滑动滚珠与采样防护内筒下表面滚动连接。

通过上述技术方案，底部定位板可以对复位弹簧进行承载，方便将复位弹簧安装在底部隔板表面位置，顶部滑板集中复位弹簧的弹力，对采样防护内筒进行挤压调控，滑动滚珠减小采样防护内筒与底部隔板之间的阻力。

进一步的，所述底部定位板与顶部滑板之间固定连接有若干均匀分布的复位弹簧。

通过上述技术方案，复位弹簧对采样防护内筒具有良好的支撑作用，方便使得定位同步块与定位贯穿槽配合。

进一步的，所述采样调节机构包括固定连接架，所述固定连接架与采样无人机主体下表面固定连接，所述固定连接架内侧位置转动连接有收卷调节辊，所述收卷调节辊外壁位置缠绕有提起钢丝，所述固定连接架内侧位于收卷调节辊下方位置固定连接有限位支撑架，所述限位支撑架表面中心位置贯穿开设有贯穿槽孔，所述贯穿槽孔内壁位置转动连接有定位滑轮。

通过上述技术方案，固定连接架对收卷调节辊、第一减速电机和限位支撑架进行固定，收卷调节辊对提起钢丝进行缠绕收卷，提起钢丝对水体采样机构进行固定，限位支撑架和对应位置的定位滑轮对提起钢丝具有限位的作用，使得提起钢丝将水体采样机构竖直往下放，使得水体采样机构收放更加的稳定。

进一步的，所述提起钢丝线端位置与采样防护外筒上表面中心位置固定连接，所述固定连接架任意一侧中部位置通过固定架固定连接有第一减速电机，所述第一减速电机驱动端与收卷调节辊的转轴固定连接。

通过上述技术方案，第一减速电机为收卷调节辊转动提供动力，收卷调节辊控制提起钢丝的收卷和放料。

本发明的有益效果如下：（1）本发明通过设置采样防护内筒和采样防护外筒，其在伸入水中后侧面设置的定向贯穿孔和采样贯穿孔位置进水时与水面呈水平面采样进水，不会存在像顶部进水时形成涡流的情况，将周围的漂浮物大量吸入，使得样本内的水体漂浮物密度与采样点中真实的漂浮物密度一致，提高采样样本的精准性；（2）本发明通过设置第二减速电机，通过第二减速电机带动采样防护内筒转动，通过采样防护内筒将采样防护外筒位置的定向贯穿孔堵住，此时的顶起凸块会与弧形槽滑动将采样防护内筒往下压，使得定位同步块与定位贯穿槽分离，使得采样防护内筒保持静止，此时顶升活塞受到驱动螺纹杆的举升力，带动顶升活塞往上移动，将采样的液体挤入采样防护外筒顶部进行储存，即可完成采样，使得顶升活塞与采样防护内筒只受一个电机控制结构简单，节约运行成本，且设备方便控制，通过采样无人机主体带动飞行，并完成自动采样，使得水体采样效率大大提高，且采样流程更加简单，不需要投入船体，设备整体运行成本降低。

附图说明

图1是本发明一种污染水体采样用无人机的立体结构示意图；

图2是本发明一种污染水体采样用无人机的采样调节机构的立体结构示意图；

图3是本发明一种污染水体采样用无人机的水体采样机构的剖视图；

图4是本发明一种污染水体采样用无人机的采样防护外筒的内侧结构剖视图；

图5是本发明一种污染水体采样用无人机的采样防护内筒剖视图；

图6是本发明一种污染水体采样用无人机的复位顶起机构的结构示意图；

图7是本发明一种污染水体采样用无人机的顶升活塞的立体结构示意图。

附图标记：1、采样无人机主体；2、采样调节机构；20、固定连接架；21、收卷调节辊；22、贯穿槽孔；23、限位支撑架；24、定位滑轮；25、第一减速电机；26、提起钢丝；3、水体采样机构；300、采样防护外筒；301、调节块；302、弧形槽；303、底部隔板；304、锥形减压块；305、第二减速电机；306、复位顶起机构；360、底部定位板；361、复位弹簧；362、顶部滑板；363、滑动滚珠；307、定位同步块；308、采样防护内筒；309、驱动螺纹杆；310、顶升活塞；311、采样贯穿孔；312、顶起凸块；313、定位贯穿槽；314、定向贯穿孔；315、限位槽；316、限位块。

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。

如图1、图3-5和图7所示，本实施例的一种污染水体采样用无人机，包括采样无人机主体1，采样无人机主体1下表面位于支撑腿内侧位置安装有采样调节机构2，采样调节机构2位置设置有水体采样机构3，采样无人机主体1作为飞行载体，带动采样调节机构2和水体采样机构3飞行至指定水域的上空位置，再通过采样调节机构2将水体采样机构3下沉到水域的指定深度，再通过水体采样机构3对水体进行采样。

水体采样机构3包括采样防护外筒300，采样防护外筒300内壁靠近下方位置转动连接有采样防护内筒308，采样防护外筒300内壁位于采样防护内筒308下方位置固定连接有底部隔板303，底部隔板303下表面中部位置通过支撑架固定连接有第二减速电机305，第二减速电机305驱动端与驱动螺纹杆309固定连接，采样防护外筒300下表面中部位置固定连接有锥形减压块304，第二减速电机305为驱动螺纹杆309转动提供动力，锥形减压块304具有配重的作用，同时减小水体采样机构3下沉时受到的水的阻力，底部隔板303与采样防护内筒308之间设置有复位顶起机构306，采样防护内筒308内壁位置滑动连接有顶升活塞310，采样防护外筒300具有样本防泄漏和对设备进行防护的作用，采样防护内筒308具有隔绝外界水体和将水体往上推送的作用，底部隔板303可以隔绝水源，避免采样的水源泄漏到第二减速电机305位置，造成第二减速电机305损坏，复位顶起机构306具有离合的作用，控制驱动螺纹杆309是否作用于采样防护内筒308，顶升活塞310可以实现将采样的水体推到采样防护外筒300的上方位置进行储存。

采样防护内筒308底部位于驱动螺纹杆309两侧位置贯穿开设有两个对称设置的定位贯穿槽313，驱动螺纹杆309外壁位于两个定位贯穿槽313位置固定连接有两个对称设置的定位同步块307，定位同步块307与对应位置的定位贯穿槽313呈贯穿滑动连接，采样防护内筒308内壁开设有两个对称设置的限位槽315，所述顶升活塞310两侧位置固定连接有两个对称设置的限位块316，且限位块316与限位槽315内壁滑动连接，定位贯穿槽313与定位同步块307可以实现采样防护内筒308与驱动螺纹杆309同步转动，再配合复位顶起机构306控制采样防护内筒308是否受驱动螺纹杆309的控制。

底部隔板303和采样防护内筒308底部位置贯穿设置有驱动螺纹杆309，且驱动螺纹杆309与顶升活塞310表面中心位置贯穿螺纹连接，驱动螺纹杆309与采样防护外筒300内顶壁中心位置转动连接，驱动螺纹杆309具有传递第二减速电机305动力的作用，同时可以控制采样防护内筒308或顶升活塞310，采样防护内筒308顶部和采样防护外筒300内壁位置之间设置有离合调节机构，离合调节机构包括调节块301和顶起凸块312，顶起凸块312上表面位于采样贯穿孔311正上方位置固定连接有顶起凸块312，顶起凸块312上表面位置呈圆弧形设置，调节块301与采样防护外筒300内壁并位于采样防护内筒308上方位置固定连接，且调节块301与定向贯穿孔314呈对称设置，调节块301表面位置设置有圆弧形设置的弧形槽302，顶起凸块312与调节块301位置的弧形槽302呈滑动连接，在采样防护内筒308转动时顶起凸块312转动到调节块301的弧形槽302位置时，在弧形槽302的作用下顶起凸块312将采样防护内筒308被往下压，且顶起凸块312顶部呈圆弧形设置，方便与弧形槽302进行配合。

采样防护内筒308外壁位置贯穿开设有采样贯穿孔311，采样防护外筒300外壁与采样贯穿孔311同一水平线位置贯穿开设有定向贯穿孔314，采样贯穿孔311和定向贯穿孔314在贯通时，可以实现水体的收集或放出，且侧面设置的定向贯穿孔314和采样贯穿孔311在对水体采样时不会出现涡流，使得水体采样更加精准。

如图2示，采样调节机构2包括固定连接架20，固定连接架20与采样无人机主体1下表面固定连接，固定连接架20内侧位置转动连接有收卷调节辊21，收卷调节辊21外壁位置缠绕有提起钢丝26，提起钢丝26线端位置与采样防护外筒300上表面中心位置固定连接，固定连接架20任意一侧中部位置通过固定架固定连接有第一减速电机25，第一减速电机25驱动端与收卷调节辊21的转轴固定连接，第一减速电机25为收卷调节辊21转动提供动力，收卷调节辊21控制提起钢丝26的收卷和放料，固定连接架20内侧位于收卷调节辊21下方位置固定连接有限位支撑架23，限位支撑架23表面中心位置贯穿开设有贯穿槽孔22，贯穿槽孔22内壁位置转动连接有定位滑轮24，固定连接架20对收卷调节辊21、第一减速电机25和限位支撑架23进行固定，收卷调节辊21对提起钢丝26进行缠绕收卷，提起钢丝26对水体采样机构3进行固定，限位支撑架23和对应位置的定位滑轮24对提起钢丝26具有限位的作用，使得提起钢丝26将水体采样机构3竖直往下放，使得水体采样机构3收放更加的稳定。

如图6示，复位顶起机构306包括底部定位板360，底部定位板360与底部隔板303上表面固定连接，底部定位板360上方位置设置有顶部滑板362，顶部滑板362上表面中心位置镶嵌转动连接有滑动滚珠363，滑动滚珠363与采样防护内筒308下表面滚动连接，底部定位板360与顶部滑板362之间固定连接有若干均匀分布的复位弹簧361，底部定位板360可以对复位弹簧361进行承载，方便将复位弹簧361安装在底部隔板303表面位置，顶部滑板362集中复位弹簧361的弹力，对采样防护内筒308进行挤压调控，滑动滚珠363减小采样防护内筒308与底部隔板303之间的阻力，复位弹簧361对采样防护内筒308具有良好的支撑作用，方便使得定位同步块307与定位贯穿槽313配合。

本实施例的工作原理如下，采样无人机主体1带动采样调节机构2和水体采样机构3飞行至水体采样的水域上方位置，采样无人机主体1悬停；

启动第一减速电机25，使得第一减速电机25带动收卷调节辊21转动将提起钢丝26放出，提起钢丝26在定位滑轮24的作用下水体采样机构3竖直往下移动，将水体采样机构3探入水域下方指定的深度位置，启动第二减速电机305，使得驱动螺纹杆309带动采样防护内筒308和顶升活塞310同步转动，使得定向贯穿孔314和采样贯穿孔311呈导通设置关闭第二减速电机305，该深度的水体会涌入采样防护内筒308内；

启动第二减速电机305，使得采样防护内筒308转动，通过采样防护内筒308侧壁遮住定向贯穿孔314，使得顶起凸块312与弧形槽302滑动，使得采样防护内筒308在顶起凸块312的挤压下往下移动，使得采样防护内筒308往下移动，使得定位同步块307与定位贯穿槽313分离，则采样防护内筒308不再转动，而顶升活塞310在驱动螺纹杆309、限位槽315和限位块316的作用下具有向上的举升力，使得顶升活塞310推到采样贯穿孔311上方位置，避免水体从采样防护内筒308与采样防护外筒300之间的缝隙位置泄漏；

启动第一减速电机25，使得收卷调节辊21反向转动，通过收卷调节辊21转动将提起钢丝26收卷，使得水体采样机构3往上提，通过采样无人机主体1带动水体采样机构3移动到指定的地点，降下采样无人机主体1，将水体采样机构3外侧冲洗干净，放入水体收集盆中，启动第二减速电机305，顶升活塞310和驱动螺纹杆309反向转动，使得顶起凸块312转动到调节块301远离弧形槽302一侧位置，（在此过程中顶起凸块312失去弧形槽302的限位，使得顶升活塞310和采样防护内筒308转动，在此过程中采样防护内筒308在复位弹簧361和顶部滑板362的作用下往上顶，使得定位同步块307与定位贯穿槽313重新卡合），顶起凸块312遇到调节块301阻挡时，顶升活塞310往下移动，移动到限位槽315位置时，反向转动第二减速电机305，使得顶升活塞310和采样防护内筒308再次反向转动，使得采样贯穿孔311与定向贯穿孔314呈贯穿设置，排出采样的水体即可，使得即可完成采样。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种污染水体采样用无人机，包括采样无人机主体（1），其特征在于：所述采样无人机主体（1）下表面位于支撑腿内侧位置安装有采样调节机构（2），所述采样调节机构（2）位置设置有水体采样机构（3）；

所述水体采样机构（3）包括采样防护外筒（300），所述采样防护外筒（300）内壁靠近下方位置转动连接有采样防护内筒（308），所述采样防护外筒（300）内壁位于采样防护内筒（308）下方位置固定连接有底部隔板（303），所述底部隔板（303）与采样防护内筒（308）之间设置有复位顶起机构（306），所述采样防护内筒（308）内壁位置滑动连接有顶升活塞（310）；

所述底部隔板（303）和采样防护内筒（308）底部位置贯穿设置有驱动螺纹杆（309），且驱动螺纹杆（309）与顶升活塞（310）表面中心位置贯穿螺纹连接，所述驱动螺纹杆（309）与采样防护外筒（300）内顶壁中心位置转动连接，所述采样防护内筒（308）顶部和采样防护外筒（300）内壁位置之间设置有离合调节机构；

所述采样防护内筒（308）外壁位置贯穿开设有采样贯穿孔（311），所述采样防护外筒（300）外壁与采样贯穿孔（311）同一水平线位置贯穿开设有定向贯穿孔（314），所述采样防护内筒（308）外壁位于采样贯穿孔（311）上方位置的部分与采样防护外筒（300）内壁之间设置有防漏密封垫。

2.根据权利要求1所述的一种污染水体采样用无人机，其特征在于，所述离合调节机构包括调节块（301）和顶起凸块（312），所述采样贯穿孔（311）正上方位置固定连接有顶起凸块（312），所述顶起凸块（312）上表面位置呈圆弧形设置，所述调节块（301）与采样防护外筒（300）内壁固定连接，并位于采样防护内筒（308）上方位置，且调节块（301）与定向贯穿孔（314）呈对称设置，所述调节块（301）表面位置设置有圆弧形设置的弧形槽（302），所述顶起凸块（312）与调节块（301）位置的弧形槽（302）呈滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种污染水体采样用无人机，其特征在于，所述采样防护内筒（308）底部位于驱动螺纹杆（309）两侧位置贯穿开设有两个对称设置的定位贯穿槽（313），所述驱动螺纹杆（309）外壁位于两个定位贯穿槽（313）位置固定连接有两个对称设置的定位同步块（307），所述定位同步块（307）与对应位置的定位贯穿槽（313）呈贯穿滑动连接，所述采样防护内筒（308）内壁开设有两个对称设置的限位槽（315），所述顶升活塞（310）两侧位置固定连接有两个对称设置的限位块（316），且限位块（316）与限位槽（315）内壁滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种污染水体采样用无人机，其特征在于，所述底部隔板（303）下表面中部位置通过支撑架固定连接有第二减速电机（305），所述第二减速电机（305）驱动端与驱动螺纹杆（309）固定连接，所述采样防护外筒（300）下表面中部位置固定连接有锥形减压块（304）。

5.根据权利要求1所述的一种污染水体采样用无人机，其特征在于，所述复位顶起机构（306）包括底部定位板（360），所述底部定位板（360）与底部隔板（303）上表面固定连接，所述底部定位板（360）上方位置设置有顶部滑板（362），所述顶部滑板（362）上表面中心位置镶嵌转动连接有滑动滚珠（363），所述滑动滚珠（363）与采样防护内筒（308）下表面滚动连接。

6.根据权利要求5所述的一种污染水体采样用无人机，其特征在于，所述底部定位板（360）与顶部滑板（362）之间固定连接有若干均匀分布的复位弹簧（361）。

7.根据权利要求1所述的一种污染水体采样用无人机，其特征在于：所述采样调节机构（2）包括固定连接架（20），所述固定连接架（20）与采样无人机主体（1）下表面固定连接，所述固定连接架（20）内侧位置转动连接有收卷调节辊（21），所述收卷调节辊（21）外壁位置缠绕有提起钢丝（26），所述固定连接架（20）内侧位于收卷调节辊（21）下方位置固定连接有限位支撑架（23），所述限位支撑架（23）表面中心位置贯穿开设有贯穿槽孔（22），所述贯穿槽孔（22）内壁位置转动连接有定位滑轮（24）。

8.根据权利要求7所述的一种污染水体采样用无人机，其特征在于，所述提起钢丝（26）线端位置与采样防护外筒（300）上表面中心位置固定连接，所述固定连接架（20）任意一侧中部位置通过固定架固定连接有第一减速电机（25），所述第一减速电机（25）驱动端与收卷调节辊（21）的转轴固定连接。