CN207556924U - 一种基于无人机平台的水资源监测取样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于无人机平台的水资源监测取样装置，包括旋翼无人机，所述旋翼无人机的机体上设置有向四角延伸的翼臂，所述各翼臂的端部上方均设置有旋翼，各旋翼通过独立的驱动轴与一微型电机连接，微型电机通过控制线与机体内的控制器连接，控制器与一设置于机体内的飞行指令接收装置相连，还包括取水器，所述取水器通过微型电机固定在支架的一端，其中支架的另一端固定在翼臂上，所述微型电机可以使取水器进行180度的旋转，其中微型电机与控制器电连。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机技术，特别涉及一种基于无人机平台的水资源监测取样装置。
背景技术
我国淡水总资源的贫乏仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
我国现在面临着诸多问题，例如：加强工程科学调度，提高水资源保障水平，抓好水域岸线管理，促进水生态系统修复，水资源统一管理，推进水管理体制改革等等。
为了有效的进行对水资源的监测和管理，传统方法需要到实地进行考察，人为的用瓶装取样带回来再进行检验，这样的方式不仅耗时，而且监测不准确；还有很多情况下监测情况恶劣，工作人员难以靠近进行作业，因此如何提高取样效率、在恶劣环境下作业、同时对同一块湖泊中不同区域的水资源进行取样成为一个难题。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种基于无人机平台的水资源监测取样装置。
本实用新型的技术方案如下：
一种基于无人机平台的水资源监测取样装置，包括旋翼无人机，所述旋翼无人机的机体上设置有向四角延伸的翼臂，所述各翼臂的端部上方均设置有旋翼，各旋翼通过独立的驱动轴与一微型电机连接，微型电机通过控制线与机体内的控制器连接，控制器与一设置于机体内的飞行指令接收装置相连，所述无人机包括取水器，所述取水器通过微型电机固定在支架的一端，其中支架的另一端固定在翼臂上，所述微型电机可以使取水器进行180度的旋转，其中微型电机与控制器电连。
进一步的，所述取水器内部设有吸水管，所述取水器内部底端固定有一带有外螺纹驱动轴的电机，其外螺纹驱动轴穿过吸水管的端面与一带有内螺纹的橡胶活塞机械连接，所述橡胶活塞与吸水管内壁贴合，所述带有外螺纹驱动轴的电机与控制器电连。
进一步的，所述吸水管底端固定有滤网。
进一步的，还包括遥感装置，所述遥感装置包括分别设置于各翼臂的端部下方的遥感器，以及与各遥感器连接的遥感控制器以及信号发射装置。
进一步的，所述遥感器至少包括一高清数字照相机或摄像机，以及一多谱段相机，所述高清数字照相机或高清数字摄像机以及多谱段相机分别设置于成对角分布的两个翼臂的端部下方。
进一步的，所述遥感器还至少包括一微波雷达遥感器和/或红外遥感器。
进一步的，还包括一大容量数据存储器，所述数据存储器用于存储遥感器采集的数字信息。
进一步的，还包括地面控制系统，所述地面控制系统通过无线通讯系统向无人机发送控制无人机飞行路线和姿态的指令信号，以及控制遥感装置进行信号采集、存储或发送指令信号。
本实用新型的技术效果在于：
（1）本实用新型设有取水器，在无人机飞行过程中，飞机上的相机对周边环境进行三位构建模型后，根据地面台站的信号指令选取目标水域，无人机进行垂直升降的过程中用红外线和超声波传感器可以监测到与水面的距离，到达理想高度以后利用微型电机将取水器进行180度的旋转，进行取样，本实用新型在飞机进行环境探测的时候取水器附在支架上，减少飞行阻力，而且这样的方式取水相比采用悬挂式更稳定；
（2）本实用新型通过将遥感装置与旋翼无人机有机结合，利用无人机的轻巧、灵活的特点，以及无人机可以穿越、滞留在严重污染、危险等对人身安全、健康有威胁的环境空域，而且还克服了卫星遥感的长距离、大周期的缺陷，可以实时监测水质的现状和变化趋势；
（3）本实用新型利用旋翼无人机的向外延伸的翼臂，将不同的遥感器分别设置于翼臂端部下方，既避免了无人机机体对遥感器的监测范围的影响，又最大化的利用了旋翼无人机的结构特点，不会增加无人机机体的尺寸，遥感器设置于翼臂端部，还起到了配重的作用，可以改善无人机的重心分布，提高无人机的飞行稳定性。
附图说明
图1所示为本实用新型的结构示意图；
图2所示为本实用新型取水器的结构示意图。
1-机体，2-翼臂，3-旋翼，4-遥感器，5-支架，6-微型电机，7-取水器，8-带有外螺纹驱动轴的电机，9-吸水管，10-橡胶活塞，11-滤网。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1～2所示为本实用新型的结构示意图，一种基于无人机平台的水资源监测取样装置，包括旋翼无人机，所述旋翼无人机的机体1上设置有向四角延伸的翼臂2，所述各翼臂2的端部上方均设置有旋翼3，各旋翼3通过独立的驱动轴与一微型电机连接，并在微型电机的驱动下旋转，产生升力驱动无人机飞行，微型电机通过控制线与机体1内的控制器连接，控制器与一设置于机体内的飞行指令接收装置相连，还包括取水器7，所述取水器7通过微型电机6固定在支架5的一端，其中支架5的另一端固定在翼臂2上，所述微型电机6可以使取水器7进行180度的旋转，其中微型电机与控制器电连。这样在飞机进行环境探测的时候取水器附在支架上，减少飞行阻力，而且这样的方式取水相比采用悬挂式更稳定。
如图2所示，优选的，所述取水器7内部设有吸水管9，所述取水器7壳体内部底端固定有一带有外螺纹驱动轴的电机8，其外螺纹驱动轴穿过吸水管9的端面与一带有内螺纹的橡胶活塞10机械连接，所述橡胶活塞10与吸水管9内壁贴合，所述带有外螺纹驱动轴的电机8与控制器电连，所述吸水管9底端固定有滤网11。
优选的，还包括遥感装置，所述遥感装置包括分别设置于各翼臂2的端部下方的遥感器4，以及与各遥感器连接的遥感控制器以及信号发射装置。
优选的，所述遥感器4至少包括一高清数字照相机或摄像机，以及一多谱段相机，所述高清数字照相机或高清数字摄像机以及多谱段相机分别设置于成对角分布的两个翼臂2的端部下方。其中，在成对角分布的两个翼臂2的端部下方，分别设置有高清数字相机，利用相机拍摄的角度差，结合数字信号处理技术，可以实现三维立体造型。
所述遥感器4还至少包括一微波雷达遥感器和/或红外遥感器。
还包括一大容量数据存储器，所述数据存储器用于存储遥感器采集的数字信息。
还包括地面控制系统，所述地面控制通过无线通讯系统向无人机发送控制无人机飞行路线和姿态的指令信号，以及控制遥感装置进行信号采集、存储、发送的指令信号。在机体1内部分别设置有接受地面控制台站的飞行路线和飞行姿态指令信号的飞行指令接收装置，并经由飞行控制装置发送飞行指令给各旋翼3和相应的微型电机。
遥感控制器通过内置的信号接收器接收来自地面台站的信号指令，并通过遥感控制器发送指令控制各遥感器进行遥感探测，并将获得的遥感信号或存储或发送回地面台站进行数据处理，以便进行数据分析。
本实用新型的实现方式：在无人机飞行过程中，飞机上的相机对环境周边进行三位构建模型后，根据地面台站的信号指令选取目标水域，无人机进行垂直升降的过程中用红外线和超声波传感器可以监测到与水面的距离，到达理想高度以后利用微型电机将取水器进行180度的旋转，将取水器的开口朝下，这时取水器内部带有外螺纹驱动轴的电机启动带动橡胶活塞移动，橡胶活塞向上移动，使吸水管靠近水的一侧体积变大，压强变小，因此水就被吸入吸水管中，吸水管端部的滤网可以避免水域里的杂物阻挡水流流入，完成采样后，微型电机启动，将取水器旋转180度，转回原来的位置。
本实用新型通过将遥感装置与旋翼无人机有机结合，利用无人机的轻巧、灵活的特点，以及无人机可以穿越、滞留在严重污染、危险等对人身安全、健康有威胁的环境空域，而且还克服了卫星遥感的长距离、大周期的缺陷，可以实时监测水质的现状和变化趋势。
本实用新型利用旋翼无人机的向外延伸的翼臂，将不同的遥感器分别设置于翼臂端部下方，既避免了无人机机体对遥感器的监测范围的影响，又最大化的利用了旋翼无人机的结构特点，不会增加无人机机体的尺寸，遥感器设置于翼臂端部，还起到了配重的作用，可以改善无人机的重心分布，提高无人机的飞行稳定性。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本领域的技术人员而言，依据本实用新型的发明精神和实质，还可以做出其它的变形或改进，但这些不脱离本实用新型的发明精神和实质的变形或改进，均应涵盖于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于无人机平台的水资源监测取样装置，包括旋翼无人机，所述旋翼无人机的机体上设置有向四角延伸的翼臂，所述各翼臂的端部上方均设置有旋翼，各旋翼通过独立的驱动轴与一微型电机连接，微型电机通过控制线与机体内的控制器连接，控制器与一设置于机体内的飞行指令接收装置相连，其特征在于：所述无人机包括取水器，所述取水器通过微型电机固定在支架的一端，其中支架的另一端固定在翼臂上，所述微型电机可以使取水器进行180度的旋转，其中微型电机与控制器电连。
2.如权利要求1所述的基于无人机平台的水资源监测取样装置，其特征在于：所述取水器内部设有吸水管，所述取水器内部底端固定有一带有外螺纹驱动轴的电机，其外螺纹驱动轴穿过吸水管的端面与一带有内螺纹的橡胶活塞机械连接，所述橡胶活塞与吸水管内壁贴合，所述带有外螺纹驱动轴的电机与控制器电连。
3.如权利要求2所述的基于无人机平台的水资源监测取样装置，其特征在于：所述吸水管底端固定有滤网。
4.如权利要求1所述的基于无人机平台的水资源监测取样装置，其特征在于：还包括遥感装置，所述遥感装置包括分别设置于各翼臂的端部下方的遥感器，以及与各遥感器连接的遥感控制器以及信号发射装置。
5.如权利要求4所述的基于无人机平台的水资源监测取样装置，其特征在于：所述遥感器至少包括一高清数字照相机或摄像机，以及一多谱段相机，所述高清数字照相机或高清数字摄像机以及多谱段相机分别设置于成对角分布的两个翼臂的端部下方。
6.如权利要求5所述的基于无人机平台的水资源监测取样装置，其特征在于：所述遥感器还至少包括一微波雷达遥感器和/或红外遥感器。
7.如权利要求1~6任一项所述的基于无人机平台的水资源监测取样装置，其特征在于：还包括一大容量数据存储器，所述数据存储器用于存储遥感器采集的数字信息。
8.如权利要求7所述的基于无人机平台的水资源监测取样装置，其特征在于：还包括地面控制系统，所述地面控制系统通过无线通讯系统向无人机发送控制无人机飞行路线和姿态的指令信号，以及控制遥感装置进行信号采集、存储或发送指令信号。
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|---|---|---|---|---|
| CN109631860A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | 南京理工大学 | 基于无人机的水库生活垃圾监测方法及系统 |
| CN111207956A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 | 一种基于物联网的水体表面监控装置和方法 |
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| CN111207956A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 | 一种基于物联网的水体表面监控装置和方法 |
| CN111207956B (zh) * | 2020-01-16 | 2021-04-02 | 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 | 一种基于物联网的水体表面监控装置和方法 |
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