CN212363791U - 用于感潮河道水样分层采样无人船装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于感潮河道水样分层采样无人船装置，包括船体；驱动模块，设置于船体的后端部；采样模块，包括采样收放机构、样液收集容器、刚性伸缩采样管道以及采样缆管，刚性伸缩采样管道设置在船体的底部并可在第一预设方向上自由伸缩，采样缆管包括相对的第一端和第二端，第一端伸入至刚性伸缩采样管道内并用于收集水样，第一端连接有重力锤，第二端卷绕在采样收放机构，并与样液收集容器连通，采样收放机构通过收放采样缆管实现第一端在第一预设方向上的移动。由于该刚性伸缩采样管道具有较好的刚度且可在第一预设方向上自由伸缩，确保了采样缆管在船体下方时刻保持垂直状态，即使存在较大流速的水流，也能做到精准定位采样水层。

Description

用于感潮河道水样分层采样无人船装置

技术领域

本实用新型涉及离岸水质采样技术领域，特别涉及一种用于感潮河道水样分层采样无人船装置。

背景技术

现有的离岸水质采样方式有两种：一种是传统的纯手动操作，通过船只到达采样位置，然后手动将采样器下沉到相应指定深度，进行水质采样。该方式存在的缺点为效率低、无法精准定位到准确的水层(水流流速较大时采样器和人的位置的连线与竖直方向会有一定的偏角，从而导致现场无法根据下放的缆绳长度来计算所采水样的水深)、采样过程存在一定的人身安全风险(现场水流流速对采样器有一定的作用力，流速越大作用力越大)。另一种方式是近年兴起的通过无人船、无人机设备塔载相应的采样器进行采样，这类方式虽然提高了效率，也避免了人身安全的风险，但是仍存在较大流速水流下无法精准定位采样水层的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于感潮河道水样分层采样无人船装置，能够解决水体分层采样的垂向定位不精确的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种用于感潮河道水样分层采样无人船装置，包括：

船体；

驱动模块，设置于所述船体的后端部并用于驱动所述船体；

采样模块，包括采样收放机构、样液收集容器、刚性伸缩采样管道以及采样缆管，所述刚性伸缩采样管道设置在所述船体的底部并可在第一预设方向上自由伸缩，所述采样缆管包括相对的第一端和第二端，所述第一端伸入至所述刚性伸缩采样管道内并用于收集水样，所述第一端连接有重力锤，所述第二端卷绕在所述采样收放机构，并与所述样液收集容器连通，所述采样收放机构通过收放所述采样缆管实现所述第一端在第一预设方向上的移动。

有益效果：采样缆管设置在刚性伸缩采样管道内，在采样收放机构的卷绕以及重力锤的重力作用下，可实现采样缆管在任意深度的水样采取。由于该刚性伸缩采样管道具有较好的刚度且可在第一预设方向上自由伸缩，确保了采样缆管在船体下方时刻保持垂直状态，即使存在较大流速的水流，也能做到精准定位采样水层。

进一步地，所述用于感潮河道水样分层采样无人船装置还包括控制模块，所述控制模块包括第一摄像头和信息接收终端，所述采样收放机构包括设置在所述船体上的定滑轮，所述采样缆管绕经所述定滑轮，所述定滑轮配置有用于计算通过缆管长度的刻度盘，所述第一摄像头与所述刻度盘正对设置。

进一步地，所述控制模块还包括用于拍摄环境的第二摄像头。

进一步地，所述控制模块还包括GPS定位装置。

进一步地，所述控制模块与所述驱动模块通讯连接。

进一步地，所述刚性伸缩采样管道包括若干个首尾相连的刚性管道单元，相邻的刚性管道单元之间相互嵌套，所述重力锤连接在所述刚性伸缩采样管道的伸缩末端。

进一步地，位于所述刚性伸缩采样管道的伸缩末端的刚性管道单元上开设有底部采样孔。

进一步地，位于所述刚性伸缩采样管道内的部分采样缆管包括钢丝绳、捆绑线以及采样管，所述捆绑线将所述钢丝绳以及采样管捆绑成一体，所述采样管由硬质材料制成。

进一步地，所述样液收集容器包括分流控制器以及若干个与所述分流控制器并联设置的收集单元。

进一步地，所述分流控制器设置有弃水口。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明：

图1为本实用新型实施例一种用于感潮河道水样分层采样无人船装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中采样缆管的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，本实用新型实施例一种用于感潮河道水样分层采样无人船装置，该装置主要由船体1、驱动模块、采样模块以及控制模块12组成。

其中，驱动模块安装在船体1的后端部并提供动力以驱动船体1移动。驱动模块包括电池8、无刷电机9以及螺旋桨10。

采样模块主要用于采集不同深度的水样。采样模块包括采样收放机构7、样液收集容器、刚性伸缩采样管道2以及采样缆管18，刚性伸缩采样管道2安装在船体1的底部并可在第一预设方向上自由伸缩。具体地，刚性伸缩采样管道2包括若干个首尾相连的刚性管道单元，相邻的刚性管道单元之间相互嵌套。第一预设方向理解为指向船体1底部向下，刚性伸缩采样管道2安装成竖直向下，进而使得刚性伸缩采样管道2能够通过自身的重力实现指向船体1下方伸长。

采样缆管18包括相对的第一端和第二端，第一端伸入至刚性伸缩采样管道2内并用于收集水样，第一端连接有重力锤4，重力锤4连接在刚性伸缩采样管道2的伸缩末端。第二端卷绕在采样收放机构7，并与样液收集容器连通，采样收放机构7通过收放采样缆管18实现第一端在第一预设方向上的移动。重力锤4提供重力，确保采样缆管18能够下放至所需的深度，当需要提升采样缆管18的高度时，启动采样收放机构7，提升重力锤4，同时实现刚性伸缩采样管道2的收缩。

刚性管道单元为刚性较强的不透钢管，相邻的刚性管道单元之间的接头处内外设置有卡箍，保证不会脱落，刚性伸缩采样管道2是保证采样器具垂直下放而不至被感潮河段较大的流速作用而偏离的关键。

采样缆管18设置在刚性伸缩采样管道2内，在采样收放机构7的卷绕以及重力锤4的重力作用下，可实现采样缆管18在任意深度的水样采取。由于该刚性伸缩采样管道2具有较好的刚度且可在第一预设方向上自由伸缩，确保了采样缆管18在船体1下方时刻保持垂直状态，即使存在较大流速的水流，也能做到精准定位采样水层。

同时，位于刚性伸缩采样管道2的伸缩末端的刚性管道单元上开设有底部采样孔3。采样缆管18的第一端设置有采样进水口5，底部采样孔3跟随刚性伸缩采样管道2适应性移动，便于实现不同水层的采样。

进一步地，用于感潮河道水样分层采样无人船装置还包括控制模块12，控制模块12包括第一摄像头15和信息接收终端，采样收放机构7包括设置在船体1上的定滑轮16，定滑轮16通过龙门架17固定安装在船体1上。采样缆管18绕经定滑轮16，定滑轮16配置有用于计算通过缆管长度的刻度盘19，第一摄像头15与刻度盘19正对设置。通过观察刻度盘19可以快速将采样进水口5下放到所需水深处，实现精准层次的采水。

带刻度盘19的定滑轮16是一种可以通过滑轮转动角度来机械地记录通过滑轮的采样缆管18的长度，刻度盘19上能显示记录的采样缆管18的长度，通过第一摄像头15可以将实时的数据传输至岸上的信息接收终端，以便实现对采样缆管18下方深度的实时控制。

进一步地，控制模块12还包括用于拍摄环境的第二摄像头20。第二摄像头20主要充当该装置的视觉系统，在采样无人船到达采样位置途中及采样位置处，可通过视频传送实现信息接收终端对现场情况的观察。

进一步地，控制模块12还包括GPS定位装置，并且控制模块12与驱动模块通讯连接。控制模块12可以实现船体1定位、动力控制以及视频采集等控制功能。具体地，GPS定位装置通过陀螺仪、加速传感器、惯性传感器、电子罗盘的数据，可以通过驱动模块自动修正因水流流动、风力作用等因素引起的无人船装置的偏移，使无人船达到稳定定点作用的功能，这对于感潮河道采样的定点非常关键，GPS定位数据可通过遥控天线11传输到岸上的信息接收终端。

进一步地，参照图2，位于刚性伸缩采样管道2内的部分采样缆管18包括钢丝绳182、捆绑线183以及采样管181，捆绑线183将钢丝绳182以及采样管181捆绑成一体，采样管181由硬质材料制成。

采样缆管18由钢丝绳183和采样管181捆绑组成。优选地，采样管181为PE管，具有韧性好、耐冲击强度高的特性。重物直接压过PE管，不会导致管道破烈。采样缆管18具备的强度能保证在取水器具下放和采样过程中不会受水流冲击影响。

进一步地，样液收集容器包括分流控制器以及若干个与分流控制器并联设置的收集单元6。具体地，分流控制器为电磁采样分流控制器14。水样通过采样水泵13进行抽取，水样抽取后进入电磁采样分流控制器14，电磁采样分流控制器14内部设置了管道阀门控制单元和电磁流量传感器，可以实现将所采水样分别输入到不同的收集单元6中，并且实现水量计量控制。

进一步地，分流控制器设置有弃水口21，便于排除最先抽取的水样。

本分层采样无人船装置采样过程如下：

1、使用该装置前先进行系统性检查，确保机器运转正常、样液收集容器干净、刻度盘19校准到0m水深等；通过岸上信息接收端将无人船装置移动至指定位置，在移动过程中可通过第二摄像头20观测周边环境，装置到达指定位置后开启自动定位模式，让无人船装置保持在指定位置。

2、控制采样收放机构7将水下的采样模块下放至河底(主要靠重力锤4作用)，当观察发现刻度盘19不再转动时，读取刻度盘19读数。通过读数明确采样位置水深，根据采样点水深确定采样具体深度后，再次启动采样收放机构7通过观察定滑轮16上的刻度盘19，将采样提升至相应采样深度，启动采样水泵13，抽取水样，通过电磁采样分流控制器14和弃水口21先放掉前2分钟的水样，再将水样注入相应的收集单元6，并记录流量，在流量达到收集单元6的容量时，关闭采样水泵13，重复以上步骤可采取不同水深处的水样；

3、水样采集完毕后，将水下采样模块提起，遥控无人船装置返回岸边，采样结束。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于，包括：

船体；

驱动模块，设置于所述船体的后端部并用于驱动所述船体；

采样模块，包括采样收放机构、样液收集容器、刚性伸缩采样管道以及采样缆管，所述刚性伸缩采样管道设置在所述船体的底部并可在第一预设方向上自由伸缩，所述采样缆管包括相对的第一端和第二端，所述第一端伸入至所述刚性伸缩采样管道内并用于收集水样，所述第一端连接有重力锤，所述第二端卷绕在所述采样收放机构，并与所述样液收集容器连通，所述采样收放机构通过收放所述采样缆管实现所述第一端在第一预设方向上的移动。

2.根据权利要求1所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：所述用于感潮河道水样分层采样无人船装置还包括控制模块，所述控制模块包括第一摄像头和信息接收终端，所述采样收放机构包括设置在所述船体上的定滑轮，所述采样缆管绕经所述定滑轮，所述定滑轮配置有用于计算通过缆管长度的刻度盘，所述第一摄像头与所述刻度盘正对设置。

3.根据权利要求2所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：所述控制模块还包括用于拍摄环境的第二摄像头。

4.根据权利要求3所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：所述控制模块还包括GPS定位装置。

5.根据权利要求4所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：所述控制模块与所述驱动模块通讯连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：所述刚性伸缩采样管道包括若干个首尾相连的刚性管道单元，相邻的刚性管道单元之间相互嵌套，所述重力锤连接在所述刚性伸缩采样管道的伸缩末端。

7.根据权利要求6所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：位于所述刚性伸缩采样管道的伸缩末端的刚性管道单元上开设有底部采样孔。

8.根据权利要求7所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：位于所述刚性伸缩采样管道内的部分采样缆管包括钢丝绳、捆绑线以及采样管，所述捆绑线将所述钢丝绳以及采样管捆绑成一体，所述采样管由硬质材料制成。

9.根据权利要求1至5任一项所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：所述样液收集容器包括分流控制器以及若干个与所述分流控制器并联设置的收集单元。

10.根据权利要求9所述的用于感潮河道水样分层采样无人船装置，其特征在于：所述分流控制器设置有弃水口。

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