一种水质采样无人机制造技术

本发明专利技术涉及水质采集领域，具体是一种水质采样无人机，包括机身、驱动装置、水样采集装置和电路板安装盒，其中在电路板安装盒内设有多个控制单元，在机身上设有多个传感器，所述多个控制单元和多个传感器分别构成了飞行控制装置和导航装置，所述驱动装置和水样采集装置即通过所述飞行控制装置控制启停；所述水样采集装置包括采水装置、主体支架、分水装置和水体采集控制器，其中分水装置设有分水机构和塑料瓶,采水装置通过水管与分水装置上的分水机构相连,采集的水样通过采水装置作用进入到分水机构中，并通过分水机构作用进入用于承装该水样的塑料瓶中。本发明专利技术覆盖范围广、机动性强，能够满足大范围巡察及水质采集的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种水质采样无人机
本专利技术涉及水样采集领域，具体是一种水质采样无人机。
技术介绍
目前我国水资源污染情况严重，水污染防治工作迫在眉睫，而高效全面的获取水质信息是水污染防治工作的先决条件，水质采样工作则是获取水质信息的关键环节，目前水质采样通常采用人工采样和自动采样的方式，它们都具有各自的局限性，主要表现在：(1)对于大范围水域的动态采集来说，江河、湖泊、沿海等大范围水域的水样采集单纯使用人工方式效率低下，自动采集通常只能采集固定点的水样情况，不具备随机动态性；(2)对于污染严重或突发化学品泄露的水域，环境恶劣，存在有毒有害物质或气体，人工采集具有极大的危险性，传统方式很难采集；(3)对于复杂环境的水域，如沼泽、湿地或有害藻类聚集区域等，采用无人船或人工划船的方法都很难到达指定区域，无法完成采集工作。无人直升机作业覆盖范围广、机动性强，能够满足大范围巡察的需要，同时具备无人化操作的特点，能够深入危险区域代替人的作业，另外，由于采用飞行方式进入作业区域，水面环境影响非常小，适合进入船只难以到达的区域作业。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水质采样无人机,覆盖范围广、机动性强，能够满足大范围巡察及水质采集的需要，能够深入危险区域或复杂水域作业。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种水质采样无人机，包括机身、驱动装置、水样采集装置和电路板安装盒，其中驱动装置和电路板安装盒安装在机身的机架上，水样采集装置安装在机身的起落架上；在电路板安装盒内设有多个控制单元，在机身上设有多个传感器，所述多个控制单元和多个传感器分别构成了飞行控制装置和导航装置，所述驱动装置和水样采集装置即通过所述飞行控制装置控制启停。所述水样采集装置包括采水装置、主体支架、分水装置和水体采集控制器，采水装置、分水装置和水体采集控制器均安装在所述主体支架上，其中分水装置设有分水机构和承装水样的塑料瓶,采水装置通过水管与所述分水装置上的分水机构相连,所述采水装置和分水机构通过所述水体采集控制器控制启停，采集的水样通过采水装置作用进入到所述分水机构中，并通过所述分水机构作用进入用于承装该水样的塑料瓶中。所述采水装置包括放管机构、蠕动泵、流量传感器和吸水管，所述吸水管与蠕动泵的进水口相连，且所述吸水管在装置未工作时缠绕在所述放管机构上，所述蠕动泵通过水管与所述分水装置的分水机构相连，且所述蠕动泵与分水装置的分水机构相连的管路上设有流量传感器。所述放管机构包括放管舵机、铝管、铁环和绳子，所述放管舵机的转盘上套有铁环，所述铁环通过绳子与设置于该放管舵机下方的铝管的一端相连，所述铝管的另一端与一个固设于主体支架上的短吊杆铰接，所述吸水管在装置未工作时即缠绕在所述铝管上，在吸水管远离所述蠕动泵的一端设有一个重锤。所述分水装置的分水机构包括内环、外环和分水舵机，其中外环安装在主体支架上，内环可转动地设置于所述外环中，且所述内环与设置于外环下方的分水舵机相连；所述内环上设有互相连通的进水孔和出水孔，所述外环的侧壁上均布有多个分水孔，用于排水的排水管通过管接头与其中一个分水孔相连，伸入到各个塑料瓶中的水管分别通过管接头与其他分水孔依次一一相连，所述内环上的出水孔在采集水样时通过所述分水舵机作用与外环上与塑料瓶相通的任一分水孔对接。所述主体支架底端设有放置塑料瓶的底盘，所述底盘通过长吊杆安装在主体支架上，在底盘的上方设有对塑料瓶起限位作用的上撑板和下撑板，在长吊杆上设有可沿所述长吊杆上下滑动的滑动铝环，所述长吊杆的中部设有定位孔，所述滑动铝环通过别针别入所述长吊杆中部的定位孔中限定位置。所述水体采集控制器与所述飞行控制装置相连，且所述水体采集控制器上设有用于采集采样点环境信息的温湿度传感器。所述电路板安装盒中设有中央控制管理单元、无线通信单元、遥控信号接收器、导航数据处理单元和气压高度计，在所述电路板安装盒上侧设有惯性导航传感器，在与机架相连的机尾上安装有GPS卫星定位传感器，所述中央控制管理单元、无线通信单元和遥控信号接收器构成了所述飞行控制装置，所述导航数据处理单元、GPS卫星定位传感器、惯性导航传感器及气压高度计构成了所述导航装置，且所述导航装置中的导航数据处理单元与所述飞行控制装置中的中央控制管理单元相连，驱动装置和水样采集装置均通过所述中央控制管理单元控制启停。所述机架前侧设有一个支梁，在该支梁上安装有一个定高传感器，所述定高传感器与所述中央控制管理单元相连。所述驱动装置包括发动机、传动机构、主螺旋桨和尾螺旋桨，所述传动机构包括第一同步带传动机构、齿轮箱和第二同步带传动机构，其中齿轮箱包括输入齿轮轴、传动齿轮、输出轴和输出齿轮轴，所述输入齿轮轴、传动齿轮和输出齿轮轴依次啮合，与主螺旋桨相连的输出轴与所述传动齿轮固连；发动机通过第一同步带传动机构与齿轮箱的输入齿轮轴相连，齿轮箱的输出齿轮轴通过第二同步带传动机构与尾螺旋桨相连，所述发动机与所述飞行控制装置相连，在机架的上侧安装有用于控制主螺旋桨的主螺旋桨舵机，在与机架相连的机尾的末端安装有用于控制尾螺旋桨的尾螺旋桨舵机。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术在采样过程中较传统方法作业覆盖范围更广、机动性更强，同时具备无人化操作的特点，能够深入危险区域代替人的作业。2、本专利技术由于采用飞行方式进入作业区域，受水面环境影响非常小，适合进入船只难以到达的区域作业。3、本专利技术中的水质采集装置自动化程度高，包括多个水样存储瓶，且可扩展，因此无人机可一次飞行完成多点采集。该方法更加科学合理，节省人力、物力，可在很大程度上提高工作效率。附图说明图1为本专利技术结构示意图，图2为图1中本专利技术的左视图，图3为图1中传动机构的结构示意图，图4为图1中水质采样装置的结构示意图，图5为图4中主体支架的结构示意图，图6为图4中采水装置的结构示意图，图7为图4中分水装置的结构示意图，图8为图7中内环和外环的结构示意图。其中，1为发动机，2为传动机构，3为定高传感器，4为机架，5为GPS卫星定位传感器，6为尾螺旋桨，7为尾螺旋桨舵机，8为水样采集装置，9为起落架，10为主螺旋桨，11为主螺旋桨舵机，12为惯性导航传感器，13为电路板安装盒，14为第一同步带传动机构，15为输入齿轮轴，16为齿轮箱，17为输出轴，18为输出齿轮轴，19为第二同步带传动机构，20为采水装置，21为主体支架，22为分水装置，23为安装块，24为水体采集控制器，25为温湿度传感器，26为塑料瓶，27为后铝板，28为弓形件，29为副梁，30为前铝板，31为长吊杆，32为滑动铝环，33为别针，34为上撑板，35为底盘，36为下撑板，37为长撑板支杆，38为短撑板支杆，39为流量传感器，40为蠕动泵，41为放管舵机，42为铁环，43为绳子，44为铝管，45为吸水管，46为短吊杆，47为内环，48为外环，49为分水舵机，50为进水孔，51为出水孔，52为分水孔，53为传动齿轮，54为机尾，55为支梁。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1～2所示，本专利技术包括机身、驱动装置、水样采集装置8和电路板安装盒13，其中机身包括机架4、起落架9和机尾54，驱动装置和电路板安装盒13安装在机架4上，起落架9安装在所述机架4的下侧，水样采集装置8安装在所述起落本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水质采样无人机，其特征在于：包括机身、驱动装置、水样采集装置(8)和电路板安装盒(13)，其中驱动装置和电路板安装盒(13)安装在机身的机架(4)上，水样采集装置(8)安装在机身的起落架(9)上；在电路板安装盒(13)内设有多个控制单元，在机身上设有多个传感器，所述多个控制单元和多个传感器分别构成了飞行控制装置和导航装置，所述驱动装置和水样采集装置(8)即通过所述飞行控制装置控制启停。

【技术特征摘要】
1.一种水质采样无人机，其特征在于：包括机身、驱动装置、水样采集装置(8)和电路板安装盒(13)，其中驱动装置和电路板安装盒(13)安装在机身的机架(4)上，水样采集装置(8)安装在机身的起落架(9)上；在电路板安装盒(13)内设有多个控制单元，在机身上设有多个传感器，所述多个控制单元和多个传感器分别构成了飞行控制装置和导航装置，所述驱动装置和水样采集装置(8)即通过所述飞行控制装置控制启停；所述水样采集装置(8)包括采水装置(20)、主体支架(21)、分水装置(22)和水体采集控制器(24)，采水装置(20)、分水装置(22)和水体采集控制器(24)均安装在所述主体支架(21)上，其中分水装置(22)设有分水机构和承装水样的塑料瓶(26),采水装置(20)通过水管与所述分水装置(22)上的分水机构相连,所述采水装置(20)和分水机构通过所述水体采集控制器(24)控制启停，采集的水样通过采水装置(20)作用进入到所述分水机构中，并通过所述分水机构作用进入用于承装该水样的塑料瓶(26)中。2.根据权利要求1所述的水质采样无人机，其特征在于：所述采水装置(20)包括放管机构、蠕动泵(40)、流量传感器(39)和吸水管(45)，所述吸水管(45)与蠕动泵(40)的进水口相连，且所述吸水管(45)在装置未工作时缠绕在所述放管机构上，所述蠕动泵(40)通过水管与所述分水装置(22)的分水机构相连，且所述蠕动泵(40)与分水装置(22)的分水机构相连的管路上设有流量传感器(39)。3.根据权利要求2所述的水质采样无人机，其特征在于：所述放管机构包括放管舵机(41)、铝管(44)、铁环(42)和绳子(43)，所述放管舵机(41)的转盘上套有铁环(42)，所述铁环(42)通过绳子(43)与设置于该放管舵机(41)下方的铝管(44)的一端相连，所述铝管(44)的另一端与一个固设于主体支架(21)上的短吊杆(46)铰接，所述吸水管(45)在装置未工作时即缠绕在所述铝管(44)上，在吸水管(45)远离所述蠕动泵(40)的一端设有一个重锤。4.根据权利要求1所述的水质采样无人机，其特征在于：所述分水装置(22)的分水机构包括内环(47)、外环(48)和分水舵机(49)，其中外环(48)安装在主体支架(21)上，内环(47)可转动地设置于所述外环(48)中，且所述内环(47)与设置于外环(48)下方的分水舵机(49)相连；所述内环(47)上设有互相连通的进水孔(50)和出水孔(51)，所述外环(48)的侧壁上均布有多个分水孔(52)，用于排水的排水管通过管接头与其中一个分水孔(52)相连，伸入到各个塑料瓶(26)中的水管分别通过管接头与其他分水孔(52)依次一一相连，所述内环(47)上的出水孔(51)在采集水样时通过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建达，齐俊桐，马立新，宋大雷，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21