【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下采样装置领域，具体涉及一种高坝深库的采样移动平台、高坝深库样本的采集方法。
技术介绍
1、高坝深库的水体和沉积物采样在多个学科领域中具有深远的影响，这包括水力学、水利工程、地球科学、环境科学和生态学等。如何能在原地、真实地获取水体和沉积物的样本，特别是在关键微区的复杂物质地球化学过程中，这项技术的突破一直是技术难题。
2、高坝深库受到多种因素的影响，包括地形、水文水力学过程以及人为活动等，这些因素会导致水体的物理和化学性质在垂直方向上产生显著的变化。因此，能够精准捕捉分层水体温/氧跃层以及沉积物-水边界层附近的物理、生物和化学参数的垂直分布特征，对于理解这些变化及其对环境和生态系统的影响至关重要。这需要在采集水样时尽可能做到无扰动或微扰动，以保证后续水质分析的准确性。
3、尽管目前存在多种分层水样采集装置，但对于高坝深库，特别是沉积物-水界面超饱和样本的采集，还没有一种成熟的技术或产品。传统的采样方法存在许多问题，例如扰动水体、样本掺混、采样深度偏差、采样效率低下以及采集过程中的高风险等。虽然自动采样器已经出现，但它们也存在着能耗大、操作困难以及采样风险高等问题。如公开号为cn107290182a的中国专利公开了一种基于注射器的分层水样自动采集器，所述采集器包括框架机构及触发机构，所述分层水样自动采集器还包括注射器；所述注射器包括卡设在所述上连接平台上的注射器活塞及位于所述中间平板下方的注射器筒体。该专利技术采用注射器作为采水容器，减小了成本及质量，且适用于需要分析水样中金属浓度的场合。
4、因此，如何提供一种适用于高坝深库的采样装置及采样方法是目前本领域的研究热点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高坝深库的采样移动平台以及一种高坝深库的样本采集方法，实现高效的水样采集、对垂直分层水体的无扰动采集、减少能耗、操作简易和提升安全性。
2、本专利技术提供如下技术方案：
3、一种高坝深库的采样移动平台，所述采样移动平台包括：主舱体，以及安装在主舱体上的推进系统、声纳系统、照明摄像系统、采样系统和浮力装置；
4、所述推进系统包括两个侧翼推进器和一个尾部推进器，侧翼推进器布设在采样移动平台的两侧，尾部推进器位于采样移动平台的尾部；
5、所述声纳系统包括多普勒测速仪、扫描声纳、测距声纳和图像声纳；
6、所述照明摄像系统包括安装在采样移动平台两侧的水下照明灯和水下摄像头；
7、所述采样系统包括沉积物采集装置和采水装置，沉积物采集装置位于整个采样移动平台的前方，采水装置位于整个采样移动平台的底部中间位置；
8、所述浮力装置包括浮力材料，布置在采样移动平台内部，为移动采样平台提供整体浮力。
9、进一步的，所述主舱体由外壳和金属框架组成，所有零件安装在金属框架上，外壳设计成流线型，减少了水下航行的阻力。
10、其中，推进系统中的侧翼推进器可以实现整个装置的上下移动，并且可以使整个装置在水中保持平衡；推进系统中的尾部推进器控制整个装置的前后移动。
11、其中，多普勒测速仪是用来测量装置相对于水底速度的声纳设备，可以实现整个装置的水下自主导航；扫描声纳、测距声纳和图像声纳可同时向装置周围的各个方向发生超声波，超声波触碰到物体后返回，扫描声纳、测距声纳和图像声纳通过检测回波来检测装置周围的环境，三个声纳同时工作保证了整个装置在水中航行的安全性，并且方便装置航行到指定区域采集样品。
12、其中，所述照明摄像系统声纳系统共同使用方便于在水上检测装置所处的环境。
13、进一步的，所述沉积物采集装置包括底座、沉积物采集管、伸缩装置和电机；底座安装在主舱体的金属框架上(可以旋转)；伸缩装置通过轴承与底座连接，沉积物采集管通过轴承与伸缩装置连接；在沉积物采集管工作时，底座与伸缩装置联合作用，实现了沉积物采集管的多轴运动；通过电机控制沉积物采集管的前后伸缩与旋转。
14、进一步的，所述采水装置包括推杆、采样管、齿轮、丝杆和电机；工作时，电机带动齿轮转动，齿轮带动丝杆转动，丝杆转动使得推杆和采样管在垂直方向运动，实现高坝深库采水。
15、进一步的，所述采样系统包括一个沉积物采集装置和两个采水装置，每个采水装置包括四个采样管。采用多个采样管，降低了采水时样本的误差，有效地满足了对于高坝深库水体样本的研究。
16、进一步的，所述采样管采用真空负压方式进行密封。当采样完成进行回收时，不会因为封闭不严而导致样品泄漏，有效的保障了高坝深库采水样品的真实性。
17、进一步的，所述采样移动平台包括控制推进系统、声纳系统、照明摄像系统、采样系统和浮力装置的控制舱。
18、进一步的，所述浮力装置主要由浮力材料组成，其是一种低密度、高强度的复合材料，具有密度小，浮力大、抗压强度高、吸水率低且稳定等特点，保证了整个装置所需要的浮力，提高了整个装置的有效载荷，减少了装置的外形尺寸，使采样过程更加安全高效。
19、进一步的，所述采样移动平台包括电池仓。为整个装置提供电力，是整个装置的动力来源。如为整个推进系统提供动力。
20、进一步的，所述采样移动平台包括水上智能操作界面，与控制舱连接。所述水上智能操作界面有效地实现了采样过程中的智能化设置、可视化控制及高效精准于一体的原位采集，进一步提高人工智能技术在本专利技术中的作用，增强采样装置的鲁棒性。为采样移动平台配备水上智能操作界面，实现一体化人工智能系统。
21、本专利技术还提供了一种高坝深库样本的采集方法，所述采集方法包括以下步骤：
22、s1、将高坝深库的采样移动平台投入指定地点，由水上智能操作界面控制采样移动平台航行到拟采样的区域，通过两个侧翼推进器实现下潜，通过尾部推进器实现前后航行；
23、s2、在航行过程中，由多普勒测速仪来监控航行速度，扫描声纳、测距声纳、图像声纳以及照明摄像系统协同工作，将采样移动平台所处环境呈现在水上智能操作界面上，保证航行的安全性；
24、s3、待采样移动平台航行到指定区域后，由控制舱控制采样系统进行样本采集，采集高坝水库沉积物时，电机控制沉积物采集管的旋转以及前后伸缩，将沉积物采集管插入沉积物后再抽出，实现高坝深库沉积物的采集；
25、s4、采集高坝深库水体样本时，电机带动齿轮旋转，齿轮带动丝杆旋本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述采样移动平台包括：主舱体，以及安装在主舱体上的推进系统、声纳系统、照明摄像系统、采样系统和浮力装置；
2.根据权利要求1所述的高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述沉积物采集装置包括底座、沉积物采集管、伸缩装置和电机；底座安装在主舱体的金属框架上；伸缩装置通过轴承与底座连接，沉积物采集管通过轴承与伸缩装置连接；在沉积物采集管工作时，底座与伸缩装置联合作用，实现了沉积物采集管的多轴运动；通过电机控制沉积物采集管的前后伸缩与旋转。
3.根据权利要求1所述的高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述采水装置包括推杆、采样管、齿轮、丝杆和电机；工作时，电机带动齿轮转动，齿轮带动丝杆转动，丝杆转动使得推杆和采样管在垂直方向运动，实现高坝深库采水。
4.根据权利要求1所述的高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述采样系统包括一个沉积物采集装置和两个采水装置，每个采水装置包括四个采样管。
5.根据权利要求4所述的高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述采样管采用真空负压方式进行密封。
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7.根据权利要求1所述的高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述采样移动平台包括电池仓。
8.根据权利要求1所述的高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述采样移动平台包括水上智能操作界面，与控制舱连接。
9.一种高坝深库样本的采集方法，其特征在于，所述采集方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述采样移动平台包括：主舱体，以及安装在主舱体上的推进系统、声纳系统、照明摄像系统、采样系统和浮力装置；
2.根据权利要求1所述的高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述沉积物采集装置包括底座、沉积物采集管、伸缩装置和电机；底座安装在主舱体的金属框架上；伸缩装置通过轴承与底座连接，沉积物采集管通过轴承与伸缩装置连接；在沉积物采集管工作时，底座与伸缩装置联合作用，实现了沉积物采集管的多轴运动；通过电机控制沉积物采集管的前后伸缩与旋转。
3.根据权利要求1所述的高坝深库的采样移动平台，其特征在于，所述采水装置包括推杆、采样管、齿轮、丝杆和电机；工作时，电机带动齿轮转动，齿轮带动丝杆转动，丝杆转动使得推杆和采样管在垂直方向运动，实现高坝深库采水。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李铁风，阮东瑞，王海俊，干乐天，王哲，王青青，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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