【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水质检测，更具体的说是涉及一种快速采样方法及系统。
技术介绍
1、水源是生命之源，物质、信息、能量传递的重要中介，是地球表面生物体生存的不可替代的资源。随着全球人口的急剧增长、工业的迅速发展，一方面人类对水资源的需求以惊人的速度扩大，另一方面日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源，而水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存。
2、因而，水质检测对控制水源污染、水资源保护和水资源健康，有着十分重要的意义，人们通常会对水源的质量进行定期或不定期的监视和测量，检测水中各种物质的含有量并进行记录，根据不同物质的种类、数量、危害性，判断物质指数是否超标。在水质分析中，绝大多数的污染物都是在现场采样后将样品送回化验室再进行分析测定，为了能够真实地反映水体的质量，除了采用精密的仪器和准确的分析技术之外，也要特别注意水样的采集与保存。
3、就现有技术而言，对水源进行采样时需要工作人员将采样设备按照相关规定投入待检测水源一定的深度进行水源收集，人工取样的方式会存在采样效率低、受环境影响等问题，样品的多样性不足，无法保证后续水质检测的准确性。因此，如何解决以上采样方式存在的不足，提高水质监测的自动化、精确化、信息化水平是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种快速采样方法及系统，解决了
技术介绍
存在的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种快速
4、确定待检验区域，并获取待检验区域内的采样点；
5、基于待检验区域及待检验区域内的采样点，规划无人机的最佳飞行路线；
6、将无人机按照最佳飞行路线飞行到采样点上方，并将搭载的采样箱投入水中，采集不同深度的水样；
7、将采样箱向上移动至无人机支架，操纵无人机返航，将不同深度的水样置入不同的取样试管内，完成水源采样。
8、可选的，确定待检验区域，具体包括以下步骤：
9、获取水源区域预设范围内的多光谱遥感影像或高光谱遥感影像，作为原始遥感影像数据；
10、对原始遥感影像数据进行辐射定标、大气校正、几何校正，得到校正后的遥感影像数据；
11、对校正后的遥感影像数据进行水陆分离，得到初步确定的水体部分的遥感影像；
12、对初步确定的水体部分的遥感影像的边缘进行掩模运算，基于最终得到的水体部分的遥感影像确定待检验区域。
13、可选的，获取待检验区域内的采样点，具体包括以下步骤：
14、基于待检验区域的遥感影像，建立规则格网的数字高程模型，并消除数字高程模型中的洼地与平地；
15、通过d8算法获取数字高程模型中每个栅格的水流方向及汇流累积量，基于预设阈值初步确定水系网；
16、对初步确定的水系网进行分级，在分级后的第一水系中初步布置点位并进行密度检测，若初步布置点位密度小于预设采样点密度，则在第二水系中布置加密点位，将初步布置点位与加密点位合并形成采样点，使待检验区域采样点密度大于或等于预设采样点密度。
17、可选的，规划无人机的最佳飞行路线，具体包括以下步骤：
18、将待检验区域划分为多个子区域，使子区域数量与无人机数量相等；
19、判断无人机处于采样点上方时是否存在障碍物，若是，则将当前采样点按照预设规则移动预设距离的位置点作为备选采样点，直至备选采样点位置处不存在障碍物，基于最终确定的采样点生成多个采样点的采样顺序，完成路径规划。
20、可选的，采集不同深度的水样，具体包括以下步骤：
21、将支撑部件螺栓固定在无人机上，通过直线电机将支撑部件与采样箱连接在一起，在采样箱内等距设置有若干个采集室；在每个采集室内设置伸缩电机、与伸缩电机的伸缩端相连的挤压腔体、连通挤压腔体并从采集室下表面伸出的第一水管、第一水管上的第一水阀以及上表面开口的收纳腔体、扣装于收纳腔体的盖体、连通挤压腔体并与盖体上表面连通的第二水管、第二水管上的第二水阀；
22、控制直线电机的伸缩端向下移动，使第一水管上设置的广口收集罩伸入水面；当采样箱一侧安装的液位传感器检测到采样箱到达预设深度时，打开相应采集室内的第一水阀且伸缩电机的伸缩端向下运动，从广口收集罩吸入的水通过第一水管流入挤压腔体内；控制伸缩电机的伸缩端向上运动并关闭第一水阀，打开第二水阀，使挤压腔体内的水通过第二水管流入收纳腔体内；
23、控制直线电机的伸缩端继续向下移动，采用上述方式完成不同深度水样的采集。
24、可选的，操纵无人机返航，包括以下步骤：
25、获取无人机悬停位置到返航目的地的直线距离，检测无人机的当前剩余电量；
26、判断无人机的当前剩余电量是否能够飞行到目的地，若是，则直线飞行到目的地；否则，若无人机的当前剩余电量小于直线飞行到目的地所需电量的最小值，则求取二者的差值与预设阈值进行比较，确定关闭飞行旋翼的时间和次数。
27、一种实现如以上所述的快速采样方法的快速采样系统，包括：
28、确认模块，用于确定待检验区域，并获取待检验区域内的采样点；
29、规划模块，用于通过待检验区域及待检验区域内的采样点，规划无人机的最佳飞行路线；
30、采集模块，用于将无人机按照最佳飞行路线飞行到采样点上方，并将搭载的采样箱投入水中，采集不同深度的水样；
31、转移模块，用于将采样箱向上移动至无人机支架，操纵无人机返航，将不同深度的水样置入不同的取样试管内，完成水源采样。
32、可选的，无人机上螺栓固定有支撑部件，支撑部件通过直线电机与采样箱相连，采样箱内等距设置有若干个采集室；
33、每个采集室内均设置有伸缩电机、挤压腔体、第一水管、第一水阀、收纳腔体、盖体、第二水管、第二水阀；其中，挤压腔体与伸缩电机的伸缩端相连，第一水管的一端连通挤压腔体、另一端从采集室下表面伸出，第一水阀设置在第一水管上；收纳腔体的上表面设有开口，盖体扣装于收纳腔体上，第二水管的一端连通挤压腔体、另一端与盖体的上表面连通，第二水阀设置在第二水管上；
34、第一水管伸出采集室下表面的一端设置有广口收集罩，采样箱的一侧安装有液位传感器。
35、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种快速采样方法及系统，在传统采样设备的基础上，通过无人机和独特设置的采样箱的结合，可以使采样箱下降到不同深度，进行一次采样操作即可通过采样箱内设计的多个采集室获取不同深度的水样，减少取样时间，增加了采集样品的多样性，避免人工手动取样的局限性，提高了采样效率，进而能够确保之后水质检测的准确性。
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1.一种快速采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种快速采样方法，其特征在于，确定待检验区域，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种快速采样方法，其特征在于，获取待检验区域内的采样点，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种快速采样方法，其特征在于，规划无人机的最佳飞行路线，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种快速采样方法，其特征在于，采集不同深度的水样，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种快速采样方法，其特征在于，操纵无人机返航，包括以下步骤：
7.一种实现如权利要求1-6任一项所述的快速采样方法的快速采样系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种快速采样系统，其特征在于，无人机上螺栓固定有支撑部件，支撑部件通过直线电机与采样箱相连，采样箱内等距设置有若干个采集室；
【技术特征摘要】
1.一种快速采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种快速采样方法，其特征在于，确定待检验区域，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种快速采样方法，其特征在于，获取待检验区域内的采样点，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种快速采样方法，其特征在于，规划无人机的最佳飞行路线，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种快速...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪伟，王佳仪，武子豪，崔恺，曾子龙，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所生态环境部生态环境应急研究所，
类型：发明
国别省市：
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