全自动地表水水质采样机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及全自动地表水水质采样机器人，包括船体、驱动装置、控制装置和采样装置，控制装置包括导航装置、中央处理单元和通讯模块；采样装置包括气象和水质监测传感器、水下传感器和采样管收放器；导航装置包括ＧＰＳ卫星定位传感器、电子罗盘和加速度传感器；导航装置与中央处理单元和通讯模块电连接，通讯模块通过无线信号与基站连接；船体设有雷达和激光测距传感器避障装置，以及固定剂滴入装置、保温箱；控制装置与驱动装置及采样装置电连接，实现自动采样和对船体的自动导航。本实用新型专利技术体积小、重量轻，采用电力驱动，无污染排放，相比大型采样船，不仅节约能耗，节省人力，而且价格便宜、降低了使用门槛。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水质自动采样装置，尤其是一种全自动地表水水质采样机器人。
技术介绍
目前，传统的水质监测主要靠在线监测与采样后送至实验室测量。传统的采样方 法主要有两种，一种方式是工作人员划船到规定地方采样。由于水库很大，每次监测只靠肉 眼和参照物定位，准确度很差。如遇刮风，大雨还会给工作人员带来危险。划船采样工作量 大，存在相当一部分工作人员违规简化操作的情况，而这种情况又难以被有效监督。这种方 法还费时费力，效率低下。工序繁琐造成采样质量难以保证且采样频率低，无法及时发现水 污染问题，是近些年来各种大型水污染事故频发的重要原因之一。还有部分地区使用大型船，这类船只虽然功能全面，但价格昂贵，需要大量的专业 人才操作及维护。另外这类船只一般都使用燃油动力，本身对水质有一定的污染。并且大 船开动时对水面搅动很大，影响水样的真实性。在申请号为200710158240.4的中国专利技术专利申请中，所述船的结构过于简 单，无法完成国家在《地表水和污水监测技术规范HJ/T 91-2002》、《水质采样技术指导 GB12998-91》中的相关要求，如目前需要检测的地表水深度往往达十几米甚至几十米深， 国家规定水深超过10米要求采水下0. 5米处，水底上0. 5米处，以及中部。所述采样器 无法达到这样的深度。《地表水和污水监测技术规范HJ/T 91-2002》、《水质采样技术指导 GB12998-91》、《水质采样方案设计技术规定GB12997-91》、《水质自动采样器技术要求及监 测办法HJ/T372-2007》中还规定，采样时要用采样点的水冲洗采样瓶两到三次，采样后要滴 入加入固定剂，要对水样进行保温，这些功能该船都不具备。在实际采样时，该船无法使 用。在专利号为ZL97246477. 8的中国技术专利中，所述的技术方案也不具有上述提到 的要求，实际中无法使用。
技术实现思路
本技术的目的是结合国家在《地表水和污水监测技术规范HJ/T 91-2002》、 《水质采样技术指导GB12998-91》、《水质采样方案设计技术规定GB12997-91》、《水质自 动采样器技术要求及监测办法HJ/T 372-2007》，《水质采样样品的保存和管理技术规定 GB12999-9IK《生活饮用水水标准检验方法水样的采集与保存GB/T 5750. 2-2006》中的相 关规定进行设计，能够完成在水质监测中规定的全部技术要求，可以在实际中使用。本技术的目的是通过采用以下技术方案来实现的全自动地表水水质采样机器人，包括船体和设在船体上的驱动装置、控制装置和 采样装置，所述控制装置包括导航装置、中央处理单元和通讯模块；所述采样装置包括气象 和水质监测传感器、水下传感器和采样管收放器，采样管收放器上设有采样管；所述导航装置包括GPS卫星定位传感器、电子罗盘和惯性测量模块；所述导航装置与中央处理单元和通讯模块电路连接，通讯模块通过无线信号与地面基站或手持基站信号连接； 所述控制装置与驱动装置及采样装置电路连接，并实现自动采样和对船体的自动 导航。作为本技术的优选技术方案，所述船体上设有避障装置，该装置包括雷达和 激光测距传感器，避障装置与驱动装置和控制装置电路连接。作为本技术的优选技术方案，所述船体上设有固定剂滴入装置，该装置包括 气动活塞泵、气源和电磁控制阀，电磁控制阀与中央处理单元电路连接。作为本技术的优选技术方案，所述船体内还设有保温箱，保温箱内设有采样 瓶。作为本技术的优选技术方案，所述采样管经蠕动泵、电磁阀分流装置与采样 瓶连接，采样瓶内设有清洗管，清洗管经蠕动泵连接出水管。作为本技术的优选技术方案，所述气象和水质监测传感器包括温度传感器、 湿度传感器、风向传感器和风速传感器。作为本技术的优选技术方案，所述水下传感器包括水温传感器、流速传感器、 PH传感器、溶解氧传感器、电导率传感器和浊度传感器。作为本技术的优选技术方案，所述驱动装置包括电源、无刷调速电机和螺旋 桨；所述电源包括电池；所述船体后端设有两套无刷调速电机和螺旋桨。作为本技术的优选技术方案，所述惯性测量模块包括三轴加速度传感器、三 轴陀螺仪、三轴电子罗盘。作为本技术的优选技术方案，所述中央处理单元包括单片机；所述通讯模块 包括GPRS通讯模块；所述采样管收放器包括电机和卷扬机，卷扬机上卷绕有采样管，采样管的末端设 有水下传感器。本技术的有益效果是相对于现有技术，本技术集成了国家现行水质采 样的全部相关规定，提高了采样地点的准确性和深度的准确性；在采样过程中，较传统人工 方法更加科学、合理，简化了采样过程。因此，本技术势必能提高采样质量、频率等，为 水质采样提供一种新的自动化、远程化、规范化的新方案。本技术全自动地表水水质采样机器人体积小、重量轻，采用电力驱动，自身无 污染排放，相比大型采样船，不仅节约了能耗，节省了人力，而且价格便宜、大大降低了使用 门槛。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术固定剂滴入装置的结构示意图；图3是本技术蠕动泵和采样瓶的结构示意图；图4是本技术采样管收放器和水下传感器的结构示意图。图中1.无刷调速电机，2.单片机，3.电池，4.船体，5. GPS卫星定位传感器和电子罗盘，6. GPRS通讯模块，7.气象和水质监测传感器，8.采样管收放器，9.蠕动泵，10.电磁阀分流装置，11.固定剂滴入装置，12.保温箱，13.采样管，14.气动活塞泵，15.雷达， 16.激光测距传感器，17.水下传感器，18.惯性测量模块，19.采样瓶，20.螺旋桨，21.气 源，22.电磁控制阀，23.清洗管，24.出水管。具体实施方式以下结合附图与具体实施例对本技术作进一步说明如图1至图4所示，全自动地表水水质采样机器人，包括船体4和设在船体4上的 驱动装置、控制装置和采样装置，所述控制装置包括导航装置、单片机2和GPRS通讯模块6。 所述采样装置包括气象和水质监测传感器7、水下传感器17和采样管收放器8，采样管收放 器8上设有采样管13。所述导航装置包括GPS卫星定位传感器和电子罗盘5以及惯性测量 模块18，所述惯性测量模块18包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴电子罗盘。所述导 航装置与单片机2和GPRS通讯模块6电路连接，通讯模块6通过无线信号与地面基站或手 持基站信号连接。所述控制装置与驱动装置及采样装置电路连接，并实现自动采样和对船 体的自动导航。本实施例中，所述船体4上设有避障装置，该装置包括雷达15和激光测距传感器 16，避障装置与驱动装置和控制装置电路连接。所述船体4上还设有固定剂滴入装置11， 该装置包括气动活塞泵14、气源21和电磁控制阀22，电磁控制阀22与单片机2电路连接。 所述船体4内设有保温箱12，保温箱12内设有采样瓶19。所述采样管13经蠕动泵9、电 磁阀分流装置10与采样瓶19连接，采样瓶19内设有清洗管23，清洗管23经蠕动泵9连接 出水管24。本实施例中，所述气象和水质监测传感器7包括温度传感器、湿度传感器、风向传 感器和风速传感器。所述水下传感器17包括水温传感器、流速传感器、pH传感器、溶解氧 传感器、电导率传感器和浊度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动地表水水质采样机器人，包括船体和设在船体上的驱动装置、控制装置和采样装置，其特征是：所述控制装置包括导航装置、中央处理单元和通讯模块；所述采样装置包括气象和水质监测传感器、水下传感器和采样管收放器，采样管收放器上设有采样管；　　所述导航装置包括ＧＰＳ卫星定位传感器、电子罗盘和惯性测量模块；　　所述导航装置与中央处理单元和通讯模块电路连接，通讯模块通过无线信号与地面基站或手持基站信号连接；　　所述控制装置与驱动装置及采样装置电路连接，并实现自动采样和对船体的自动导航。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王铭钰，张云飞，张祚，成亮，
申请(专利权)人：珠海云洲智能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]