[發明專利]一種懸掛式無人機水質采樣器系統

有效

• 申請號: 201610132415.3
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105699125B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 蔡競春;胡進
• 申請（專利權）人: 武漢博感空間科技有限公司
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10;B64C27/02;B64C27/04
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

一種懸掛式無人機水質采樣器系統，包括無人飛行器、采樣控制系統、采樣杯，其中采樣控制系統包括電機固定板、卷線軸、中控板、自鎖電機、聯軸器、轉速編碼器、采樣電機、回位擋板、回位緩沖器、水位定高探頭、自鎖齒輪、采樣杯拉繩和回位開關。通過定高使無人機穩定的停留在水面上特定高度，然后通過控制卷線軸的轉動圈數使采樣杯精確的到達水面下指定位置，最后通過回位感應和自鎖機制確保采滿水樣的采樣杯牢固的停留在無人機的底部中心位置。整個水樣采集過程能夠通過編程自動完成和返航，無需人工干預。這個系統的最大優點就是可靠穩定、智能簡便、符合標準的采樣流程。

技術領域

本發明涉及水質采樣設備的技術領域，特別涉及到懸掛式無人機水質采樣器系統。

背景技術

隨著中國政府對環境問題的日益重視，系統推進水污染防治、水生態保護和水資源管理的工作迫在眉睫，高效全面的獲取水質信息是水污染防治工作的先決條件，水質采樣工作則是獲取水質信息的關鍵環節。為了提高這個關鍵環節的工作效率以及在應急情況和復雜環境下快速完成水樣采集任務，發明一種能快速、高效、全智能的水樣采集工具是十分有必要的。目前大部分的采樣工作是由人來完成的，人工采樣的缺點是：1成本高、效率低、費時費力。2無法適應復雜陌生環境。也有用無人機才完成采樣的，例如專利[CN203975222U]提出了一種采用水泵和吸管高空抽取水樣的采樣無人機，這種方法的優點是采樣機構設計相對簡單，載荷相對較輕，但缺點是:1采用泵抽取方式，當水體污染物較多時，采樣管路容易堵塞，如果發生堵塞無法及時檢測。2采樣管路長時間容易滋生各種微生物，需要定期清洗或更換軟管。3某些測量指標如溶解氧在抽取過程中會發生顯著變化，造成測量誤差。針對上述兩種采樣方式的不足，本發明設計的懸掛式無人機水質采樣器系統可以遠程操控無人機，自動導航到指定地點進行水樣的采集，整個采樣過程高效省時，無需人為干預，極大的提高了采樣的效率和廣度。

發明內容

為了克服目前水質采樣技術的不足，本發明提出了一種智能高效的懸掛式無人機水質采樣器系統，該系統通過無人飛行器懸掛采樣控制系統和采樣器，無人飛行器通過采樣控制系統的高度信號保持在水面上特定高度，采樣控制系統再控制采樣器下降和上升，水樣采集完成后采樣控制系統通知無人飛行器返航，整個過程簡便迅速、全自動控制。

一種懸掛式無人機水質采樣器系統，

包括無人飛行器、采樣控制系統和采樣杯；

其中采樣控制系統包括定高子系統、收放繩子系統、電機圈數計算子系統、回位子系統、中央控制子系統以及裝配子系統；

收放繩子系統包括采樣電機、聯軸器、卷線軸和采樣杯拉繩；

電機圈數計算子系統包括轉速編碼器，轉速編碼器可以實時獲取采樣電機的轉動圈數，轉動圈數乘以卷線軸的卷線周長即可得到放線的長度，從而控制采樣杯的下降高度；

回位子系統包括回位緩沖器，回位開關，自鎖齒輪和自鎖電機；

中央控制子系統包括中控板；

裝配子系統包括電機固定板和回位擋板；采樣電機和自鎖齒輪固定在電機固定板上，回位緩沖器、回位開關固定在回位擋板上；

回位緩沖器是由彈簧以及彈簧兩邊的圓盤構成的，當采樣杯上升碰到回位緩沖器的下圓盤，下圓盤擠壓彈簧，彈簧擠壓上圓盤，上圓盤最后擠壓限位開關，當彈簧的壓力達到一定程度時，限位開關閉合，閉合信號傳到中央控制子系統，中央控制子系統知道采樣杯已經回位，停止采樣杯的上升。

在采樣電機停止運行后，中央控制子系統會控制自鎖電機推動自鎖頭和自鎖齒輪進行咬合，使自鎖齒輪無法旋轉，由于自鎖齒輪固定在采樣電機的轉軸上，采樣電機的轉軸因此被鎖死，在下次采樣開始前中央控制子系統會控制自鎖電機遠離自鎖齒輪，自鎖頭與自鎖齒輪松開，自鎖電機的轉軸可以自由轉動。