[發明專利]一種用于水質自動采樣的無人船裝置及采樣方法

在審

• 申請號: 201710912132.5
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107585266A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 馬俊杰;李春鵬
• 申請（專利權）人: 北京東方園林環境股份有限公司
• 主分類號: B63B35/00
• 分類號: B63B35/00;G01N1/14
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司11544
• 代理人: 孫巍

1.一種用于水質自動采樣的無人船裝置，其特征在于：包括無人船主體(16)、設置在所述無人船主體(16)艙體內的能源與控制單元(17)以及自動水質采樣單元，所述自動水質采樣單元包括采樣瓶(6)、安裝采樣瓶(6)的支撐本體機構、設置在所述無人船主體(16)外側的采樣泵(8)、與所述采樣泵(8)相連的采樣軟管(7)以及控制采樣軟管(7)旋轉的擺臂取水機構，所述擺臂取水機構包括嵌套在所述采樣軟管(7)末段外側的空心管(18)以及與所述空心管(18)的近采樣泵(8)一端相連接的第一步進電機(19)。

2.根據權利要求1所述的無人船裝置，其特征在于：所述支撐本體機構包括設置在底部的底盤(12)、設置在上部的旋轉導向蓋(11)、貫穿連接所述底盤(12)與旋轉導向蓋(11)的空心軸狀軸承安裝座(13)，所述采樣瓶(6)設置在所述底盤(12)與旋轉導向蓋(11)中間，所述底盤(12)、旋轉導向蓋(11)、空心軸狀軸承安裝座(13)之間通過設置在上部的支架(4)連接，所述空心軸狀軸承安裝座(13)中部安裝有第一軸承(5)、上部安裝有旋轉導向軸(3)、頂部安裝有第二軸承(2)，所述支架(4)上設置有第二步進電機(1)，所述旋轉導向蓋(11)上設有與所述采樣瓶(6)連通的凹槽導流機構(10)。

3.根據權利要求1所述的無人船裝置，其特征在于：所述采樣瓶(6)采用具有松緊性的織帶固定、塑料卡扣固定或者不銹鋼抱箍固定，所述采樣瓶(6)的瓶口形狀為漏斗狀，且在采樣瓶(6)瓶口的細口端設置遮擋板；所述采樣瓶(6)呈中心對稱排布或者陣列型布置。

4.根據權利要求2所述的無人船裝置，其特征在于：所述凹槽導流機構(10)包括設置在所述旋轉導向蓋(11)上的導流槽(15)、貫穿旋轉導向蓋(11)設置在導流槽(15)末端下側的漏斗形導流孔(14)；在水質采樣時，水質樣本沿導流槽(15)經導流孔進入采樣瓶(6)。

5.根據權利要求2所述的無人船裝置，其特征在于：在所述第二步進電機(1)帶動下，所述旋轉導向軸(3)旋轉到采樣瓶(6)的位置，并且水質樣本依次經過采樣泵(8)、采樣軟管(7)、凹槽導流機構(10)導入到采樣瓶(6)。

6.根據權利要求2所述的無人船裝置，其特征在于：所述采樣軟管(7)依次穿過空心軸狀軸承安裝座(13)、第一軸承(5)到達旋轉導向軸(3)上部，并且所述采樣軟管(7)延伸至所述導流槽(15)內；旋轉導向軸(3)帶動所述底盤(12)或旋轉導向蓋(11)旋轉，并改變采樣瓶(6)與導流孔(14)的相對位置。

7.根據權利要求1所述的無人船裝置，其特征在于：所述采樣軟管(7)的末端設置有過濾頭(9)，材質為不銹鋼或鑄鐵材質，形狀為圓柱形、錐形、球形或六面體形。

8.根據權利要求1所述的無人船裝置，其特征在于：所述空心軸狀軸承安裝座(13)的安裝圓孔與第一軸承(5)的外圈基軸制配合；所述旋轉導向軸(3)采用可旋轉式回轉體定位分流結構，所述旋轉導向軸(3)中間為空心軸，下端與第一軸承(5)內圈基孔制配合，上端與第二軸承(2)內圈基孔制配合。

9.一種無人船裝置的水質自動采樣方法，其特征在于：所述水質自動采樣方法包括如下步驟：

A、通過程序或遠程指令控制上述權利要求中任意一項權利要求中所述的無人船裝置航行到達采樣點，航行狀態下擺臂取水機構處于水平狀態；

B、無人船裝置到達采樣點后，第一步進電機帶動空心管旋轉，使采樣軟管下端及過濾頭浸沒于水中，并根據樣品采集深度的要求調節空心管的角度；

C、控制第二步進電機驅動通過導向軸帶動凹槽導流機構旋轉至溢流位置，采樣泵向上吸取水樣潤洗管路，潤洗結束后采樣泵停止轉動；

D、控制步進電機通過導向軸帶動凹槽導流機構旋轉至預設采樣瓶位置，采樣泵向上吸取水樣，水樣流入到預設采樣瓶中，采集足量水樣后采樣泵停止轉動；

E、采樣泵向下排出水樣，將采樣管路中的殘留水樣排空后采樣泵停止轉動；

F、第一步進電機帶動空心管旋轉擺至水平位置，過濾頭處于水面之上，進而控制無人船裝置開往下一個采樣點進行再次采樣，直到所有采樣點完成采樣。

10.根據權利要求9所述的水質自動采樣方法，其特征在于：在所述步驟B中，所述無人船裝置到達采樣點后，如果是靜水區域，停止航行，準備采樣；如果是非靜水區域，必須調整航向，無人船主體的螺旋槳繼續工作，平衡水流，保持在水面上相對靜止。