[發(fā)明專利]一種用于水質(zhì)自動(dòng)采樣的無(wú)人船裝置及采樣方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710912132.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN107585266A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬俊杰;李春鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京東方園林環(huán)境股份有限公司
• 主分類號(hào): B63B35/00
• 分類號(hào): 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于水質(zhì)自動(dòng)采樣的無(wú)人船裝置及采樣方法。

背景技術(shù)

在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，要取得真實(shí)、準(zhǔn)確且完整的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，首先需要獲得有代表性的水質(zhì)樣品。針對(duì)河流、湖泊、水庫(kù)、近岸海域等地表水體進(jìn)行水樣采集時(shí)，不僅需要采集岸邊采樣點(diǎn)的水質(zhì)樣本，還需要采集遠(yuǎn)離岸邊采樣點(diǎn)的水質(zhì)樣品。通常水質(zhì)樣品人工采集過(guò)程中需要采樣人員乘坐船只去采樣點(diǎn)完成采集。人工操作離水面較近且受氣候、水流等條件影響，危險(xiǎn)系數(shù)大；需要消耗人員工時(shí)，存在船舶使用和燃料動(dòng)力等費(fèi)用，人力物力消耗大；操作復(fù)雜，單次采樣時(shí)間長(zhǎng)，不同采樣點(diǎn)之間耗時(shí)長(zhǎng)，影響水樣分析時(shí)效性；人員操作中因習(xí)慣差異會(huì)導(dǎo)致樣品采集質(zhì)量的差異，不利于水質(zhì)分析和對(duì)比；當(dāng)采樣點(diǎn)處于狹小或水深不夠等特殊地形時(shí)，普通船只和人員難以到達(dá)并完成采樣。

將無(wú)人船應(yīng)用于水質(zhì)自動(dòng)采樣能夠大大降低工作人員危險(xiǎn)系數(shù)、減少成本、提升水質(zhì)采樣效率和檢測(cè)時(shí)效性、避免人工操作對(duì)采樣質(zhì)量的影響，而且其具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、續(xù)航能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，能夠到達(dá)特殊地形處的采樣點(diǎn)。水質(zhì)采樣取水方式一般有采樣桶直接取水和泵管抽吸取水兩類，采樣桶直接取水時(shí)水樣容易濺出，不適合搭載在無(wú)人船上，只能采集表層水樣，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)采樣點(diǎn)取水，工作效率較低。

泵管抽吸取水時(shí)需要考慮多個(gè)采樣瓶取水的需求，便于搭載于無(wú)人船上，而且需要根據(jù)應(yīng)用要求靈活定義采樣瓶數(shù)量和采樣深度，便于應(yīng)用擴(kuò)展。而現(xiàn)有無(wú)人船采用泵管抽吸取水方式時(shí)，現(xiàn)有設(shè)計(jì)的采樣瓶數(shù)量無(wú)法靈活擴(kuò)展，也無(wú)法控制每次水樣采集的深度，難以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的要求。而且大面積水域的水質(zhì)樣品采集應(yīng)用中，如果采樣點(diǎn)數(shù)量多、距離遠(yuǎn)，需要較長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航進(jìn)行采樣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種能夠快速自動(dòng)依次抵達(dá)各個(gè)指定取水點(diǎn)、采樣瓶數(shù)量可靈活配置、系統(tǒng)簡(jiǎn)潔并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高質(zhì)量水質(zhì)采樣的無(wú)人船裝置及采樣方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于水質(zhì)自動(dòng)采樣的無(wú)人船裝置，包括無(wú)人船主體、設(shè)置在所述無(wú)人船主體艙體內(nèi)的能源與控制單元以及自動(dòng)水質(zhì)采樣單元，所述自動(dòng)水質(zhì)采樣單元包括采樣瓶、安裝采樣瓶的支撐本體機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述無(wú)人船主體外側(cè)的采樣泵、與所述采樣泵相連的采樣軟管以及控制采樣軟管旋轉(zhuǎn)的擺臂取水機(jī)構(gòu)，所述擺臂取水機(jī)構(gòu)包括嵌套在所述采樣軟管末段外側(cè)的空心管以及與所述空心管的近采樣泵一端相連接的第一步進(jìn)電機(jī)。

優(yōu)選地，所述支撐本體機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在底部的底盤、設(shè)置在上部的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向蓋、貫穿連接所述底盤與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向蓋的空心軸狀軸承安裝座，所述采樣瓶設(shè)置在所述底盤與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向蓋中間，所述底盤、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向蓋、空心軸狀軸承安裝座之間通過(guò)設(shè)置在上部的支架連接，所述空心軸狀軸承安裝座中部安裝有第一軸承、上部安裝有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軸、頂部安裝有第二軸承，所述支架上設(shè)置有第二步進(jìn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向蓋上設(shè)有與所述采樣瓶連通的凹槽導(dǎo)流機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述采樣瓶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，所述采樣瓶的瓶口形狀為漏斗狀，且在采樣瓶瓶口的細(xì)口端設(shè)置遮擋板；所述采樣瓶呈中心對(duì)稱排布或者陣列型布置。

優(yōu)選地，所述凹槽導(dǎo)流機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向蓋上的導(dǎo)流槽、貫穿旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向蓋設(shè)置在導(dǎo)流槽末端下側(cè)的漏斗形導(dǎo)流孔；在水質(zhì)采樣時(shí)，水質(zhì)樣本沿導(dǎo)流槽經(jīng)導(dǎo)流孔進(jìn)入采樣瓶。

優(yōu)選地，在所述第二步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)下，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軸旋轉(zhuǎn)到采樣瓶的位置，并且水質(zhì)樣本依次經(jīng)過(guò)采樣泵、采樣軟管、凹槽導(dǎo)流機(jī)構(gòu)導(dǎo)入到采樣瓶。

優(yōu)選地，所述采樣軟管依次穿過(guò)空心軸狀軸承安裝座、第一軸承到達(dá)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軸上部，并且所述采樣軟管延伸至所述導(dǎo)流槽內(nèi)；旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軸帶動(dòng)所述底盤或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向蓋旋轉(zhuǎn)，并改變采樣瓶與導(dǎo)流孔的相對(duì)位置。

優(yōu)選地，所述采樣軟管的末端設(shè)置有過(guò)濾頭，材質(zhì)為不銹鋼或鑄鐵材質(zhì)，形狀為圓柱形、錐形、球形或六面體形。

優(yōu)選地，所述空心軸狀軸承安裝座的安裝圓孔與第一軸承的外圈基軸制配合。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軸采用可旋轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)體定位分流結(jié)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軸中間為空心軸，下端與第一軸承內(nèi)圈基孔制配合，上端與第二軸承內(nèi)圈基孔制配合。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種無(wú)人船裝置的水質(zhì)自動(dòng)采樣方法，所述水質(zhì)自動(dòng)采樣方法包括如下步驟：

A、通過(guò)程序或遠(yuǎn)程指令控制無(wú)人船裝置航行到達(dá)采樣點(diǎn)，航行狀態(tài)下擺臂取水機(jī)構(gòu)處于水平狀態(tài)；

B、無(wú)人船裝置到達(dá)采樣點(diǎn)后，第一步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)空心管旋轉(zhuǎn)，使采樣軟管下端及過(guò)濾頭浸沒(méi)于水中，并根據(jù)樣品采集深度的要求調(diào)節(jié)空心管的角度；