[發明專利]一種基于無人機的水質檢測采樣系統和采樣方法

在審

• 申請號: 201810096979.5
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108445172A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 陳明健;李仕俊;曹暢;湯天然;姚堯;朱燕;張秀芳
• 申請（專利權）人: 南京俊全科技有限公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N1/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

本發明的一種基于無人機的水質檢測采樣系統和采樣方法，包括取樣模塊，包括浮臺，浮臺上設置有取水管；輸送模塊，包括電動絞盤，電動絞盤上纏繞有軟管，軟管一端連接取水管，另一端連接轉移模塊；轉移模塊，包括由電機驅動的空心軸；空心軸上端通過水泵連接有伸縮套管，所述伸縮套管遠離空心軸的一端設置有輸水頭，伸縮套管通過驅動件驅動伸縮；儲水模塊，包括環形的儲水箱，儲水箱內均布若干儲水室，儲水室內側設置有連接輸水頭的單向閥；控制模塊，包括總控制器；電動絞盤和電機均與總控制器連接。本發明能夠系統化、自動化和高效化地進行水質取樣，從而給科研工作者們提高有效的氣象、水文、地理、生態等信息。

技術領域

本發明屬于水質檢測領域，尤其涉及一種基于無人機的水質檢測采樣系統和采樣方法。

背景技術

近年來，江河湖泊遭遇意外污染的事件頻繁出現，需要及時對水質情況進行檢測。而且隨著人們對飲用水水源水質要求的不斷提高，也需要加強對水質的檢測頻率。而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，興起的無人直升機作業覆蓋范圍廣、機動性強，能夠滿足大范圍巡察的需要。然而無人機的載重問題一直沒有得到很好的解決。我們的水樣采集裝置，結構簡單，實用性強，小巧輕便，為無人機的飛行減少負擔。

現有的采集方式有：

1、人工采集：人工翻越河床、林道、溪流、沼澤等區域，再以驅船的方式到達水面中心，通過投下采樣桶或者采樣水泵采樣等方法采樣。

缺點：采樣方法古老、低效，自動化程度低，尤其是容易受到地形的影響，采樣難度大，安全性和效率性低。

2、水桶式采集：無人機上掛若干個采樣桶，飛到任務區域后下投取樣。

缺點：無人機與科學設備的低級結合，在飛行過程中，樣品水樣容易外溢。而且水桶投放后，只能采集到表面的水樣。與此同時飛機必須通過激烈的動作才能會讓水桶灌滿水。

3、水泵式采集：無人機上加上一個取水泵和軟管，飛到任務區域后降低飛行高度，利用軟管吸水。

缺點：此方法一般可利用為森林滅火等任務。不符合科學的精細化、獨立存儲樣品的科學要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的不足提供了一種基于無人機的水質檢測采樣系統和采樣方法，其能夠系統化、自動化和高效化地進行水質取樣，從而給科研工作者們提高有效、必要且具備說服力的氣象、水文、地理、生態等信息。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于無人機的水質檢測采樣系統，包括取樣模塊、輸送模塊、轉移模塊、儲水模塊和控制模塊；

取樣模塊，包括浮臺，浮臺上設置有取水管；

輸送模塊，包括電動絞盤，電動絞盤上纏繞有軟管，軟管一端連接取水管，另一端連接轉移模塊；

轉移模塊，包括由電機驅動的空心軸，所述空心軸下端與取水管連接，上端通過水泵連接有伸縮套管，所述伸縮套管遠離空心軸的一端設置有輸水頭，伸縮套管通過驅動件驅動伸縮；

儲水模塊，包括環形的儲水箱，儲水箱內均布若干儲水室，儲水室內側設置有連接輸水頭的單向閥；

控制模塊，包括總控制器，電動絞盤和電機均與總控制器連接。

進一步的，取樣模塊中，取水管活動插設于浮臺中部，取水管一側設置有防水步進電機，防水步進電機通過蝸輪蝸桿連接有豎直設置的絲杠副，取水管上部設置限位卡，限位卡和絲杠螺母固定連接；防水步進電機上連接有微控制器，微控制器通過無線通信協議和總控制器連接。

進一步的，所述取水管上部設置限位卡，蝸桿上設置磁鐵，取水管通過限位卡與磁鐵的相互吸引來和蝸桿固定連接。