[發(fā)明專利]一種基于多無人機(jī)的河口水質(zhì)監(jiān)測采樣系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110299908.7
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN112985913A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏坤;饒賓期;丁濤;張廣朋;高奇石;黃曉巍;汪超強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N1/14
• 分類號(hào): G01N1/14;G01N1/16;G01N33/18;B64C39/02;H04N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于多無人機(jī)的河口水質(zhì)監(jiān)測采樣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括地面站、無人機(jī)、水質(zhì)監(jiān)測裝置、水質(zhì)采樣裝置。其特征在于：所述地面站用于多架無人機(jī)的航線規(guī)劃，無人機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測；所述無人機(jī)用于攜帶監(jiān)測與采集裝置至實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)；所述水質(zhì)監(jiān)測裝置用于監(jiān)測水中多參數(shù)指標(biāo)；所述水質(zhì)采樣裝置用于三個(gè)采樣瓶的水樣采集；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，無人機(jī)將裝置帶回。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)監(jiān)測范圍小、采樣人員不易到達(dá)、同一河口斷面監(jiān)測采樣具有時(shí)差性等問題，實(shí)現(xiàn)了河口斷面多點(diǎn)同步水質(zhì)監(jiān)測與水質(zhì)采樣，提高了水質(zhì)監(jiān)測與水質(zhì)采樣的靈活性和同步性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)、傳感器與環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種基于多無人機(jī)的河口水質(zhì)監(jiān)測采樣系統(tǒng)。

背景技術(shù)

錢塘江河口潮強(qiáng)流急，沖淤變化劇烈，是典型的強(qiáng)潮河口。該河口供應(yīng)了杭州市80％的飲用水，是城市重要的水源地。近年來隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，錢塘江流域生態(tài)環(huán)境問題日益突顯，水域正面臨嚴(yán)重的水污染問題。研究水環(huán)境變化規(guī)律，獲取有代表性的水質(zhì)數(shù)據(jù)，對水污染的治理和水環(huán)境的保護(hù)具有重要的意義。要解決錢塘江河口地區(qū)的用水安全問題，需要定期對水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測與采樣。

現(xiàn)階段水質(zhì)監(jiān)測主要方法為建設(shè)定點(diǎn)監(jiān)測站，通過纜繩調(diào)整傳感器位置實(shí)現(xiàn)不同深度的監(jiān)測，但固定位置傳感器受到很多限制，無法進(jìn)行不同位置監(jiān)測，固定傳感器周圍堆積的沉積物可能會(huì)導(dǎo)致測量值不穩(wěn)定?，F(xiàn)階段水樣采樣主要為人工劃船現(xiàn)場采樣，這種方式同樣存在很多問題，如環(huán)境惡劣時(shí)無法保證人員安全，船舶劃動(dòng)可能會(huì)影響周圍水質(zhì)。同時(shí)，由于水流導(dǎo)致污染物擴(kuò)散，人工劃船無法完成對一個(gè)河流斷面進(jìn)行多點(diǎn)同步采樣與監(jiān)測。無人機(jī)靈活性高，對惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，并且具有一定的載重能力，使用多架無人機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場水質(zhì)監(jiān)測和水質(zhì)采樣能有助于克服這些挑戰(zhàn)，減少樣本采樣時(shí)間和成本，降低現(xiàn)場工作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

通過篩選基于無人機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測與水質(zhì)采樣，目前相關(guān)專利有《一種多用途無人機(jī)取水裝置》(發(fā)明(設(shè)計(jì))人：中國水利水電科學(xué)研究院，公開號(hào)：CN110646247A)、《一種懸掛式無人機(jī)水質(zhì)采樣器系統(tǒng)》(發(fā)明(設(shè)計(jì))人：武漢博感空間科技有限公司，公開號(hào)：CN105699125A)。上述專利主要用于水質(zhì)采樣，但功能比較單一，采樣樣品數(shù)量較少。因此本專利提出一種基于多無人機(jī)的河口水質(zhì)監(jiān)測與采樣系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測與水質(zhì)采樣結(jié)合，而且實(shí)現(xiàn)了河口斷面多點(diǎn)同步水質(zhì)監(jiān)測與水質(zhì)采樣，更加具有參考價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)階段河口斷面多點(diǎn)同步水質(zhì)監(jiān)測與水質(zhì)采樣的問題，提供了一種基于多無人機(jī)的河口水質(zhì)監(jiān)測采樣系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)河口斷面多點(diǎn)同步水質(zhì)監(jiān)測與水質(zhì)采樣。

一種基于多無人機(jī)的河口水質(zhì)監(jiān)測采樣系統(tǒng)，包括地面站、無人機(jī)、水質(zhì)監(jiān)測裝置、水質(zhì)采樣裝置。

所述地面站起到控制監(jiān)測多架無人機(jī)飛行作用，地面站設(shè)定飛行地點(diǎn)、高度，規(guī)劃多架無人機(jī)航線，實(shí)現(xiàn)河口斷面多點(diǎn)同步水質(zhì)監(jiān)測與水質(zhì)采樣的控制。同時(shí)，地面站能監(jiān)測其位置、高度、狀態(tài)。

所述無人機(jī)內(nèi)部包括飛行控制模塊、GPS模塊、電池、無線信號(hào)發(fā)射端，其作用為攜帶監(jiān)測與采樣裝置至現(xiàn)場。

所述系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)定深監(jiān)測與采樣，水浸傳感器(8)固定于六參水質(zhì)傳感器底部(7)，水浸傳感器(8)接觸到水后將開關(guān)量信號(hào)傳至控制端單片機(jī)(5)中，控制端單片機(jī)(5)與舵機(jī)端單片機(jī)(3)通過無線通訊傳遞開關(guān)量信號(hào)，舵機(jī)端單片機(jī)(3)控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，結(jié)合絞盤(1)實(shí)現(xiàn)對整體裝置的深度控制。

所述監(jiān)測裝置包括控制端單片機(jī)(5)、六參水質(zhì)傳感器(7)、水浸傳感器(8)。舵機(jī)端單片機(jī)(3)控制舵機(jī)下放整體裝置到達(dá)指定位置后，控制端單片機(jī)(5)控制六參水質(zhì)傳感器工作與停止，實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)的監(jiān)測。