管理单元发送“水体采集开始”指令，中央控制管理单元接收到该指令后将其转发给水体采集控制器24，水体采集控制器24接收到该指令后，控制蠕动泵40转动，从指定采样点吸水来冲刷水管，并将用来冲刷的水从分水装置22的排水管排出，该过程持续20秒，然后停止蠕动泵40吸水；冲刷过程结束后，水体采集控制器24控制分水装置22的分水舵机49带动内环47旋转，使内环47上的出水孔51对准外环48上相应的分水孔52 ;然后水体采集控制器24控制蠕动泵40重新启动，开始吸水；吸取水的速度由流量传感器39检测，通过水体采集控制器24进行计算得出水量，以判断是否已经吸取所需水量；吸取完毕后水体采集控制器24停止蠕动泵40转动，分水装置22的分水舵机49带动内环47转动，使内环47的出水孔51与外环48上与排水管相连的分水孔52对接，此时反向启动蠕动泵40，使其反转，排出水管内残留的存水，此过程持续10秒，停止蠕动泵40，水体采集控制器24发送“采集完毕”消息到地面控制基站；飞行操控人员得知采集完毕后操作无人机飞行到下一采样点或返航。
[0042]自动采样过程相比手动采样过程所需人工干预少，在无人机起飞之前，操控人员通过地面控制基站将所需采样点的地理位置(可以同时设置多个采样点)发送给的中央控制管理单元，中央控制管理单元记录下这些点，无人机起飞后会自动飞行到第一采样点，当到达该点后，所述无人机通过定高传感器3测距自动悬停在采样点处，中央控制管理单元发送“放管指令”将吸水管45放下，然后中央控制管理单元发送“水体采集开始”指令到水体采集控制器24，开始水体采集。水体采集过程与手动方式相同。当水体采集完毕，水体采集控制器24发送“采集完毕”指令到无人机的中央控制管理单元，之后中央控制管理单元控制无人机自动飞行到下一个采样点，重复采集过程，当所有采样点采集完毕，无人机自动返航。
【主权项】
1.一种水质采样无人机，其特征在于:包括机身、驱动装置、水样采集装置(8)和电路板安装盒(13)，其中驱动装置和电路板安装盒(13)安装在机身的机架(4)上，水样采集装置(8)安装在机身的起落架(9)上；在电路板安装盒(13)内设有多个控制单元，在机身上设有多个传感器，所述多个控制单元和多个传感器分别构成了飞行控制装置和导航装置，所述驱动装置和水样采集装置(8)即通过所述飞行控制装置控制启停。2.根据权利要求1所述的水质采样无人机，其特征在于:所述水样采集装置(8)包括采水装置(20)、主体支架(21)、分水装置(22)和水体采集控制器(24)，采水装置(20)、分水装置(22)和水体采集控制器(24)均安装在所述主体支架(21)上，其中分水装置(22)设有分水机构和承装水样的塑料瓶(26)，采水装置(20)通过水管与所述分水装置(22)上的分水机构相连，所述采水装置(20)和分水机构通过所述水体采集控制器(24)控制启停，采集的水样通过采水装置(20)作用进入到所述分水机构中，并通过所述分水机构作用进入用于承装该水样的塑料瓶(26)中。3.根据权利要求2所述的水质采样无人机，其特征在于:所述采水装置(20)包括放管机构、蠕动泵(40)、流量传感器(39)和吸水管(45)，所述吸水管(45)与蠕动泵(40)的进水口相连，且所述吸水管(45)在装置未工作时缠绕在所述放管机构上，所述蠕动泵(40)通过水管与所述分水装置(22)的分水机构相连，且所述蠕动泵(40)与分水装置(22)的分水机构相连的管路上设有流量传感器(39)。4.根据权利要求3所述的水质采样无人机，其特征在于:所述放管机构包括放管舵机(41)、铝管(44)、铁环(42)和绳子(43)，所述放管舵机(41)的转盘上套有铁环(42)，所述铁环(42)通过绳子(43)与设置于该放管舵机(41)下方的铝管(44)的一端相连，所述铝管(44)的另一端与一个固设于主体支架(21)上的短吊杆(46)铰接，所述吸水管(45)在装置未工作时即缠绕在所述铝管(44)上，在吸水管(45)远离所述蠕动泵(40)的一端设有一个重锤。5.根据权利要求2所述的水质采样无人机，其特征在于:所述分水装置(22)的分水机构包括内环(47)、外环(48)和分水舵机(49)，其中外环(48)安装在主体支架(21)上，内环(47)可转动地设置于所述外环(48)中，且所述内环(47)与设置于外环(48)下方的分水舵机(49)相连；所述内环(47)上设有互相连通的进水孔(50)和出水孔(51)，所述外环(48)的侧壁上均布有多个分水孔(52)，用于排水的排水管通过管接头与其中一个分水孔(52)相连，伸入到各个塑料瓶(26)中的水管分别通过管接头与其他分水孔(52)依次一一相连，所述内环(47)上的出水孔(51)在采集水样时通过所述分水舵机(36)作用与外环(48)上与塑料瓶(26)相通的任一分水孔(52)对接。6.根据权利要求2所述的水质采样无人机，其特征在于:所述主体支架(21)底端设有放置塑料瓶(26)的底盘(35)，所述底盘(35)通过长吊杆(31)安装在主体支架(21)上，在底盘(35)的上方设有对塑料瓶(26)起限位作用的上撑板(34)和下撑板(36)，在长吊杆(31)上设有可沿所述长吊杆(31)上下滑动的滑动铝环(32)，所述长吊杆(31)的中部设有定位孔，所述滑动铝环(32)通过别针(33)别入所述长吊杆(31)中部的定位孔中限定位置。7.根据权利要求2所述的水质采样无人机，其特征在于:所述水体采集控制器(24)与所述飞行控制装置相连，且所述水体采集控制器(24)上设有用于采集采样点环境信息的温湿度传感器(25)。8.根据权利要求1所述的水质采样无人机，其特征在于:所述电路板安装盒(13)中设有中央控制管理单元、无线通信单元、遥控信号接收器、导航数据处理单元和气压高度计，在所述电路板安装盒(13)上侧设有惯性导航传感器(12)，在与机架(4)相连的机尾(54)上安装有GPS卫星定位传感器(5)，所述中央控制管理单元、无线通信单元和遥控信号接收器构成了所述飞行控制装置，所述导航数据处理单元、GPS卫星定位传感器(5)、惯性导航传感器(12)及气压高度计构成了所述导航装置，且所述导航装置中的导航数据处理单元与所述飞行控制装置中的中央控制管理单元相连，驱动装置和水样采集装置(8)均通过所述中央控制管理单元控制启停。9.根据权利要求8所述的水质采样无人机，其特征在于:所述机架(4)前侧设有一个支梁(55)，在该支梁(55)上安装有一个定高传感器(3)，所述定高传感器(3)与所述中央控制管理单元相连。10.根据权利要求1所述的水质采样无人机，其特征在于:所述驱动装置包括发动机(1)、传动机构(2)、主螺旋桨(10)和尾螺旋桨￠)，所述传动机构(2)包括第一同步带传动机构(14)、齿轮箱(16)和第二同步带传动机构(19)，其中齿轮箱(16)包括输入齿轮轴(15)、传动齿轮(53)、输出轴(17)和输出齿轮轴(18)，所述输入齿轮轴(15)、传动齿轮(53)和输出齿轮轴(18)依次啮合，与主螺旋桨(10)相连的输出轴(17)与所述传动齿轮(53)固连；发动机(1)通过第一同步带传动机构(14)与齿轮箱(16)的输入齿轮轴(15)相连，齿轮箱(16)的输出齿轮轴(18)通过第二同步带传动机构(19)与尾螺旋桨(6)相连，所述发动机(1)与所述飞行控制装置相连，在机架(4)的上侧安装有用于控制主螺旋桨(10)的主螺旋桨舵机(11)，在与机架(4)相连的机尾(54)的末端安装有用于控制尾螺旋桨(6)的尾螺旋桨舵机(7)。
【专利摘要】本发明涉及水质采集领域，具体是一种水质采样无人机，包括机身、驱动装置、水样采集装置和电路板安装盒，其中在电路板安装盒内设有多个控制单元，在机身上设有多个传感器，所述多个控制单元和多个传感器分别构成了飞行控制装置和导航装置，所述驱动装置和水样采集装置即通过所述飞行控制装置控制启停；所述水样采集装置包括采水装置、主体支架、分水装置和水体采集控制器，其中分水装置设有分水机构和塑料瓶,采水装置通过水管与分水装置上的分水机构相连,采集的水样通过采水装置作用进入到分水机构中，并通过分水机构作用进入用于承装该水样的塑料瓶中。本发明覆盖范围广、机动性强，能够满足大范围巡察及水质采集的需要。
【IPC分类】G01N1/14, B64C27/06
【公开号】CN105292449
【申请号】CN201410374931
【发明人】韩建达, 齐俊桐, 马立新, 宋大雷
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年8月1日