水面标定装置及其方法与流程

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种水面标定装置及其方法。

背景技术：

目前环保地表水水样采集普遍采用人工采集，采集过程复杂、具有一定的危险性。极少数采用无人机或机器辅助采集，但只是简单加载传统设备，缺少专用设备，不能实现连续性采集。

要通过无人机来实现连续性在预定水域进行采样，首先要确定采样深度，因此本发明的目的提供一种可以对无人机的基准高度进行标定，确定无人机作业高度的标定装置及其标定方法，采集水面信息，从而确定采样深度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了通过无人机进行水样采集，本发明提供了一种水面标定装置及其方法，在采样前对无人机的基准高度进行标定，从而确定无人机的作业高度和采样深度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水面标定组件，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳具有上端开口、下端开口和内腔，所述内腔分别与上端开口和下端开口连通；

传感器容器，所述传感器容器固定在所述内腔中，所述传感器容器包括侧壁和底板，所述侧壁的上端为敞口，所述底板固定连接在侧壁的下端，所述底板上开设有进水孔；

浮标传感器，所述浮标传感器放置在所述底板上，所述浮标传感器包括浮体和导电片，所述导电片固定在所述浮体的上部；

导电端子，所述浮标传感器的上方设置有二个导电端子，所述二个导电端子竖直下降时将同时与所述导电片接触；

导线，一个所述导线的上端连接有电源，下端与一个所述导电端子连接；另一个所述导线的上端连接有用于产生开关量信号的信号发生器，下端与另一个所述导电端子连接，二个所述导线受到导电端子的拉力呈竖直状态；

模数转换芯片，所述模数转换芯片与所述信号发生器连接。

作为优选，所述传感器容器的数量为二个，二个所述底板的上表面位于同一水平面内。

本发明还提供了一种水面标定装置，包括所述的水面标定组件，所述水面标定装置还包括牵引电机、牵引线和采样控制芯片，所述牵引电机分别与所述采样控制芯片和电源连接，所述牵引电机的输出轴与所述牵引线的上端连接，所述牵引线的下端与所述外壳固定连接，所述模数转换芯片与所述采样控制芯片连接。

本发明还提供了一种水面标定方法，通过配置有所述的水面标定装置的无人机来完成，包括以下步骤：

S1、控制所述无人机飞抵预定水域并在水面上方悬停；

S2、控制牵引电机下放牵引线，所述外壳、传感器容器以及浮标传感器缓慢下降；水从进水孔进入传感器容器中，浮体漂浮在水面上；

S3、控制无人机缓慢下降，导线和导电端子也同步缓慢下降，当二个所述导电端子同时接触到导电片时，所述电源、导线、导电端子、导电片以及信号发生器形成的回路导通，所述信号发生器发出开关量信号，所述模数转换芯片将开关量信号转换成数字信号发送至采样控制芯片，所述采样控制芯片接收到所述数字信号后控制无人机停止下降；

S4、控制无人机缓慢上升，导线和导电端子也同步缓慢上升，当所述导电端子脱离所述导电片时，二个所述导电端子之间断开，所述信号发生器停止发出开关量信号，记录此时无人机的高度数据并存储，完成标定。

其次，还包括步骤S5、标定完成后，控制牵引电机收取牵引线，所述外壳、传感器容器以及浮标传感器缓慢上升。

本发明的有益效果是，这种水面标定装置在下方到预定水域中时，水进入传感器容器中后，浮标传感器漂浮在水面上，无人机的缓慢下降带动导电端子同步下降，二个导电端子同时接触导电片的时候，回路导通，信号发生器发出开关量信号，无人机停止下降并随后缓慢上升，导电端子随之上升并与导电片脱离，无人机停止上升并记录此时无人机的高度数据，这种装置作为无人机采样系统的一部分，结构简单，容易实施，整体重量较少，适应无人机的装载，利用浮标传感器和信号发生回路，可以降低接触不良，形成的误判的几率，还可以在江河等具有一定波浪的水域进行标定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的水面标定组件的最优实施例的结构示意图。

图中1、外壳，2、传感器容器，3、浮标传感器，4、导电端子，5、导线，6、电源，7、信号发生器，8、模数转换芯片。

图2是本发明的水面标定方法的最优实施例的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

如图1所示，本发明提供了一种水面标定组件，包括：

外壳1，外壳1具有上端开口、下端开口和内腔，内腔分别与上端开口和下端开口连通，在此实施例中外壳1为中空圆柱形；

传感器容器2，传感器容器2固定在内腔中，传感器容器2包括侧壁和底板，侧壁的上端为敞口，底板固定连接在侧壁的下端，底板上开设有进水孔；外壳1和传感器容器2在放入水中时需要下沉，所以可以在外壳1上设置配重块，或者在选择外壳1和传感器容器2的材质时，是它们实体的平均密度大于水的密度为佳；

浮标传感器3，浮标传感器3放置在底板上，浮标传感器3包括浮体和导电片，导电片固定在浮体的上部，底板的进水孔可以是一个较大的孔，孔的大小不足以让浮标传感器3穿过，或者底板为网状结构，上面分布的网孔就是进水孔；

导电端子4，浮标传感器3的上方设置有二个导电端子4，二个导电端子4竖直下降时将同时与导电片接触；

导线5，一个导线5的上端连接有电源6，下端与一个导电端子4连接；另一个导线5的上端连接有用于产生开关量信号的信号发生器7，下端与另一个导电端子4连接，二个导线5受到导电端子4的拉力呈竖直状态；

模数转换芯片8，模数转换芯片8与信号发生器7连接；

上述的一个传感器容器2、一个浮标传感器3、二个导电端子4、二个导线5、一个信号发生器7、一个电源6以及一个模数转换芯片8组成的机构一共有两组，其中两个传感器容器2的底板的上表面位于同一水平面内；设置两组机构的目的是防止其中一组发生故障时，另外一组可以正常运作，保证标定工作可以有效、准确的进行。

本发明还提供了一种水面标定装置，包括水面标定组件、牵引电机、牵引线和采样控制芯片，牵引电机分别与采样控制芯片和电源连接，牵引电机的输出轴与牵引线的上端连接，牵引线的下端与外壳固定连接，模数转换芯片与采样控制芯片连接。

如图2所示，本发明还提供了一种水面标定方法，通过配置有水面标定装置的无人机来完成，包括以下步骤：

S1、控制无人机飞抵预定水域并在水面上方悬停；

S2、控制牵引电机下放牵引线，外壳、传感器容器以及浮标传感器缓慢下降；水从进水孔进入传感器容器中，浮体漂浮在水面上；

S3、控制无人机缓慢下降，导线和导电端子也同步缓慢下降，当二个导电端子同时接触到导电片时，电源、导线、导电端子、导电片以及信号发生器形成的回路导通，信号发生器发出开关量信号，模数转换芯片将开关量信号转换成数字信号发送至采样控制芯片，采样控制芯片接收到数字信号后控制无人机停止下降；

S4、控制无人机缓慢上升，导线和导电端子也同步缓慢上升，当导电端子脱离导电片时，二个导电端子之间断开，信号发生器停止发出开关量信号，记录此时无人机的高度数据并存储，完成标定。

S5、标定完成后，控制牵引电机收取牵引线，外壳、传感器容器以及浮标传感器缓慢上升。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。