一种无人机水样采集方法与流程

本发明属于无人机领域，涉及一种无人机应用，具体涉及一种无人机水样采集方法。

背景技术：

随着国内经济的高速发展，环境保护问题越来越受到人们的重视，而其中关于水资源的环境监测保护是其中的重中之重。水域的水样采集是水资源环境监测工作的重要工作任务，以往需要租船行驶到水域的中心位置，手工抛投取水桶到水下进行水样采集。但这种方式存在不方便、效率低、不精确的问题。

技术实现要素：

为克服现有水样采集过程中存在的技术缺陷，本发明公开了一种无人机水样采集方法。

本发明所述无人机水样采集方法，包括如下步骤：

步骤1.为无人机设定好飞行目的地水域坐标及飞行航线和飞行参数；无人机按照设定参数飞行至目的地；或由地面遥控直接飞往目的地；

步骤2.无人机悬停，并根据预设指令或接收遥控指令驱动集线器旋转，将取水器放下，取水器下坠高度由集线器旋转线程决定；

步骤3.集线器停止旋转至取水器采集水样完成，而后取水系统驱动集线器反转，将取水器拉出水面回收；无人机按预设路线返回出发地或检测目的地。

优选的，所述步骤1中飞行参数包含飞行速度和飞行高度。

优选的并将取水器下放至计算得到的下坠高度。

优选的，所述步骤3中，取水器回收时的集线器旋转线程与步骤2中放下取水器的旋转线程一致。

优选的，无人机采集水样过程中，全程通过摄像头采集并实时传回图像。

优选的，所述步骤3中，还包括安全控制过程，所述安全控制过程为：所述集线器上串联有保险结，取水系统驱动集线器反转时，保险结受力大于阈值则断裂，取水系统按照设定完成回收线程后，自动返回。

优选的，所述步骤3中，还包括安全控制过程，所述安全控制过程为：无人机上设置有夹断装置，当取水系统驱动集线器反转时，检测到取水器无法正常回收，则遥控或按照预先设定的判断标准启动夹断装置切断取水器上连线，所述预先设定的判断标准为：电机接收到回收指令后未转动。

优选的，所述取水器包括缠绕在集线器上的柔性吸管，及与柔性吸管一端连接并设置在无人机上的吸泵，所述柔性吸管另一端上连接有密度大于水的配重物；所述步骤3中取水器采集水样具体为：当柔性吸管挂有配重物的一端沉入水面以下时，开启吸泵将水通过吸管吸回无人机。

采用本发明所述的无人机水样采集方法，具备如下优越性：

一．采用无人机采集水样，速度快、效率高；无人机直接飞到目标水域上空，不受地势、水面宽阔程度、水草生长等环境情况的制约。

二.可实现远程无人机控制，工作人员不用亲临水岸或其他复杂地形区域，大大保障了人身安全；并可实现精准的定点取水，为长期监测数据的对比分析提供有效保障。

三.采水作业自动化程度高，简单高效。

附图说明

图1为本发明中无人机采水系统的一种具体实施方式结构示意图，图2为本发明所述取水系统的一种具体实施方式示意图，图中附图标记名称为1-无人机，2-取水系统，3-地面站，4-遥控器；21-控制器，22-图像采集传输系统，23-集线器，24-电池，25-电机，5-采水器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述无人机水样采集方法，包括如下步骤：

步骤1.为无人机设定好飞行目的地水域坐标及飞行航线和飞行参数；无人机按照设定参数飞行至目的地；飞行参数一般包含飞行速度和飞行高度等。

步骤2.无人机悬停，并根据预设指令或接收遥控指令驱动集线器旋转，将取水器放下，取水器下坠高度由集线器旋转线程决定。

无人机飞至指定坐标上空后，放下取水器，取水器的下坠高度一般根据水位和无人机飞行高度以及取水要求的深度决定。电机驱动集线器旋转，计算并控制集线器的旋转圈数，可以控制取水器的下坠高度。

步骤3.集线器停止旋转至取水器采集水样完成，而后取水系统驱动集线器反转，将取水器拉出水面回收；无人机按预设路线返回出发地或检测目的地。

取水器的回收线程一般跟下放时的线程长度一样，集线器反转即将取水器回收至原位置。

整个操作过程可以遥控实现，遥控实现时，可以在无人机上安装图像采集传输系统22，实时采集无人机的飞行视频信息及采水工作信息，并将采集图像实时回传到地面站3或遥控器4上，操作人员根据图像进行相应控制操作无人机飞行、悬停、采水、回收等。也可以在取水系统中设置单片机，按照预设程序，编程实现。

如图2给出本发明所述取水系统的一种具体实施方式，取水系统包括控制器21，位于控制器下方并为控制器和电机供电的电池24，还包括安装在电池下的电机25和集线器，所述电机动力输出轴与集线器23转轴连接，所述集线器上的缠绕线与吊装在集线器下方的取水器5连接。

使用时，操纵无人机飞抵目标水域上空后，开始悬停；而后取水系统的控制器根据预设程序或根据地面遥控器指令，通过电机驱动集线器放线，将系在缠绕线上的取水器从高空放入水下，取水器到达水下指定深度后，控制器控制电机停止转动；随后控制器再控制电机反转驱动集线器收线，将取水器拉出水面，回到无人机；随后无人机执行自动返航、自动降落程序，将所取水样带回，采用集线器正转反转方式即实现取水器的下降和上升，从而方便的实现了电机控制；为保持无人机飞行及采水过程中飞行和悬停平稳，较重的水样采集装置应安装在多个旋翼的几何中心投影位置；一般设置四个或六个旋翼，使得在任何方向上运动的无人机都不易受取水器的重力影响。

对于取水器的另一种设置方式为：所述取水器包括缠绕在集线器上的柔性吸管，及与柔性吸管一端连接并设置在无人机上的吸泵，所述柔性吸管另一端上连接有密度大于水的配重物；配重物可以是金属圈或连接在柔性吸管末端的金属管等。所述步骤3中取水器采集水样具体为：当柔性吸管挂有配重物的一端沉入水面以下时，开启吸泵将水通过吸管吸回无人机。以上吸水方式可以通过控制吸泵工作时间控制吸入水量，可以实现定量采水，降低无人机负重。

本发明对于取水器取水过程中被水下或水面物体缠绕时，设置有安全控制过程保证无人机的安全飞回。所述安全控制过程为：无人机上设置有夹断装置，当取水系统驱动集线器反转时，检测到取水器无法正常回收，则遥控或按照预先设定的判断标准启动夹断装置切断取水器上连线，所述预先设定的判断标准为：电机接收到回收指令后未转动；也可以在所述集线器上串联一个保险结，取水系统驱动集线器反转时，保险结受力大于阈值则断裂，取水系统按照设定完成回收线程后，自动返回。

采用本发明所述的无人机水样采集方法，具备如下优越性：

一．采用无人机采集水样，速度快、效率高；无人机直接飞到目标水域上空，不受地势、水面宽阔程度、水草生长等环境情况的制约。

二.可实现远程无人机控制，工作人员不用亲临水岸或其他复杂地形区域，大大保障了人身安全；并可实现精准的定点取水，为长期监测数据的对比分析提供有效保障。

三.采水作业自动化程度高，简单高效。

前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。