一种无人机水质取样装置

1.本实用新型涉及水质参数自动检测和水质取样技术领域，特别是涉及一种无人机水质取样装置。


背景技术：

2.环境保护政策是我国最基本的国策之一，随着我国环保产业的不断发展，环境保护管理不断得到加强和发展。科技和智能已成为提高环境保护管理水平和解决问题的重要科学依据，有效监测环境质量是环境保护工作极为重要的组成部分，这是智慧科技对我国环境问题管理的重要科学依据和相应支撑。同时，水资源环境的保护监测也成为环境保护质量监测的一个非常重要的组成部分。水质采集是保护环境水检测的第一步，是解决环境水污染问题的前提，在一些复杂的地形环境中，如果无法进行水质取样，直接导致无法进行水资源环境保护。无人机技术作为智能科技时代的产物，为监测水资源环境提供强有力的技术支撑，引进无人机技术，对于水资源环境的监测与保护有着至关重要的作用。目前，水质样品采集工作多采用人工进行，传统的人工方式由于受气候条件、环境因素、地理位置、人员素质和责任心等多方面因素的制约，导致工作效率无法保证。发展先进的自动水质取样技术,研究开发无人机水质取样装置,具有重要的意义。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种无人机水质取样装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现利用无人机对目标水域进行多点取样或多点现场检测，提高了水样提取的工作效率。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.一种无人机水质取样装置，包括无人机和固定安装于所述无人机起落架上的取样装置，所述取样装置包括
6.固定板，便于其它部件进行安装固定；所述固定板两侧通过连接组件与所述无人机起落架固定连接；
7.抽吸机构，用于抽取水样，包括卷管单元和泵送单元；所述卷管单元与所述泵送单元固接并连通；所述卷管单元和所述泵送单元分别固接于所述固定板顶面；
8.控制器，便于远程操控所述无人机、所述卷管单元和所述泵送单元；所述控制器固定安装于所述固定板顶面；
9.电源，用于向外部供电；所述电源分别与所述无人机、所述控制器、所述卷管单元和所述泵送单元电性连接；所述电源固定安装于所述固定板顶面。
10.优选的，所述泵送单元包括卷吸泵；所述卷吸泵的输入端固接并连通有回转接头；所述回转接头与所述卷管单元固接并连通；所述卷吸泵的输出端固接并连通有第一连接管；所述第一连接管的一端固接并连通有三通阀；所述三通阀的两个端口通过管道分别与若干开关阀串联；其中一个所述开关阀连通有第二连接管；所述第二连接管的一端贯穿所
述固定板底面并设置于所述固定板下方；其余所述开关阀分别对应连通有取样瓶；所述取样瓶可拆卸连接于所述固定板一侧；所述卷吸泵、所述开关阀固定安装于所述固定板顶面；所述开关阀分别与所述电源、所述控制器电性连接；所述卷吸泵分别与所述电源、所述控制器电性连接。
11.优选的，所述卷管单元包括两个对称设置的联轴器；两个所述联轴器之间设置有卷辊；所述卷辊上绕设有软管；所述软管的一端穿过所述固定板中部开设的过孔并设置于所述固定板下方；所述软管的末端固接有水质参数传感器；所述水质参数传感器与所述无人机无线通讯连接；所述软管的另一端固接并连通有宝塔头；所述宝塔头的一端依次贯穿卷辊、一联轴器的一端中心并与所述回转接头固接并连通；所述卷辊的一端贯穿另一所述联轴器并传动连接有减速电机；所述减速电机通过固定座与所述固定板固定连接；所述减速电机分别与所述电源、所述控制器电性连接。
12.优选的，所述固定板的底面固接有伸缩电机；所述伸缩电机与所述卷辊平行设置；所述伸缩电机的移动端固接有金属环；所述软管的一端穿过所述金属环；所述伸缩电机分别与所述电源、所述控制器电性连接。
13.优选的，所述电源为锂离子蓄电池。
14.优选的，所述软管的一端固接有配重块。
15.优选的，所述控制器为plc控制器。
16.优选的，所述卷吸泵为高压隔膜泵。
17.本实用新型具有如下技术效果：
18.无人机水质取样装置中软管插入水体的一侧挂接有水质参数传感器，可以将采集到的数据自动存储在无人机上。
19.当当前的水样的水质参数不便于进行现场测试，则由无人机完成若干次采样过程后经操作人员取下取样小容器后带回实验室测试分析，由人工进行进一步检测，扩大了本实用新型的适应范围，提高了水样检测的工作效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为取样装置俯视结构视图。
22.图2为抽吸机构侧视结构示意图。
23.图3为卷管单元主视结构示意图。
24.图4为伸缩电机侧视结构示意图。
25.图5为本实用新型侧视结构示意图。
26.其中，1、固定板；2、连接组件；3、泵送单元；31、卷吸泵；32、回转接头；33、第一连接管；34、三通阀；35、管道；36、开关阀；37、第二连接管；38、取样瓶；4、卷管单元；41、联轴器；42、软管；43、宝塔头；44、减速电机；45、固定座；5、伸缩电机；6、金属环；7、配重块；8、无人机；91、卷辊；92、控制器；93、水质参数传感器；94、电源。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
29.如图1-5所示的一种无人机水质取样装置，包括无人机8和固定安装于无人机8起落架上的取样装置，取样装置包括
30.固定板1，便于其它部件进行安装固定；固定板1两侧通过连接组件2与无人机8起落架固定连接；
31.抽吸机构，用于抽取水样，包括卷管单元4和泵送单元3；卷管单元4与泵送单元3固接并连通；卷管单元4和泵送单元3分别固接于固定板1顶面；
32.控制器92，便于远程操控无人机8、卷管单元4和泵送单元3；控制器92固定安装于固定板1顶面；
33.电源94，用于向外部供电；电源94分别与无人机8、控制器92、卷管单元4和泵送单元3电性连接；电源94固定安装于固定板1顶面。
34.进一步的，连接组件为包括但不限于若干连接杆或若干连接板与无人机的起落架卡接或粘接，保证取样装置与无人机的稳固连接。
35.进一步优化方案，泵送单元3包括卷吸泵31；卷吸泵31的输入端固接并连通有回转接头32；回转接头32与卷管单元4固接并连通；卷吸泵31的输出端固接并连通有第一连接管33；第一连接管33的一端固接并连通有三通阀34；三通阀34的两个端口通过管道35分别与若干开关阀36串联；其中一个开关阀36连通有第二连接管37；第二连接管37的一端贯穿固定板1底面并设置于固定板1下方，且第二连接管37与外部大气相连通；软管42的末端固接有水质参数传感器93；水质参数传感器93与无人机8无线通讯连接；便于通过第二连接管37向外部排出清洗的水；其余开关阀36通过管道35分别对应连通有取样瓶38，且管道35与取样瓶38的瓶盖间隙配合，既便于水样能够顺利流入取样瓶38中，也便于后期取样瓶38的收取；固定板1的一侧开设有若干卡槽；取样瓶38与卡槽卡接；卷吸泵31、开关阀36固定安装于固定板1顶面；开关阀36分别与电源94、控制器92电性连接；卷吸泵31分别与电源94、控制器92电性连接。
36.进一步的，为了避免取样瓶38因为外部受力而造成破损，在取样瓶38外部设置有护板；护板能够保护若干取样瓶38并能够给予取样瓶38支撑，提高了取样瓶38的稳定性。
37.进一步优化方案，卷管单元4包括两个对称设置的联轴器41；联轴器41的中心为空心设置，便于宝塔头43的穿设；两个联轴器41之间设置有中空的卷辊91；卷辊91上绕设有软管42；固定板1中部开设有过孔，软管42的一端穿过过孔并设置于固定板1下方，便于取水样；软管42的另一端固接并连通有宝塔头43；宝塔头43的一端依次贯穿卷辊91、一联轴器41的一端中心并与回转接头32固接并连通；卷辊91的一端贯穿另一联轴器41并传动连接有减速电机44；减速电机44通过固定座45与固定板1固定连接；减速电机44分别与电源94、控制器92电性连接。
38.进一步的，宝塔头43、回转接头32为常用的液体管道接插件，为现有技术，在此不再赘述。
39.进一步优化方案，为了能够使得软管42有序的绕设在卷辊91上，固定板1的底面固接有伸缩电机5；伸缩电机5与卷辊91平行设置；伸缩电机5的移动端固接有金属环6；软管42的一端穿过金属环6；伸缩电机5分别与电源94、控制器92电性连接。
40.进一步优化方案，电源94为锂离子蓄电池。
41.进一步优化方案，软管42的一端固接有配重块7，便于软管42能够顺利的垂下取样，避免受到外部环境的干扰而造成取样失败。
42.进一步优化方案，控制器92为plc控制器。
43.进一步的，控制器92具有远程通讯模块，能够通过远程通讯模块实现对控制器92相连接的各个部件的控制。
44.进一步优化方案，卷吸泵31为高压隔膜泵。
45.本实施例的工作过程如下：
46.本实用新型的供电方案为锂离子蓄电池直流供电，该无人机8可以通过无人机8的操作手柄，操控无人机8飞到预先规划的gps采样点，当无人机8飞抵第一个采样水域并下降到距水面4-5米左右时，减速电机44在控制器92的作用下实现匀速转动，通过联轴器41带动卷辊91转动将均匀缠绕在卷辊91上的软管42下方，当没入水中的软管42长度达到1米时控制器92控制减速电机44停止转动，通过控制器92开启卷吸泵31并开始抽水取样，此时取样的开关阀36其中的一个处于开启状态，将采样到的水导引到相应取样瓶38内。其余的开关阀36处于关闭状态，采样结束后关闭卷吸泵31以及相应的开关阀36，重新打开卷辊91的减速电机44并控制其反转回收软管42。在软管42回收过程中，通过控制器92控制安装在卷辊91两侧的伸缩电机5进行往复运动，确保软管42回收时均匀缠绕到卷辊91上。软管42回收完毕后关闭减速电机44和伸缩电机5并飞往下一个gps采样区域。
47.飞抵下一个采样区域后，开启减速电机44将软管42一端送至采样高度，开启卷吸泵31以及与外部相连通的开关阀36，将残留在卷吸泵31、软管42以及开关阀36内的水进行冲洗替换，冲洗结束后，开关阀36关闭，其余的开关阀36的中的第2个重复第1个开关阀36的工作过程。
48.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型，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实用新型的限制。
49.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。