一种基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置的制作方法

本发明涉及一种自动取样装置，特别是一种基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置。

背景技术：

目前，技术人员需要对江河湖泊的水质进行定期监测，而监测之间，则需要从江河湖泊中提取检测样本，而提取样本的时候，首先需要技术人员乘船进入江河湖泊中，然后用取样瓶从指定地点提取水样，这样的取样方式，取样成本高，取样时间长，难以满足对江河湖泊水质监测的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是：提供一种结构简单、自动化程度高、取样成本低、取样速度快以及能提取不同深度的水样的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置。

为了解决上述问题，本发明的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，包括：

无人机，底部固定有起落架，所述无人机的机体内设有gps模块；

升降电机固定架，固定于无人机的底面上；

升降电机，固定于升降电机固定架上，所述升降电机上设有升降减速器，所述升降减速器上设有升降主轴，所述升降主轴上固定有一个卷筒，所述卷筒上缠绕有钢丝绳，所述钢丝绳的顶端系接于卷筒上；

取样筒，系接于钢丝绳的底端，所述取样筒的顶端设有开口，开口处塞有一个筒塞；

取样电机，固定于取样筒的外壁上，所述取样电机上设有一个取样减速器，所述取样减速器上设有取样主轴，所述取样主轴插入于取样筒内；

取样箱，固定于取样筒的下半部，所述取样箱内自上而下依次均布有若干个取样腔，所述取样腔之间互不连通，每个取样腔的前壁上均设有一个弧形的封闭槽，封闭槽的中心处设有一个进样孔，所述进样孔与取样腔相连通，每个取样腔的后壁上均设有一个取样孔，每个取样孔内均塞有一个密封塞；每个取样腔的前壁上均铰接有一根摆杆，所述摆杆的端部固定有一个圆形的橡皮圈，所述橡皮圈置于封闭槽中并与封闭槽相匹配，所述橡皮圈的直径大于进样孔的直径，每根摆杆的下方均设有一根拉紧弹簧，所述拉紧弹簧的顶端与摆杆相连，底部固定于摆杆下方的取样箱上，每根摆杆上还设有一个驱动销；

取样曲柄，固定于取样主轴的外端面上并垂直于取样曲柄；

取样连杆，一端与取样曲柄相铰接；

取样拉杆，顶端与取样曲柄的另外一端相铰接，所述取样拉杆呈现竖直方向设置，所述取样拉杆自上而下均布有若干个驱动孔，所述驱动孔为长条形，所述驱动孔的长度方向与取样杆的长度方向相垂直，所述驱动孔的数量与驱动销相等且一一对应，所述驱动销插入于相对应的驱动孔内并与驱动孔相匹配；

挡板，固定于取样箱的顶部，用于限定取样箱的位置，所述挡板上设有一个导向孔，所述取样拉杆插入于导向孔内并与导向孔相匹配；

密封腔，设于取样筒的顶部，所述密封腔内设有给取样电机供电的电池；

若干个前通水孔，设于取样箱正前方的取样筒上；

若干个后通水孔，设于取样箱正后方的取样筒上；所述后通水孔与取样孔一一对应，所述后通水孔位于相对应的取样孔的正后方，所述后通水孔的直径大于密封塞的直径；

以及控制手柄，以无线通信方式对无人机、升降电机和取样电机进行远程控制。

进一步，本发明的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，所述取样筒的底部连接有一根挂绳，所述挂绳的底部连接有一个铅坠。

进一步，本发明的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，所述铅坠的下半部为圆锥形。

进一步，本发明的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，所述前通水孔与进样孔的数量相等且一一对应，所述前通水孔位于相对应的进样孔的正前方。

进一步，本发明的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，所述前通水孔的直径大于进样孔的直径。

本发明取得的有益效果是：(1)结构简单；(2)无人机通过gps模块定位，即可飞行至江河湖泊的指定地点的上方，然后通过升降电机，将取样筒下放至水面的指定深度，再通过取样电机将进样口打开，从而使指定深度的水流入到取样腔中，取样完毕后，通过取样电机将进样口密封，再通过升降电机将取样筒提起，最后操控无人机飞回即可完成取样工作，与现有的取样方式相比，本发明的取样装置，自动化程度高，取样速度快，取样成本低，且能同时提取多个不同深度的水样，具有广泛的应用范围。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是取样筒、取样盒、取样电机及相关部件的主视图。

图3是取样筒、取样盒、取样电机及相关部件的右视图。

图4是图2中a处的放大图。

图5是图3中b处的放大图。

图6是取样筒的主视图。

图7是取样筒的右视图。

图8是取样盒的主视图。

图9是取样盒的右视图。

图中：1、升降电机固定架，2、无人机，3、gps模块，4、起落架，5、卷筒，6、升降主轴，7、钢丝绳，8、取样筒，9、升降减速器，10、升降电机，11、挂绳，12、铅坠，13、控制手柄，14、密封腔，15、筒塞，16、取样减速器，17、取样主轴，18、取样曲柄，19、取样电机，20、取样连杆，21、挡板，22、封闭槽，23、取样拉杆，24、取样箱，25、电池，26、驱动销，27、驱动孔，28、摆杆，29、拉紧弹簧，30、橡皮圈，31、进样孔，32、前通水孔，33、取样腔，34、密封塞，35、取样孔，36、后通水孔，37、导向孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-图9所示，是一种基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，包括无人机2，无人机2的底部固定有起落架4，无人机2的机体内设有gps模块3，起落架4具有支撑功能，在无人机2进行起落的时候，对无人机2进行有效的支撑，使无人机2能平稳的起飞和降落，避免无人机2因与地面的冲击力过大而损坏，另外，现有的起落架4一般还具有良好的缓冲性能。

无人机2通过gps模块3，可实现卫星导航，从而使无人机2能精确的飞行至指定地点，并长时间的停留于该地点的指定高度。

无人机2的底面上固定有一个升降电机固定架1，升降电机固定架1上固定有一个升降电机10，通过该升降电机固定架1，能牢靠的的对升降电机10进行固定，使升降电机10与无人机2结合为一个整体。

升降电机10上设有升降减速器9，升降减速器9上设有升降主轴6，升降主轴6上固定有一个卷筒5，卷筒5上缠绕有钢丝绳7，钢丝绳7的顶端系接于卷筒5上，钢丝绳7的底端连接有取样筒8，取样筒8的顶端设有开口，开口处塞有一个筒塞15。

启动升降电机10，经过升降加速器9减速后，升降主轴6就会带动卷筒5不断的转动，若卷筒5逆时针转动，则对钢丝绳7进行收卷，在钢丝绳7的带动下，就会带动取样筒8上升，当卷筒5顺时针转动时，则卷筒5对钢丝绳7进行放卷，此时，在钢丝绳7的带动下，取样筒8就会下降，因此，通过控制升降电机10的正转与反转，以及其正转和反转的圈数，即可对取样筒8进行升降控制，同时，还能对取样筒8上升或下降的高度进行精确的控制。

取样筒8的顶部设有开口，开口处塞有筒塞15，因此，当取样筒15深入到江河湖泊中进行取样的时候，能避免江河湖泊中的水从取样筒8的顶部的开口处流入到取样筒8中。

取样筒8的外壁上固定有取样电机19，取样电机19上设有一个取样减速器16，所述取样减速器16上设有取样主轴17，所述取样主轴17插入于取样筒8内。

取样筒8的下半部固定有一个取样箱24，取样箱24内自上而下依次均布有若干个取样腔33，所述取样腔33之间互不连通，取样腔33的前壁上均设有一个弧形的封闭槽22，封闭槽22的中心处设有一个进样孔31，进样孔31与取样腔33相连通，每个取样腔33的后壁上均设有一个取样孔35，每个取样孔35内均塞有一个密封塞34。

每个取样腔33的前壁上均铰接有一根摆杆28，摆杆28的端部固定有一个圆形的橡皮圈30，橡皮圈30置于封闭槽22中并与封闭槽22相匹配，橡皮圈30的直径大于进样孔31的直径，每根摆杆28的下方均设有一根拉紧弹簧29，拉紧弹簧29的顶端与摆杆28相连，底部固定于摆杆28下方的取样箱24上，每根摆杆28上还设有一个驱动销26。

取样主轴17的外端面上固定有一根取样曲柄18，取样曲柄18与取样主轴17相垂直，取样曲柄18上交接有一根取样连杆20，取样连杆20的另外一端交接有一根取样拉杆23，取样拉杆23呈现竖直方向设置，取样拉杆23自上而下均布有若干个驱动孔27，驱动孔27为长条形，驱动孔27的长度方向与取样拉杆23的长度方向相垂直，驱动孔27的数量与驱动销26相等且一一对应，所述驱动销26插入于相对应的驱动孔27内并与驱动孔27相匹配。

当取样电机19不工作的时候，取样曲柄18、取样连杆20和取样拉杆23均处于静止状态，此时，橡皮圈30恰好位于进样孔31的正前方，因而会将进样孔31封闭。因此，即便取样筒8处于江河湖泊的水面以下，水也不会通过进样孔31流入到取样腔33中。

若启动取样电机19，经过取样减速器16减速后，取样主轴17就会不断的转动，而取样主轴17在转动的同时，则会带动曲柄18转动，取样曲柄18在转动的同时，会带动取样连杆20摆动，取样连杆20在摆动的同时则会进一步带动取样拉杆23上下移动，在取样拉杆23的带动下，驱动孔27就会带动驱动销26上下移动，而驱动销26在上下移动的过程中，还会带动摆杆28客服拉紧弹簧29的弹力上下摆动，摆杆28在摆动的同时，最终会带动橡皮圈30沿密闭槽22上下移动，由于橡皮圈30沿密闭槽22上下移动，因此，进样孔31就会不断的开启，又会不断的被封闭，开启的时候，若取样筒8处于江河湖泊的水面之下，水就会不断的通过进样孔流入到取样腔33中，直至充满每个取样腔33。

当取样腔33充满之后，关闭取样电机19，橡皮圈30就会再次封闭进样孔31，此时，取样腔33中的水就作为水样保存于取样腔33中了。

取样箱24的顶部固定有一块挡板21，挡板21位于取样筒8内，通过挡板21，可以限定取样箱24的位置，对取样箱24进行固定，避免取样箱24因受到外力而移动。

另外，挡板21上设有一个导向孔37，取样拉拉杆23插入于导向孔37内并与导向孔37相匹配，因而，通过导向孔37的导向作用，能对取样拉杆23在上下移动的过程中进行导向，避免取样拉杆23发生左右晃动和偏移。

取样筒8的顶部，设有一个密封腔14，密封腔14内设有给取样电机19供电的电池25，这样一来，就会对电池25进行保护，从而避免电池25因浸水而损坏。

取样箱24正前方的取样筒8上设有若干个前通水孔32，取样箱24正后方的取样筒8上设有若干个后通水孔36，因此，当取样筒8置于江河湖泊的水面之下的时候，通过前通水孔32和后通水孔36，江河湖泊中的水就会进入取样筒8中，为取样工作做好准备。

后通水孔36与取样孔35一一对应，后通水孔36位于相对应的取样孔35的正后方，后通水孔36的直径大于密封塞34的直径，这样一来，当取样完毕后，需要对水样进行检测的时候，通过后通水孔36即可方便的将密封塞34取出，取出之后，将注射器依次插入后通水孔36和取样孔35中，即可将取样腔33中的水样抽出，抽出之后，即可对水样进行检验，操作起来非常方便。

本实施例的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，还包括一个控制手柄13，通过控制手柄13，即可以无线通信方式对无人机2、升降电机10和取样电机19进行远程控制。

具体取样的时候，技术人员通过控制手柄13，利用无人机中的gps模块3进行卫星导航，操控无人机2飞行至指定地点的指定高度，然后启动升降电机10，通过升降电机10、卷筒5和钢丝绳7控制取样筒8下落的深度，使取样筒8下落至江河湖泊的水面以下的指定深度，之后启动取样电机19，取样电机19启动之后，经过取样减速器16减速，取样主轴17就会连续的转动，而取样主轴17在转动的同时，则会带动取样曲柄18转动，取样曲柄18在转动的同时，会带动取样连杆20摆动，取样连杆20在摆动的同时则会进一步带动取样拉杆23上下移动，在取样拉杆23的带动下，驱动孔27就会带动驱动销26上下移动，而驱动销26在上下移动的过程中，还会带动摆杆28客服拉紧弹簧29的弹力上下摆动，摆杆28在摆动的同时，最终会带动橡皮圈30沿密闭槽22上下移动，由于橡皮圈30沿密闭槽22上下移动，因此，进样孔31就会不断的开启，又会不断的被封闭，开启的时候，由于取样筒8处于江河湖泊的水面之下，水就会不断的通过进样孔31流入到取样腔33中，直至充满每个取样腔33。

取样腔33中充满水样之后，关闭取样电机19，橡皮圈30就会再次封闭取样孔31，此时即可完成水样的提取工作。

水样提取完毕之后，技术人员再次利用控制手柄13，启动升降电机10，由升降电机10将取样筒8从水面之下提升至卷筒5的下方，取样筒8提升到位后，关闭升降电机10。

取样筒8提升到位后，技术人员利用控制手柄13，指令无人机2返航，飞回至出发地点。

无人机2飞回后，技术人员将取样筒8从无人机2上取下，取下之后，依次将取样箱24中的每个取样孔中的密封塞34打开，然后通过注射器抽取每个取样腔33中的水样至试管中，并逐一标记，最后，技术人员对每个试管中的水样逐一进行检测即可。

与现有的取样方式相比，本实施例的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，整个过程均由无人机2、升降电机10和取样电机19自动完成，因此，取样速度快，取样精度高，取样成本低。

另外，本实施例的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，取样箱24内设有若干个取样腔33，且每个取样腔33在浸入水中的时候，其深度均不相同，也就是说，通过取样筒8和取样箱24，能一次性在江河湖泊中提取多个不同深度的水样，进一步提高了取样效率和取样精度。

本实施例的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，取样筒8的底部连接有一根挂绳11，挂绳11的底部连接有一个铅坠12，因而大大加重了取样筒8的重量，从而使取样筒8浸入江河湖泊的水面以下的时候，能稳定快速的下落，克服水的浮力对取样筒下落的影响。

本实施例中，所述铅坠12的下半部为圆锥形。

在其它一些实施例中，铅坠12的下半部还可以是三棱锥形或四棱锥形。

本实施例的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，前通水孔32与进样孔31的数量相等且一一对应，所述前通水孔32位于相对应的进样孔31的正前方。

本实施例的基于无人机的江河湖泊水质检验用取样装置，前通水孔32的直径大于进样孔31的直径。