一种基于无人船的自动定深装置、检测系统和作业方法与流程

1.本发明涉及无人水样采集和检测领域，具体涉及一种基于无人船的自动定深装置、具有该自动定深装置的检测系统以及利用该检测系统进行水样采集和检测的作业方法。


背景技术：

2.目前不论是浮标式水质检测装置还是无人船水质检测装置都没有精确选择水深，进而进行水质数据采集或水样提取的功能。只能采取人工定深的单次作业方式进行水质数据提取或水样提取，或者通过无人船对表层水体进行实时监控，无法实现对水体真正的原位实时监测，以及对全水域水层的全数据获取。


技术实现要素：

3.为此，本发明提供一种基于无人船的自动定深装置、具有该自动定深装置的无人水上检测系统以及利用该无人水上检测系统进行水样采集和检测的作业方法，有效解决上述问题。
4.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
5.一种基于无人船的自动定深装置，包括控制器、云台、固定架、电推杆和压力传感器，所述云台用于固定至无人船上，所述固定架铰接于云台上并受云台控制转动，所述电推杆装配于固定架上，所述压力传感器装配于电推杆的伸缩端，所述控制器分别与云台、电推杆和压力传感器形成连接。
6.进一步的，所述固定架呈u型结构，所述固定架套于云台上，其二侧壁同时与云台进行铰接。
7.进一步的，所述固定架上固定有平行于电推杆的伸缩轴线的滑轨，所述滑轨固定装配有固定座，所述电推杆固定于所述固定座上。
8.进一步的，所述固定座的数量为多个，多个固定座同时固定连接所述电推杆。
9.进一步的，所述固定座上开设有固定套孔，所述电推杆固定套接于所述固定座的固定套孔内。
10.进一步的，所述电推杆的伸缩端固定有一支架，所述压力传感器装配于电推杆的伸缩端上的支架上。
11.进一步的，所述支架具有一位于中心位置的第一安装孔以及位于第一安装孔外围的第二安装孔，所述压力传感器装配于第二安装孔上。
12.一种检测系统，为无人水上检测系统，包括上述所述的基于无人船的自动定深装置和水样采集检测器，所述水样采集检测器装配于电推杆的伸缩端，并与控制器连接，所述控制器通过无线通信模块与远程端实现通信连接。
13.一种检测作业方法，为无人水上检测作业方法，包括如下步骤：
14.a1，提供上述所述的无人水上检测系统，远程端通过无线通信模块与无人水上检
测系统的控制器实现通信连接；
15.a2，通过远程端提供作业信号，控制器接收信号后，控制云台作业，云台驱动固定架转动，而使电推杆对准待测水面；
16.a3，通过远程端设定检测深度，控制器接收信号后，控制电推杆伸出，使压力传感器和水样采集检测器浸入水中，到达预设水深；
17.a4，压力传感器感应水压并输出至控制器，控制器通过检测的水压值确定实际水深，并实时控制电推杆伸缩，实现实时调整深度；
18.a5，水样采集检测器采集水样并检测水样数据，并将水样数据输出至控制器，控制器通过无线通信模块将水深值和对应的水样数据传输至远程端。
19.通过本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
20.本方案提供的自动定深装置，控制器能够控制云台来带动电推杆切换位置，同时，可以根据作业需求，控制电推杆进行伸缩，以带动压力传感器精确的进入所设定深度的水中，压力传感器感应水压并输出至控制器，控制器通过检测的水压值确定实际水深，并实时控制电推杆伸缩，自动微调补偿波浪对载具的起伏影响，始终将探头精确保持在确定的深度水层中持续工作；实现自动定深。
21.同时，本方案在基于自动定深装置的基础上所提供的无人水上检测系统以及基于该系统的作业方法，在现场无人作业的情况下，通过远程控制该系统进行精准定深、水样采集和检测的工作，最终完美实现全水域不同深度水层的自动取样和水质数据的在线、原位(通过自动定深装置到达并保持在指定的深度)的实时监测，有效解决现有技术中存在的问题。同时，配合无人船作业，可对全水域水层的全数据获取。
附图说明
22.图1所示为实施例中自动定深装置在收纳状态下的立体结构示意图；
23.图2所示为实施例中自动定深装置在收纳状态下的正视图；
24.图3所示为实施例中自动定深装置在收纳状态下的侧视图；
25.图4所示为实施例中自动定深装置在收纳状态下的结构分解示意图；
26.图5所示为实施例中自动定深装置在工作状态下电推杆并未伸出时的正视图；
27.图6所示为实施例中自动定深装置在工作状态下电推杆伸出时的正视图；
28.图7所示为实施例中无人水上检测系统的原理框图；
29.图8所示为实施例中无人水上检测作业方法的步骤框图。
具体实施方式
30.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
31.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
32.参照图1至图6所示，本实施例提供的一种基于无人船的自动定深装置，包括控制器(图1至图4未示出，参照图7所示的控制器70)、云台10、固定架20、电推杆30和压力传感器
40，云台10用于装配至无人船上，所述固定架20铰接于云台10上并受云台10控制转动，所述电推杆30装配于固定架20上，所述压力传感器40装配于电推杆30的伸缩端，所述控制器70分别与云台10、电推杆30和压力传感器40形成连接。
33.本方案提供的自动定深装置，控制器70能够控制云台10来带动电推杆30切换位置，如由如图2所示的水平放置于船体位置时，通过云台10带动固定架20转动，进而将电推杆30切换至如图5所示的垂直于水面的作业位置等。同时，可以根据作业需求，控制电推杆30进行伸缩，以带动压力传感器40精确的进入所设定深度的水中，如图6所示，压力传感器40感应水压并输出至控制器70，控制器70通过检测的水压值确定实际水深，并实时控制电推杆30伸缩，自动微调补偿波浪对载具的起伏影响，始终将探头精确保持在确定的深度水层中持续工作；实现自动定深，且能够很好的保持在固定深度(即保持原位)。
34.具体的，该控制器70、云台10、电推杆30和压力传感器40均可采用现有技术中的现成器件，如控制器70采用单片机为核心芯片的控制器，云台10采用电动云台等，通过云台10控制铰接于其上的固定架20旋转是采用现有技术中的电动云台即可实现的。
35.进一步的，本实施例中，所述固定架20呈u型结构，所述固定架20套于云台10上，其二侧壁同时与云台10进行铰接。如此设置，固定架结构简单，且由云台10驱动固定架20旋转时作用力更为均匀，动作更为稳定。当然的，在其它实施例中，固定架20的结构不局限于此。
36.进一步的，本实施例中，所述固定架20上固定有平行于电推杆30的伸缩轴线的滑轨21，所述滑轨21固定装配有固定座22，所述电推杆30固定于所述固定座22上。如此设置，一方面便于固定座22的安装于拆卸，另一方面，当固定座22解除与滑轨21之间的固定时，固定座22可在滑轨21上滑动以调整位置，进而调整电推杆30相对于云台10的位置，如此，当电推杆30处于垂直于水面的工作位置时，其初始高度就会有所改变。当然的，在其它实施例中不局限于此。
37.再具体的，本实施例中，所述固定座22固定装配于滑轨21的固定方式可采用过盈配合所产生的摩擦力固定或者是采用如螺栓等紧固件插设固定等。
38.进一步的，所述固定座22的数量为多个，本具体实施例中为二个，二个固定座22同时固定连接所述电推杆30，固定结构更为稳定，不易摇晃。当然的，在其它实施例中，固定座22的数量也可以是一个或二个以上。
39.进一步的，本实施例中，所述固定座22上开设有固定套孔(未示出)，所述电推杆30固定套接于所述固定座22的固定套孔内，通过固定套孔的固定套接方式进行固定，结构简单、容易实现。当然的，在其它实施例中也可以采用其它的固定方式进行固定电推杆30。
40.进一步的，本实施例中，所述电推杆30的伸缩端固定有一支架50，所述压力传感器40装配于电推杆30的伸缩端上的支架50上，支架50作为中间转接件，可以满足现有部件之间的连接，无需对电推杆30或压力传感器40进行结构改变。
41.具体的，所述支架50具有一位于中心位置的第一安装孔51以及位于第一安装孔51外围的第二安装孔52，本具体实施例中，第二安装孔52的数量为五个，所述压力传感器40装配于第二安装孔52上。如此，压力传感器40可根据实际情况设置一个或多个(本具体实施例中设置的数量为一个)，同时，多余的四个第二安装孔52可用于安装其他器件，如下述的水样采集检测器60等，结构连接稳定，支撑力均匀。当然的，在其它实施例中，支架50的结构不局限于此，又或者是无需采用支架50等中间转接件。
42.继续参照图1至图7所示，本实施例还提供一种无人水上检测系统，包括水样采集检测器60和上述所述的基于无人船的自动定深装置，所述水样采集检测器60为现有技术中用于水样采集和检测的器件，所述水样采集检测器60装配于电推杆30的伸缩端，并与控制器70连接，本具体实施例中，水样采集检测器60与压力传感器40一样，装配于支架50的第二安装孔52上。所述控制器70通过无线通信模块80(如蓝牙通信模块、wifi通信模块等)与远程端1实现通信连接。
43.继续参照图8所示，本实施例还提供一种基于上述无人水上检测系统的无人水上检测作业方法，包括如下步骤：
44.a1，提供上述所述的无人水上检测系统，将该无人水上检测系统设置于无人船上，远程端1通过无线通信模块80与无人水上检测系统的控制器70实现通信连接；以供人员在远程端1进行遥控操作。
45.具体的，该无人水上检测系统设置于无人船上，具体是将云台10固定在无人船上，通过无人船进行移动至所需要检测位置，具体的，无人船等可移动的载具的遥控行走为现有技术，本方案不再详述。
46.a2，通过远程端1提供作业信号，控制器70接收信号后，控制云台10作业，云台10驱动固定架20转动，而使电推杆30对准待测水面；
47.具体的，在作业之前，电推杆30呈图2所示的位置，为收纳于无人船内，控制器70接收信号后，控制云台10作业，云台10驱动固定架转动，带动电推杆30由图2所示的位置切换至如图5所示的位置，对准待测水面。
48.a3，通过远程端1设定检测深度，控制器70接收信号后，控制电推杆30伸出，使压力传感器40和水样采集检测器60浸入水中，到达预设深度，如图6所示；
49.a4，压力传感器40感应水压并输出至控制器70，控制器70通过检测的水压值确定实际水深，并实时控制电推杆30伸缩，实现实时调整深度；该过程通过自动微调补偿波浪对载具的起伏影响，始终将探头(即水样采集检测器60)精确保持在确定的深度水层中持续工作，实现无人定深操作。
50.a5，水样采集检测器60采集水样并检测水样数据，并将水样数据输出至控制器70，控制器70通过无线通信模块80将水深值和对应的水样数据传输至远程端。
51.本方案在基于自动定深装置的基础上所提供的无人水上检测系统以及基于该系统的作业方法，在现场无人作业的情况下，通过远程控制该系统进行精准定深、水样采集和检测的工作，最终完美实现全水域不同深度水层的自动取样和水质数据的在线、原位(通过自动定深装置到达并保持在指定的深度)的实时监测，有效解决现有技术中存在的问题。同时，配合无人船作业，可对全水域水层的全数据获取。
52.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。