本發(fā)明涉及無人船，尤其涉及一種深層水質(zhì)采樣無人船及采樣方法。

背景技術(shù)：

1、水環(huán)境監(jiān)測對環(huán)保和科研至關(guān)重要，它能評估水質(zhì)對水生物和人類健康的影響，并為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。水質(zhì)數(shù)據(jù)對氣候變化和生態(tài)研究也是不可或缺的。監(jiān)測流程包括點(diǎn)位布設(shè)、采樣保存、實(shí)驗(yàn)室分析等，其中采樣環(huán)節(jié)的效率直接影響整個監(jiān)測進(jìn)度。

2、傳統(tǒng)的人工采樣方法因其低效率和勞動力依賴性而存在局限性，特別是在大范圍或復(fù)雜水域。這不僅影響了樣本的代表性，還可能降低監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，人工操作中的習(xí)慣性差異也會影響樣品質(zhì)量，不利于后續(xù)的水質(zhì)分析。

3、盡管現(xiàn)有的自動化海洋水質(zhì)采樣設(shè)備提高了效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，但這些設(shè)備仍有不足之處。一些設(shè)備不能一次性在不同位置采集樣本，一些操作復(fù)雜，還有一些不能及時(shí)傳輸多參數(shù)數(shù)據(jù)，需要將樣本運(yùn)回分析。這可能導(dǎo)致因水質(zhì)變化或污染而影響樣本質(zhì)量和數(shù)據(jù)及時(shí)性，進(jìn)而影響監(jiān)測結(jié)果。

4、因此，為了克服上述困難，設(shè)計(jì)新型的一種深層水質(zhì)采樣無人船及采樣方法勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種深層水質(zhì)采樣無人船及采樣方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中水體采樣效率慢以及無法前往采集不同位置的水體的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種深層水質(zhì)采樣無人船及采樣方法，包括無人船主體、設(shè)置在所述無人船主體后艙內(nèi)的水質(zhì)采樣裝置、設(shè)置在所述無人船主體中艙內(nèi)的多水質(zhì)存儲裝置和設(shè)置在所述無人船主體前艙內(nèi)的控制裝置，其中，所述水質(zhì)采樣裝置設(shè)置有若干深水采樣瓶和抽吸瓶，每個深水采樣瓶的底部均設(shè)置有采樣瓶常閉夾管閥，且每個采樣瓶常閉夾管閥之間通過連通管連接，所述連通管的輸出端連接于所述抽吸瓶的底部一側(cè)，所述抽吸瓶的底部的另一側(cè)還設(shè)置有常開夾管閥，所述常開夾管閥的輸出端設(shè)置有排水管，所述抽吸瓶的上端通過蠕動泵組件與所述多水質(zhì)存儲裝置相連接，所述采樣瓶常閉夾管閥、所述常開夾管閥、與所述蠕動泵組件均與所述控制裝置電信號連接。

3、進(jìn)一步的，所述水質(zhì)采樣裝置還設(shè)置有水質(zhì)多參數(shù)檢測儀和采樣安裝架，所述水質(zhì)多參數(shù)檢測儀、所述抽吸瓶以及若干所述深水采樣瓶均設(shè)置于所述采樣安裝架上，且所述水質(zhì)多參數(shù)檢測儀和所述抽吸瓶位于若干所述深水采樣瓶的兩側(cè)，所述水質(zhì)多參數(shù)檢測儀與所述控制裝置電信號連接。

4、基于上述，一種深層水質(zhì)采樣無人船及采樣方法的有益效果為解決了現(xiàn)有技術(shù)中水體采樣效率慢以及無法前往采集不同位置的水體的問題；主要體現(xiàn)在：本發(fā)明采用無人船主體和控制裝置，實(shí)現(xiàn)了自動化、遠(yuǎn)程控制的海洋水質(zhì)采樣，提高了工作效率；通過設(shè)置深水采樣瓶和抽吸瓶，并由動力絞輪及其鋼索的帶動，能夠?qū)崿F(xiàn)深水位的水質(zhì)采樣，擴(kuò)大了監(jiān)測深度，有利于獲取更準(zhǔn)確的海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)；通過設(shè)置水質(zhì)多參數(shù)檢測儀，使得在對水體進(jìn)行采樣時(shí)，能夠及時(shí)分析水體的物理參數(shù)、化學(xué)參數(shù)以及生物參數(shù)并將參數(shù)即使向遠(yuǎn)端發(fā)送，為水質(zhì)分析提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)保障；通過采樣瓶常閉夾管閥、連通管和常開夾管閥的有序配合，以及蠕動泵組件的穩(wěn)定輸送，有效防止了采樣過程中不同樣本之間的交叉污染，保證了樣品的真實(shí)性；多水質(zhì)存儲裝置和蠕動泵組件的設(shè)計(jì)，使得可以到多點(diǎn)位采集不同的水質(zhì)樣品，采集到的水質(zhì)樣品能夠在適宜的條件下進(jìn)行穩(wěn)定存儲和運(yùn)輸，減少了因存儲和運(yùn)輸過程中的化學(xué)、生物和物理變化對分析結(jié)果的影響。

5、進(jìn)一步的，所述深水采樣瓶的內(nèi)部底端設(shè)置有進(jìn)水浮塊和采樣進(jìn)水口，所述進(jìn)水浮塊設(shè)置于所述采樣進(jìn)水口的上端，且所述進(jìn)水浮塊的外徑大于所述采樣進(jìn)水口的內(nèi)徑，所述深水采樣瓶的底端內(nèi)壁四周均勻設(shè)置有若干浮塊限位件，所述深水采樣瓶的頂端設(shè)置有兩片半頂蓋和鉸接件，所述鉸接件安裝于所述深水采樣瓶頂端中部的兩側(cè)，兩片所述半頂蓋分別對稱鉸接于所述鉸接件的兩側(cè)，并將所述深水采樣瓶的頂端密封，靜置時(shí)，所述進(jìn)水浮塊密封所述采樣進(jìn)水口，且與所述浮塊限位件之間存在間隙，沉入水底采樣時(shí)，所述進(jìn)水浮塊浮起限位在所述浮塊限位件的底端，所述半頂蓋被水的壓強(qiáng)沖擊打開，所述采樣進(jìn)水口開始進(jìn)水。

6、基于上述，進(jìn)水浮塊的有益效果為密封或打開采樣進(jìn)水口；采樣進(jìn)水口的有益效果為水質(zhì)采樣時(shí)進(jìn)水；浮塊限位件的有益效果為限制進(jìn)水浮塊浮起高度，避免因外部水流壓強(qiáng)過大損壞深水采樣瓶，半頂蓋的有益效果為使深水采樣瓶上下通暢，方便采樣時(shí)水體從采樣進(jìn)水口中涌進(jìn)；鉸接件的有益效果為便于半頂蓋的開合活動。

7、進(jìn)一步的，所述水質(zhì)采樣裝置的一側(cè)設(shè)置有動力絞盤，所述動力絞盤上設(shè)置有絞盤測量器，所述動力絞盤內(nèi)的鋼索經(jīng)過所述絞盤測量器與所述采樣安裝架的上端相連接，所述動力絞盤通過電機(jī)的皮帶傳動控制所述水質(zhì)采樣裝置的水質(zhì)采樣的升降，所述動力絞盤和所述絞盤測量器均與所述控制裝置電信號連接。

8、基于上述，動力絞盤的有益效果為通過電機(jī)控制放下或收回鋼索從而控制水質(zhì)采樣裝置的深水采樣。

9、進(jìn)一步的，所述多水質(zhì)存儲裝置設(shè)置有若干水質(zhì)存儲桶和安裝若干水質(zhì)存儲桶的安裝架，所述蠕動泵組件包括第一蠕動泵和第二蠕動泵，每個所述水質(zhì)存儲桶的輸入端均設(shè)置有兩個存儲桶常閉夾管閥，其中，一個所述存儲桶常閉夾管閥通過抽吸管與所述第一蠕動泵連接，另一個所述存儲桶常閉夾管閥通過抽吸管與所述第二蠕動泵連接，所述抽吸管的輸出端設(shè)置有沖刷閥，所述存儲桶常閉夾管閥、所述第一蠕動泵和所述第二蠕動泵均與所述控制裝置電信號連接。

10、基于上述，水質(zhì)存儲桶的有益效果為存儲采樣水；存儲桶常閉夾管閥的有益效果為控制采樣水對水質(zhì)存儲桶的輸入；存儲桶安裝架的有益效果為安裝水質(zhì)存儲桶；第一蠕動泵和第二蠕動泵的有益效果為增大水樣流量進(jìn)入水質(zhì)存儲桶中。

11、進(jìn)一步的，所述抽吸瓶的內(nèi)設(shè)置有兩條水質(zhì)輸入管，兩條所述水質(zhì)輸入管的上端分別與所述第一蠕動泵和所述第二蠕動泵連接。

12、基于上述，水質(zhì)輸入管的有益效果為使抽吸瓶的水能夠通過第一蠕動泵和第二蠕動泵抽進(jìn)水質(zhì)存儲桶中。

13、進(jìn)一步的，所述無人船主體的前艙頂設(shè)置有設(shè)備支架，所述設(shè)備支架的底部設(shè)置有擴(kuò)音器，所述設(shè)備支架的中部設(shè)置有聲納模塊，所述設(shè)備支架的頂部設(shè)置有g(shù)ps模塊和一對2.4g天線，一對所述2.4g天線設(shè)置于所述gps模塊的后方兩側(cè)，所述設(shè)備支架的兩側(cè)分別設(shè)置有一個導(dǎo)航燈，每個所述導(dǎo)航燈的后方均設(shè)置有5g天線，所述設(shè)備支架的前方設(shè)置有攝像頭模塊，所述擴(kuò)音器、所述聲納模塊、所述gps模塊、所述2.4g天線、所述導(dǎo)航燈、所述5g天線和所述攝像頭模塊均與所述控制裝置電信號連接。

14、基于上述，擴(kuò)音器的有益效果為播放無人船采樣的警示信息或其他需要被播放的信息；聲納模塊的有益效果為檢測前方是否存在障礙；gps模塊的有益效果為對船體巡航提供導(dǎo)航功能支持；2.4g天線的有益效果為可以連接短距信號并被控制；導(dǎo)航燈的有益效果為用于晚上警示海上的其他船只；5g天線的有益效果為連接遠(yuǎn)距信號并被控制；攝像頭模塊的有益效果為獲得前方畫面信息。

15、進(jìn)一步的，所述無人船主體中艙的上方設(shè)置有中艙雙開門，所述中艙雙開門鉸接于所述無人船主體的兩側(cè)，并由電動推桿驅(qū)動，所述無人船主體中艙的前端設(shè)置有前艙門，所述前艙門便于工作人員對所述控制裝置進(jìn)行檢修，所述無人船主體的后端鉸接有采樣雙開門，所述采樣雙開門便于工作人員對所述水質(zhì)采樣裝置進(jìn)行檢修，所述無人船主體中艙的下方設(shè)置有儲能電池倉，所述無人船主體后艙下方設(shè)置有無人船驅(qū)動裝置，所述儲能電池倉通過電力分配系統(tǒng)與所述無人船上的所有電氣設(shè)備電性連接，所述無人船驅(qū)動裝置驅(qū)動所述無人船定向位移作業(yè)，所述中艙雙開門的外側(cè)嵌入設(shè)置有太陽能光伏板，所述太陽能光伏板與所述儲能電池倉電信號連接。

16、進(jìn)一步的，所述無人船主體的兩側(cè)設(shè)置有埋線部，所述埋線部上設(shè)置有若干線材檢修門。

17、基于上述，埋線部的有益效果為安裝無人船的導(dǎo)線，防止遇水漏電；線材檢修門的有益效果為便于工作人員對導(dǎo)線線材進(jìn)行檢修。

18、進(jìn)一步的，所述無人船主體中艙的下方設(shè)置有儲能電池倉，所述無人船主體后艙下方設(shè)置有無人船驅(qū)動裝置，所述儲能電池倉通過電力分配系統(tǒng)與所述無人船上的所有電氣設(shè)備電性連接，所述無人船驅(qū)動裝置驅(qū)動所述無人船定向位移作業(yè)。

19、一種深層水質(zhì)采樣無人船的采樣方法，包括以下步驟：

20、s1、用戶通過無人船的控制裝置設(shè)定絞盤測量器的采樣深度，并根據(jù)gps模塊設(shè)定采樣坐標(biāo)；

21、s2、無人船到達(dá)目標(biāo)采樣點(diǎn)后通過gps模塊比對當(dāng)前采樣位置坐標(biāo)，判斷作業(yè)點(diǎn)位置，如果位置不準(zhǔn)確，重新根據(jù)gps模塊設(shè)定的采樣坐標(biāo)調(diào)整位置，如果位置準(zhǔn)確，則繼續(xù)步驟s3；

22、s3、無人船到達(dá)準(zhǔn)確目標(biāo)點(diǎn)后，控制裝置對動力絞盤發(fā)布采樣命令，動力絞盤通過鋼索將水質(zhì)采樣裝置釋放到水中的目標(biāo)深度；

23、s4、絞盤測量器向控制裝置發(fā)送信號報(bào)告到達(dá)目標(biāo)深度，動力絞盤停止工作，并等待設(shè)定時(shí)間，期間，水質(zhì)多參數(shù)檢測儀開始收集水深、ph、溫度、濁度的參數(shù)，深水采樣瓶的進(jìn)水浮塊受水的壓強(qiáng)頂起到若干浮塊限位件的下方，同時(shí)開始水樣采集；

24、s5、設(shè)定時(shí)間后完成水樣采集，控制裝置驅(qū)動動力絞盤帶動水質(zhì)采樣裝置復(fù)位；

25、s6、水質(zhì)采樣裝置上升后，全部深水采樣瓶底部的采樣瓶常閉夾管閥打開，采樣水質(zhì)通過連通管進(jìn)入抽吸瓶中，第一蠕動泵、第二蠕動泵和沖刷閥同時(shí)打開，使用采樣水對抽吸管進(jìn)行3s時(shí)間沖刷；

26、s7、沖刷完成后，關(guān)閉沖刷閥，打開一個水質(zhì)存儲桶的兩個存儲桶常閉夾管閥，裝滿該水質(zhì)存儲桶；

27、s8、水質(zhì)存儲桶裝滿后，關(guān)閉其兩個存儲桶常閉夾管閥、第一蠕動泵和第二蠕動泵，打開常開夾管閥，將若干深水采樣瓶和抽吸瓶內(nèi)的水樣全部排盡；

28、s9、無人船通過gps模塊比對預(yù)輸入的下一采樣位置坐標(biāo)，并重復(fù)步驟s2-s8，直至無人船完成所有采樣點(diǎn)的采樣任務(wù)，返回出發(fā)點(diǎn)。

29、為使本發(fā)明的上述特征及其所要想達(dá)到的目的更清晰的闡述出來，下文結(jié)合附圖與具體實(shí)施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。