本實(shí)用新型涉及采樣無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種用于水體采樣的無人機(jī)。

背景技術(shù)：

環(huán)境保護(hù)已經(jīng)越來越受到國(guó)家的重視，我國(guó)已將環(huán)境保護(hù)列為一項(xiàng)基本國(guó)策，狠抓環(huán)境質(zhì)量，作為環(huán)境保護(hù)細(xì)分領(lǐng)域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)行業(yè)，也受到了各級(jí)政府部門的重視。為了治理水污染問題，我國(guó)制定了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，水質(zhì)監(jiān)測(cè)是監(jiān)視和測(cè)定水體中污染物的種類、各類污染物的濃度及變化趨勢(shì)，評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況的過程。水質(zhì)監(jiān)測(cè)的主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可分為兩大類：一類是反映水質(zhì)狀況的綜合指標(biāo)，如溫度、色度、濁度、pH值、電導(dǎo)率、懸浮物、溶解氧、化學(xué)需氧量和生物需氧量等；另一類是一些有毒物質(zhì)，如酚、氰、砷、鉛、鉻、鎘、汞和有機(jī)農(nóng)藥等。為客觀的評(píng)價(jià)江河和海洋水質(zhì)的狀況，除上述監(jiān)測(cè)項(xiàng)目外，有時(shí)需進(jìn)行流速和流量的測(cè)定。

水樣的采集和保存是水質(zhì)分析的重要環(huán)節(jié)。要想獲得準(zhǔn)確、全面的水質(zhì)分析資料，必須使用正確的采樣方法和水樣保存方法并及時(shí)送樣分析化驗(yàn)。對(duì)于水樣的采集，目前在河流、湖泊、水庫、海洋中采樣,常乘監(jiān)測(cè)船或采樣船、手劃船等交通工具到采樣點(diǎn)采集，或涉水和在橋上采集。這樣的采集方法對(duì)于工作人員來說效率低、工作量太大，尤其是在一些特殊的環(huán)境下，甚至無法進(jìn)行人工采樣。

為解決傳統(tǒng)人工水樣采樣方法存在的不足，無人采樣設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。無人機(jī)采樣是無人采樣的一種，但目前的無人機(jī)水樣采集雖然水樣采集方便，但無人機(jī)水樣采集的采水器往往只能夠進(jìn)行一次水樣采集，不采集效率還是很低。因此，需要設(shè)計(jì)出一種新的采樣無人機(jī)，能夠完成批量化水樣采集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中水樣采集設(shè)備采集工作效率低的問題，提供一種用于水體采樣的無人機(jī)及，可以快速高效、批量式完成水樣的采集工作。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：主要包括無人機(jī)機(jī)體、導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、采樣器、流向檢測(cè)器、流速檢測(cè)器、污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器、主控制器、數(shù)據(jù)處理器，所述無人機(jī)機(jī)體上部設(shè)有螺旋槳，無人機(jī)機(jī)體底部設(shè)置有著陸輪，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括GPS定位器、高度計(jì)、巡航地圖；所述數(shù)據(jù)處理器包括無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、主控制器、數(shù)據(jù)處理器均位于無人機(jī)機(jī)體內(nèi)部，導(dǎo)航系統(tǒng)、主控制器、采樣器、流向檢測(cè)器、流速檢測(cè)器、污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器均與所述數(shù)據(jù)處理器相連，將收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)后，再由無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)或者藍(lán)牙傳輸至遠(yuǎn)程終端設(shè)備；所述導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、采樣器、流向檢測(cè)器、流速檢測(cè)器、污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器均與所述主控制器相連，由主控制器控制各部分的工作；所述采樣器主要是由采樣口、采樣口收放裝置、導(dǎo)水管、水樣收集裝置、真空泵組成，所述采樣口通過采樣口收放裝置控制，伸出或縮回?zé)o人機(jī)機(jī)體，采樣口通過導(dǎo)水管連接至水樣收集裝置，水樣收集裝置通過真空導(dǎo)管與真空泵相連；所述的采樣器、流向檢測(cè)器、流速檢測(cè)器、污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器在非工作狀態(tài)時(shí)位于無人機(jī)機(jī)體內(nèi)部，在工作狀態(tài)時(shí)，可通過主控制器控制，開關(guān)將采樣器的采樣口、流向檢測(cè)器的探頭、流速檢測(cè)器的探頭以及污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器的探頭向下伸出無人機(jī)機(jī)體外；采樣無人機(jī)通過無線網(wǎng)或者藍(lán)牙與遠(yuǎn)程終端設(shè)備相連，由遠(yuǎn)程終端設(shè)備對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述水樣收集裝置包括殼體、水樣瓶、轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)控制器、水樣瓶加蓋器、固定板、采樣控制插頭；所述旋轉(zhuǎn)控制器位于殼體的底部，通過轉(zhuǎn)軸支撐轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤為圓形，水樣瓶沿周向分布在轉(zhuǎn)盤上并通過固定板定位，所述水樣瓶的數(shù)量是根據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)量來定的，每個(gè)水樣瓶上標(biāo)記有標(biāo)號(hào)，并與采樣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)；水樣瓶、固定板可以通過轉(zhuǎn)軸隨著轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，由旋轉(zhuǎn)控制器來控制轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的角度和時(shí)刻，水樣瓶加蓋器和采樣控制插頭均設(shè)在殼體的頂部，水樣瓶加蓋器和采樣控制插頭分別正對(duì)著殼體內(nèi)相鄰的個(gè)水樣瓶，采樣控制插頭連接至主控制器控制，由主控制器控制其插入或拔出水樣瓶的瓶口，導(dǎo)水管和真空導(dǎo)管插入在采樣控制插頭上，當(dāng)采樣控制插頭插入水樣瓶的瓶口時(shí)，導(dǎo)水管和真空導(dǎo)管也插入至水樣瓶?jī)?nèi)。

更進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的角度是根據(jù)水樣瓶的數(shù)量而定的，水樣瓶的數(shù)量記為n，則轉(zhuǎn)盤每次的旋轉(zhuǎn)角度θ＝360°/n。

更進(jìn)一步地，所述水樣瓶?jī)?nèi)設(shè)有液位探測(cè)器，所述液位探測(cè)器連接至旋轉(zhuǎn)控制器，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的時(shí)刻是根據(jù)水樣瓶?jī)?nèi)液位高度來確定的，當(dāng)某個(gè)采樣瓶的水位到達(dá)液位線時(shí)，液位探測(cè)器將信號(hào)傳輸至旋轉(zhuǎn)控制器，旋轉(zhuǎn)控制器則控制轉(zhuǎn)盤按照預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度θ進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向是以轉(zhuǎn)軸為旋轉(zhuǎn)中心，沿著采樣控制插頭向水樣瓶加蓋器的方向。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述遠(yuǎn)程終端設(shè)備包括電腦和手機(jī)APP。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器可以對(duì)流入水體的污染物進(jìn)行定性和定量監(jiān)測(cè)，若濃度超標(biāo)則會(huì)發(fā)出預(yù)警信號(hào)至遠(yuǎn)程控制終端，為緊急污染事故的決策、指揮、等應(yīng)急管理提供輔助決策，具有響應(yīng)速度快、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)急搶險(xiǎn)方面具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。

所述的用于水體采樣的無人機(jī)，其工作方法為：

1)無人機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的河流采樣分布網(wǎng)點(diǎn)首先飛往第一個(gè)采樣點(diǎn)，采樣分布網(wǎng)點(diǎn)存儲(chǔ)在巡航地圖內(nèi)，通過GPS定位器、巡航地圖和主控制器控制無人機(jī)的飛行線路；

2)無人機(jī)抵達(dá)采樣點(diǎn)時(shí)，由主控制器控制采樣器的采樣口收放裝置，將采樣口伸入水體中，與此同時(shí)主控制器控制采樣控制插頭插入水樣瓶的瓶口，將導(dǎo)水管和真空導(dǎo)管也插入至水樣瓶?jī)?nèi)，主控制器控制真空泵工作，將水樣從采樣口經(jīng)導(dǎo)水管進(jìn)入水樣瓶?jī)?nèi)，當(dāng)采樣瓶的水位到達(dá)液位線時(shí)，液位探測(cè)器將信號(hào)傳輸至旋轉(zhuǎn)控制器，旋轉(zhuǎn)控制器則控制轉(zhuǎn)盤按照預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度θ進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向是以轉(zhuǎn)軸為旋轉(zhuǎn)中心，沿著采樣控制插頭向水樣瓶加蓋器的方向，然后水樣瓶加蓋器給裝滿水樣的水樣瓶加上蓋子；與此同時(shí)，控制器會(huì)控制真空泵關(guān)閉，導(dǎo)水管內(nèi)的水倒流，從采樣口排出，完成該采樣點(diǎn)的一次采樣；

3)在無人機(jī)抵達(dá)采樣點(diǎn)的同時(shí)，通過主控制器控制流向檢測(cè)器的探頭、流速檢測(cè)器的探頭以及污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器的探頭向下伸出無人機(jī)機(jī)體外，進(jìn)行流向、流速的檢測(cè)，以及污染物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將所有數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理器的存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送至遠(yuǎn)程控制終端。

4)重復(fù)以上步驟1)和2)，直到完成所有采樣點(diǎn)的采樣工作和水質(zhì)實(shí)時(shí)檢測(cè)工作。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型水體采樣無人機(jī)內(nèi)的采樣器包含多個(gè)水樣瓶，通過內(nèi)置的導(dǎo)航系統(tǒng)，無人機(jī)可以在每個(gè)采樣布點(diǎn)處進(jìn)行一次采樣，每個(gè)水樣瓶與相應(yīng)的采樣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，并進(jìn)行標(biāo)記，從而一次性完成多個(gè)采樣布點(diǎn)的水樣采集，快速高效，可批量式完成水樣采集工作。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型水體采樣無人機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型采樣器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是采樣瓶在轉(zhuǎn)盤上的分布示意圖；

圖4是殼體的俯視圖。

其中，1-采樣口、2-采樣口收放裝置、3-導(dǎo)水管、4-水樣收集裝置、5-真空泵、6-殼體、7-水樣瓶、8-轉(zhuǎn)盤、9-轉(zhuǎn)軸、10-旋轉(zhuǎn)控制器、11-水樣瓶加蓋器、12-固定板、13-采樣控制插頭、14-真空導(dǎo)管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)時(shí)方式來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

如圖1所示的一種用于水體采樣的無人機(jī)，主要包括無人機(jī)機(jī)體、導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、采樣器、流向檢測(cè)器、流速檢測(cè)器、污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器、主控制器、數(shù)據(jù)處理器，無人機(jī)機(jī)體上部設(shè)有螺旋槳，無人機(jī)機(jī)體底部設(shè)置有著陸輪，導(dǎo)航系統(tǒng)包括GPS定位器、高度計(jì)、巡航地圖；數(shù)據(jù)處理器包括無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、主控制器、數(shù)據(jù)處理器均位于無人機(jī)機(jī)體內(nèi)部，導(dǎo)航系統(tǒng)、主控制器、采樣器、流向檢測(cè)器、流速檢測(cè)器、污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器均與所述數(shù)據(jù)處理器相連，將收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)后，再由無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)或者藍(lán)牙傳輸至遠(yuǎn)程終端設(shè)備；導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、采樣器、流向檢測(cè)器、流速檢測(cè)器、污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器均與所述主控制器相連，由主控制器控制各部分的工作。

如圖2所示，采樣器主要是由采樣口1、采樣口收放裝置2、導(dǎo)水管3、水樣收集裝置4、真空泵5組成，采樣口1通過采樣口收放裝置2控制，伸出或縮回?zé)o人機(jī)機(jī)體，采樣口1通過導(dǎo)水管3連接至水樣收集裝置4，水樣收集裝置4通過真空導(dǎo)管14與真空泵5相連；的采樣器、流向檢測(cè)器、流速檢測(cè)器、污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器在非工作狀態(tài)時(shí)位于無人機(jī)機(jī)體內(nèi)部，在工作狀態(tài)時(shí)，可通過主控制器控制，開關(guān)將采樣器的采樣口1、流向檢測(cè)器的探頭、流速檢測(cè)器的探頭以及污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器的探頭向下伸出無人機(jī)機(jī)體外，述污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器可以對(duì)流入水體的污染物進(jìn)行定性和定量監(jiān)測(cè)；采樣無人機(jī)通過無線網(wǎng)或者藍(lán)牙與遠(yuǎn)程終端設(shè)備相連，由遠(yuǎn)程終端設(shè)備對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，遠(yuǎn)程終端設(shè)備包括電腦和手機(jī)APP。

如圖2所示，水樣收集裝置4包括殼體6、水樣瓶7、轉(zhuǎn)盤8、轉(zhuǎn)軸9、旋轉(zhuǎn)控制器10、水樣瓶加蓋器11、固定板12、采樣控制插頭13；旋轉(zhuǎn)控制器10位于殼體6的底部，通過轉(zhuǎn)軸9支撐轉(zhuǎn)盤8，轉(zhuǎn)盤8為圓形，水樣瓶7沿周向分布在轉(zhuǎn)盤8上并通過固定板12定位(如圖3所示)，水樣瓶7的數(shù)量是根據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)量來定的，每個(gè)水樣瓶7上標(biāo)記有標(biāo)號(hào)，并與采樣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)；水樣瓶7、固定板12可以通過轉(zhuǎn)軸9隨著轉(zhuǎn)盤8旋轉(zhuǎn)，由旋轉(zhuǎn)控制器10來控制轉(zhuǎn)盤8旋轉(zhuǎn)的角度和時(shí)刻，水樣瓶加蓋器11和采樣控制插頭13均設(shè)在殼體6的頂部(如圖4所示)，水樣瓶加蓋器11和采樣控制插頭13分別正對(duì)著殼體內(nèi)相鄰的2個(gè)水樣瓶7，采樣控制插頭13連接至主控制器控制，由主控制器控制其插入或拔出水樣瓶7的瓶口，導(dǎo)水管3和真空導(dǎo)管14插入在采樣控制插頭13上，當(dāng)采樣控制插頭13插入水樣瓶7的瓶口時(shí)，導(dǎo)水管3和真空導(dǎo)管14也插入至水樣瓶7內(nèi)。轉(zhuǎn)盤8旋轉(zhuǎn)的角度是根據(jù)水樣瓶7的數(shù)量而定的，水樣瓶7的數(shù)量記為n，則轉(zhuǎn)盤8每次的旋轉(zhuǎn)角度θ＝360°/n。水樣瓶7內(nèi)設(shè)有液位探測(cè)器，所述液位探測(cè)器連接至旋轉(zhuǎn)控制器10，轉(zhuǎn)盤8旋轉(zhuǎn)的時(shí)刻是根據(jù)水樣瓶7內(nèi)液位高度來確定的，當(dāng)某個(gè)采樣瓶7的水位到達(dá)液位線時(shí)，液位探測(cè)器將信號(hào)傳輸至旋轉(zhuǎn)控制器10，旋轉(zhuǎn)控制器10則控制轉(zhuǎn)盤8按照預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度θ進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向是以轉(zhuǎn)軸9為旋轉(zhuǎn)中心，沿著采樣控制插頭13向水樣瓶加蓋器11的方向。

本實(shí)用新型的工作方法為：

1)無人機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的河流采樣分布網(wǎng)點(diǎn)首先飛往第一個(gè)采樣點(diǎn)，采樣分布網(wǎng)點(diǎn)存儲(chǔ)在巡航地圖內(nèi)，通過GPS定位器、巡航地圖和主控制器控制無人機(jī)的飛行線路；

2)無人機(jī)抵達(dá)采樣點(diǎn)時(shí)，由主控制器控制采樣器的采樣口收放裝置2，將采樣口1伸入水體中，與此同時(shí)主控制器控制采樣控制插頭13插入水樣瓶7的瓶口，將導(dǎo)水管3和真空導(dǎo)管14也插入至水樣瓶7內(nèi)，主控制器控制真空泵5工作，將水樣從采樣口1經(jīng)導(dǎo)水管3進(jìn)入水樣瓶7內(nèi)，當(dāng)采樣瓶7的水位到達(dá)液位線時(shí)，液位探測(cè)器將信號(hào)傳輸至旋轉(zhuǎn)控制器10，旋轉(zhuǎn)控制器10則控制轉(zhuǎn)盤8按照預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度θ進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向是以轉(zhuǎn)軸9為旋轉(zhuǎn)中心，沿著采樣控制插頭13向水樣瓶加蓋器11的方向，然后水樣瓶加蓋器11給裝滿水樣的水樣瓶7加上蓋子；與此同時(shí)，控制器會(huì)控制真空泵5關(guān)閉，導(dǎo)水管3內(nèi)的水倒流，從采樣口1排出，完成該采樣點(diǎn)的一次采樣；

3)在無人機(jī)抵達(dá)采樣點(diǎn)的同時(shí)，通過主控制器控制流向檢測(cè)器的探頭、流速檢測(cè)器的探頭以及污染物實(shí)時(shí)探測(cè)器的探頭向下伸出無人機(jī)機(jī)體外，進(jìn)行流向、流速的檢測(cè)，以及污染物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將所有數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理器的存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送至遠(yuǎn)程控制終端。

4)重復(fù)以上步驟1)和2)，直到完成所有采樣點(diǎn)的采樣工作和水質(zhì)實(shí)時(shí)檢測(cè)工作。

最后應(yīng)該說明的是，本實(shí)用新型創(chuàng)造并不局限于上述實(shí)施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。