本發(fā)明屬于無人機(jī)領(lǐng)域，涉及一種無人機(jī)應(yīng)用，具體涉及一種無人機(jī)水樣采集方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)問題越來越受到人們的重視，而其中關(guān)于水資源的環(huán)境監(jiān)測(cè)保護(hù)是其中的重中之重。水域的水樣采集是水資源環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的重要工作任務(wù)，以往需要租船行駛到水域的中心位置，手工拋投取水桶到水下進(jìn)行水樣采集。但這種方式存在不方便、效率低、不精確的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有水樣采集過程中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種無人機(jī)水樣采集方法。

本發(fā)明所述無人機(jī)水樣采集方法，包括如下步驟：

步驟1.為無人機(jī)設(shè)定好飛行目的地水域坐標(biāo)及飛行航線和飛行參數(shù)；無人機(jī)按照設(shè)定參數(shù)飛行至目的地；或由地面遙控直接飛往目的地；

步驟2.無人機(jī)懸停，并根據(jù)預(yù)設(shè)指令或接收遙控指令驅(qū)動(dòng)集線器旋轉(zhuǎn)，將取水器放下，取水器下墜高度由集線器旋轉(zhuǎn)線程決定；

步驟3.集線器停止旋轉(zhuǎn)至取水器采集水樣完成，而后取水系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)集線器反轉(zhuǎn)，將取水器拉出水面回收；無人機(jī)按預(yù)設(shè)路線返回出發(fā)地或檢測(cè)目的地。

優(yōu)選的，所述步驟1中飛行參數(shù)包含飛行速度和飛行高度。

優(yōu)選的并將取水器下放至計(jì)算得到的下墜高度。

優(yōu)選的，所述步驟3中，取水器回收時(shí)的集線器旋轉(zhuǎn)線程與步驟2中放下取水器的旋轉(zhuǎn)線程一致。

優(yōu)選的，無人機(jī)采集水樣過程中，全程通過攝像頭采集并實(shí)時(shí)傳回圖像。

優(yōu)選的，所述步驟3中，還包括安全控制過程，所述安全控制過程為：所述集線器上串聯(lián)有保險(xiǎn)結(jié)，取水系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)集線器反轉(zhuǎn)時(shí)，保險(xiǎn)結(jié)受力大于閾值則斷裂，取水系統(tǒng)按照設(shè)定完成回收線程后，自動(dòng)返回。

優(yōu)選的，所述步驟3中，還包括安全控制過程，所述安全控制過程為：無人機(jī)上設(shè)置有夾斷裝置，當(dāng)取水系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)集線器反轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)到取水器無法正常回收，則遙控或按照預(yù)先設(shè)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)夾斷裝置切斷取水器上連線，所述預(yù)先設(shè)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：電機(jī)接收到回收指令后未轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述取水器包括纏繞在集線器上的柔性吸管，及與柔性吸管一端連接并設(shè)置在無人機(jī)上的吸泵，所述柔性吸管另一端上連接有密度大于水的配重物；所述步驟3中取水器采集水樣具體為：當(dāng)柔性吸管掛有配重物的一端沉入水面以下時(shí)，開啟吸泵將水通過吸管吸回?zé)o人機(jī)。

采用本發(fā)明所述的無人機(jī)水樣采集方法，具備如下優(yōu)越性：

一．采用無人機(jī)采集水樣，速度快、效率高；無人機(jī)直接飛到目標(biāo)水域上空，不受地勢(shì)、水面寬闊程度、水草生長(zhǎng)等環(huán)境情況的制約。

二.可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無人機(jī)控制，工作人員不用親臨水岸或其他復(fù)雜地形區(qū)域，大大保障了人身安全；并可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定點(diǎn)取水，為長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析提供有效保障。

三.采水作業(yè)自動(dòng)化程度高，簡(jiǎn)單高效。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中無人機(jī)采水系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明所述取水系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式示意圖，圖中附圖標(biāo)記名稱為1-無人機(jī)，2-取水系統(tǒng)，3-地面站，4-遙控器；21-控制器，22-圖像采集傳輸系統(tǒng)，23-集線器，24-電池，25-電機(jī)，5-采水器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明所述無人機(jī)水樣采集方法，包括如下步驟：

步驟1.為無人機(jī)設(shè)定好飛行目的地水域坐標(biāo)及飛行航線和飛行參數(shù)；無人機(jī)按照設(shè)定參數(shù)飛行至目的地；飛行參數(shù)一般包含飛行速度和飛行高度等。

步驟2.無人機(jī)懸停，并根據(jù)預(yù)設(shè)指令或接收遙控指令驅(qū)動(dòng)集線器旋轉(zhuǎn)，將取水器放下，取水器下墜高度由集線器旋轉(zhuǎn)線程決定。

無人機(jī)飛至指定坐標(biāo)上空后，放下取水器，取水器的下墜高度一般根據(jù)水位和無人機(jī)飛行高度以及取水要求的深度決定。電機(jī)驅(qū)動(dòng)集線器旋轉(zhuǎn)，計(jì)算并控制集線器的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，可以控制取水器的下墜高度。

步驟3.集線器停止旋轉(zhuǎn)至取水器采集水樣完成，而后取水系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)集線器反轉(zhuǎn)，將取水器拉出水面回收；無人機(jī)按預(yù)設(shè)路線返回出發(fā)地或檢測(cè)目的地。

取水器的回收線程一般跟下放時(shí)的線程長(zhǎng)度一樣，集線器反轉(zhuǎn)即將取水器回收至原位置。

整個(gè)操作過程可以遙控實(shí)現(xiàn)，遙控實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以在無人機(jī)上安裝圖像采集傳輸系統(tǒng)22，實(shí)時(shí)采集無人機(jī)的飛行視頻信息及采水工作信息，并將采集圖像實(shí)時(shí)回傳到地面站3或遙控器4上，操作人員根據(jù)圖像進(jìn)行相應(yīng)控制操作無人機(jī)飛行、懸停、采水、回收等。也可以在取水系統(tǒng)中設(shè)置單片機(jī)，按照預(yù)設(shè)程序，編程實(shí)現(xiàn)。

如圖2給出本發(fā)明所述取水系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式，取水系統(tǒng)包括控制器21，位于控制器下方并為控制器和電機(jī)供電的電池24，還包括安裝在電池下的電機(jī)25和集線器，所述電機(jī)動(dòng)力輸出軸與集線器23轉(zhuǎn)軸連接，所述集線器上的纏繞線與吊裝在集線器下方的取水器5連接。

使用時(shí)，操縱無人機(jī)飛抵目標(biāo)水域上空后，開始懸停；而后取水系統(tǒng)的控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序或根據(jù)地面遙控器指令，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)集線器放線，將系在纏繞線上的取水器從高空放入水下，取水器到達(dá)水下指定深度后，控制器控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；隨后控制器再控制電機(jī)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)集線器收線，將取水器拉出水面，回到無人機(jī)；隨后無人機(jī)執(zhí)行自動(dòng)返航、自動(dòng)降落程序，將所取水樣帶回，采用集線器正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)方式即實(shí)現(xiàn)取水器的下降和上升，從而方便的實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制；為保持無人機(jī)飛行及采水過程中飛行和懸停平穩(wěn)，較重的水樣采集裝置應(yīng)安裝在多個(gè)旋翼的幾何中心投影位置；一般設(shè)置四個(gè)或六個(gè)旋翼，使得在任何方向上運(yùn)動(dòng)的無人機(jī)都不易受取水器的重力影響。

對(duì)于取水器的另一種設(shè)置方式為：所述取水器包括纏繞在集線器上的柔性吸管，及與柔性吸管一端連接并設(shè)置在無人機(jī)上的吸泵，所述柔性吸管另一端上連接有密度大于水的配重物；配重物可以是金屬圈或連接在柔性吸管末端的金屬管等。所述步驟3中取水器采集水樣具體為：當(dāng)柔性吸管掛有配重物的一端沉入水面以下時(shí)，開啟吸泵將水通過吸管吸回?zé)o人機(jī)。以上吸水方式可以通過控制吸泵工作時(shí)間控制吸入水量，可以實(shí)現(xiàn)定量采水，降低無人機(jī)負(fù)重。

本發(fā)明對(duì)于取水器取水過程中被水下或水面物體纏繞時(shí)，設(shè)置有安全控制過程保證無人機(jī)的安全飛回。所述安全控制過程為：無人機(jī)上設(shè)置有夾斷裝置，當(dāng)取水系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)集線器反轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)到取水器無法正?；厥?，則遙控或按照預(yù)先設(shè)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)夾斷裝置切斷取水器上連線，所述預(yù)先設(shè)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：電機(jī)接收到回收指令后未轉(zhuǎn)動(dòng)；也可以在所述集線器上串聯(lián)一個(gè)保險(xiǎn)結(jié)，取水系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)集線器反轉(zhuǎn)時(shí)，保險(xiǎn)結(jié)受力大于閾值則斷裂，取水系統(tǒng)按照設(shè)定完成回收線程后，自動(dòng)返回。

采用本發(fā)明所述的無人機(jī)水樣采集方法，具備如下優(yōu)越性：

一．采用無人機(jī)采集水樣，速度快、效率高；無人機(jī)直接飛到目標(biāo)水域上空，不受地勢(shì)、水面寬闊程度、水草生長(zhǎng)等環(huán)境情況的制約。

二.可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無人機(jī)控制，工作人員不用親臨水岸或其他復(fù)雜地形區(qū)域，大大保障了人身安全；并可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定點(diǎn)取水，為長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析提供有效保障。

三.采水作業(yè)自動(dòng)化程度高，簡(jiǎn)單高效。

前文所述的為本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗(yàn)證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。