智能水质取样无人机

智能水质取样无人机
1.技术另域
2.本发明涉及水质取样技术另域，尤其涉及智能水质取样无人机。


背景技术：

3.在水环境治理的过程中，相关人员需要定期的对水环境中的水质成分进行检测，使得相关部门能够对水环境进行有效的掌握。随着科技的发展，为了方便对水质进行检测，通过采用智能无人机操控取样瓶对水环境进行取样，并使用相关水质检测设备对取来的水样进行成分检测即可完成水质的检测。
4.经检索，中国专利号为cn 108583860 a的发明专利，公开了智能水质取样无人机，包括设无人机控制系统的无人机本体，起落架，无人机驱动臂，驱动电机，驱动叶片、以及可逆电机和卷扬盒，卷扬盒内纵向水平设有可相对于卷扬盒自由转动的转轴，转轴中部连接有柔质细缆绳，缆绳的自由端固定有取样瓶。与现有技术相比，该中国专利号为cn 108583860 a的发明专利能够在岸边或远离未知水域即能对目标水域进行水质取样，高效安全，智能化程度高。
5.但上述智能水质取样无人机中在对同一片水源进行多点水质取样时，需要操作无人机进行多次往返以完成多点水质取样，从而造成了资源的浪费；且在对同区域不同深度的水样进行采样时，无法精准控制取样的深度，从而影响水质的检测，因此需要一种能够进行多点取样，且能够控制取样深度的智能水质取样无人机。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在对同一片水源进行多点水质取样时，需要操作无人机进行多次往返以完成多点水质取样，从而造成了资源的浪费；且在对同区域不同深度的水样进行采样时，无法精准控制取样的深度，从而影响水质检测的缺点，而提出的智能水质取样无人机。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.智能水质取样无人机，包括取样瓶本体和智能无人机本体，所述智能无人机本体的底部设置有用于收放所述取样瓶本体的收放机构，所述收放机构包括与所述取样瓶本体固定连接的收放绳，所述取样瓶本体的底部固定连接有配重块；所述取样瓶本体的内部设置有若干个取样腔，若干个所述取样腔的外部上部均设置有取样管机构，若干个所述取样腔的外部中部均设置有标记数字，若干个所述取样腔的外部下部均设置有连接管机构；所述智能无人机本体的底部固定连接有位于所述收放绳外部的限位筒，所述限位筒的内部转动连接有两个限位轮，所述限位筒的外部安装有超声波测距传感器，所述收放绳穿过所述限位筒并依次绕过两个所述限位轮，所述收放绳的外部活动套设有与所述超声波测距传感器位置相对的漂浮障碍板，所述智能无人机本体的底部还安装有计时器。
9.上述技术方案进一步包括：
10.所述取样管机构包括与对应所述取样腔相连通的取样管，所述取样管的内部固定
连接有滤板，所述滤板的中部开设有通孔，所述取样管远离对应所述取样腔的一侧开设有四个限位槽，四个所述限位槽的内部均滑动连接有限位柱，四个所述限位柱远离四个所述限位槽的一端共同固定连接有封堵板a，所述封堵板a靠近四个所述限位柱的一侧固定连接有密封垫a；所述滤板的设置用于拦截水中的固体杂质。
11.所述密封垫a远离所述封堵板的一侧固定连接有控制杆，所述控制杆穿过所述通孔并固定连接有防水铁块。
12.所述取样管机构还包括固定连接在对应所述取样腔内部的防水电磁铁块和连接架，所述防水铁块与所述防水电磁铁块的位置相对，所述控制杆滑动连接在所述连接架的内部，所述防水铁块与所述连接架之间固定连接有套设在所述控制杆外部的复位弹簧；所述复位弹簧用于辅助所述防水铁块、所述控制杆和所述封堵板进行复位；通过操作所述智能无人机本体的控制终端使所述防水电磁铁块通电，通电的所述防水电磁铁块会对所述防水铁块产生排斥，使得所述防水铁通过控制杆带动所述封堵板和所述密封垫a远离所述取样管，从而使得水通过所述取样管进入相应的所述取样腔内部。
13.所述连接管机构包括与对应所述取样腔相连通的连接管，所述连接管的外部螺纹连接有内螺纹套，所述内螺纹套远离所述连接管的一侧固定连接有封堵板b，所述封堵板b靠近所述连接管的一侧固定连接有密封垫b；取样结束后，可转动取下所述内螺纹套、所述封堵板b和所述密封垫b，使所述取样腔内部的水样通过所述连接管流出。
14.所述通孔的内部转动连接有转动筒，所述转动筒的外部开设有螺旋槽，所述转动筒活动套设在所述控制杆的外部，所述控制杆的外部固定连接有连接销，所述连接销活动连接在所述螺旋槽的内部；所述转动筒与所述控制杆之间无接触；所述控制杆带动所述连接销运动时，所述连接销会通过所述螺旋槽带动所述转动筒进行转动。
15.所述取样腔的内部固定连接有轴承，所述转动筒的一端固定连接在所述轴承的内环，所述转动筒的另一端固定连接轴对称固定连接有与所述滤板贴合的刮板；所述转动筒能够带动所述刮板转动，从而将所述滤板拦截的固体杂质刮落。
16.本发明具备以下有益效果：
17.1、本发明中：当需要在同一片水源处进行多点水质取样时，通过操作控制终端使智能无人机本体位于合适的飞行位置和高度，并使一个容纳腔对该点的水质进行取样，随后通过操作控制终端使智能无人机本体通过收放绳带动取样瓶本体运动至其它合适的位置，并使另一个容纳腔对该点的水质进行取样，即取样瓶本体能够在同一片水源进行多点水质取样，无需操作智能无人机本体进行多次往返以完成多点水质取样，从而避免了资源的浪费。
18.2、本发明中：当需要对同区域不同深度的水样进行采样时，通过操作控制终端使智能无人机本体位于合适的飞行位置和高度，使漂浮障碍板恰好漂浮在水面，计算出超声波测距传感器此时距漂浮障碍板的距离，通过控制终端使取样瓶本体下降至所需深度，取样瓶本体的取样深度为此时超声波测距传感器距漂浮障碍板的距离减去漂浮障碍板与取样管之间的最短距离，使得一个容纳腔完成该深度的水质取样，随后通过控制终端使收取样瓶本体继续向下运动至所需深度，并使另一个容纳腔完成该深度的水质取样，即取样瓶本体在对同区域不同深度的水样进行采样时，能够精准控制取样的深度。
19.3、本发明中：通过操作控制终端使防水电磁铁块通电或断电，使得防水铁块通过
控制杆带动封堵板和密封垫a远离或靠近取样管时，控制杆会带动连接销运动，而运动的连接销会通过螺旋槽带动转动筒和刮板进行转动，转动的刮板可以将滤板拦截的固体杂质刮落，防止固体杂质堆积在滤板的表面影响水源进入。
附图说明
20.图1为本发明中实施例一和实施例二的第一外部结构示意图；
21.图2为本发明中实施例一和实施例二的第二外部结构示意图；
22.图3为图2中a处结构放大示意图；
23.图4为本实施例一和实施例二中的取样瓶本体的第一外部结构示意图；
24.图5为本实施例一和实施例二中的取样瓶本体的内部结构示意图；
25.图6为图5中b处结构放大示意图；
26.图7为本实施例一和实施例二中的取样瓶本体的第二外部结构示意图；
27.图8为图7中c处结构放大示意图；
28.图9为图7中d处结构放大示意图；
29.图10为本实施例三中的取样瓶本体的内部结构示意图；
30.图11为图10中e处结构放大示意图。
31.图中：1、取样瓶本体；2、智能无人机本体；3、收放机构；31、收放绳；4、配重块；5、取样腔；6、取样管机构；601、取样管；602、滤板；603、通孔；604、限位槽；605、限位柱；606、封堵板a；607、密封垫a；608、控制杆；609、610、防水铁块；611、防水电磁铁块；611、连接架；612、复位弹簧；7、标记数字；8、连接管机构；801、连接管；802、内螺纹套；803、封堵板b；804、密封垫b；9、限位筒；10、限位轮；11、超声波测距传感器；12、漂浮障碍板；13、转动筒；14、螺旋槽；15、连接销；16、轴承；17、刮板。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本另域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.实施例一
34.如图1-9所示，本发明提出的智能水质取样无人机，包括取样瓶本体1和智能无人机本体2，智能无人机本体2的底部设置有用于收放取样瓶本体1的收放机构3，收放机构3包括与取样瓶本体1固定连接的收放绳31，收放机构3主要实现收放绳31收放取样瓶本体1的功能，取样瓶本体1的底部固定连接有配重块4，配重块4的设置用于确保取样瓶本体1能够沉入水中；
35.取样瓶本体1的内部设置有若干个取样腔5，若干个取样腔5的外部上部均设置有取样管机构6，若干个取样腔5的外部中部均设置有标记数字7，若干个取样腔5的外部下部均设置有连接管机构8；
36.取样管机构6包括与对应取样腔5相连通的取样管601，取样管601的内部固定连接有滤板602，滤板602的设置用于拦截水中的固体杂质，滤板602的中部开设有通孔603，取样
管601远离对应取样腔5的一侧开设有四个限位槽604，四个限位槽604的内部均滑动连接有限位柱605，四个限位柱605远离四个限位槽604的一端共同固定连接有封堵板a606，封堵板a606靠近四个限位柱605的一侧固定连接有密封垫a607，密封垫a607远离封堵板606的一侧固定连接有控制杆608，控制杆608穿过通孔630并固定连接有防水铁块609；
37.取样管机构6还包括固定连接在对应取样腔5内部的防水电磁铁块610和连接架611，防水铁块609与防水电磁铁块610的位置相对，通过操作智能无人机本体2的控制终端使防水电磁铁块610通电，通电的防水电磁铁块610会对防水铁块609产生排斥，使得防水铁块609通过控制杆608带动封堵板606和密封垫a607远离取样管601，从而使得水通过取样管601进入相应的取样腔5内部，控制杆608滑动连接在连接架611的内部，防水铁块609与所连接架611之间固定连接有套设在控制杆608外部的复位弹簧612，复位弹簧612用于辅助防水铁块609、控制杆608和封堵板606进行复位；
38.连接管机构8包括与对应取样腔5相连通的连接管801，连接管801的外部螺纹连接有内螺纹套802，内螺纹套802远离连接管801的一侧固定连接有封堵板b803，封堵板b803靠近连接管801的一侧固定连接有密封垫b804，取样结束后，可转动取下内螺纹套802、封堵板b803和密封垫b804，使取样腔5内部的水样通过连接管801流出。
39.本实施例中：当需要在同一片水源处进行多点水质取样时，通过操作智能无人机本体2的控制终端使智能无人机本体2位于合适的飞行位置和高度，并使收放机构3放下收放绳31，使得取样瓶本体1进入水源中，取样瓶本体1进入水源后，通过控制终端对一个容纳腔5内部的防水电磁铁块610进行通电，通电的防水电磁铁块610会对防水铁块609产生排斥，使得防水铁块609通过控制杆608带动封堵板606和密封垫a607远离取样管601(此过程中，复位弹簧612会被拉伸，四个限位柱605会分别在四个限位槽604的内部滑动)，此时的取样管601被打开，水源通过滤板602和取样管601进入该容纳腔5的内部；
40.随后通过控制终端对该容纳腔5内部的防水电磁铁块610进行断电,使得防水电磁铁块610与防水铁块609之间的排斥力消失，被拉伸的复位弹簧612带动防水铁块609、控制杆608、封堵板606和密封垫a607进行复位，此时的取样管601被关闭，即可完成该点的水质取样；
41.通过操作智能无人机本体2的控制终端使智能无人机本体2通过收放绳31带动取样瓶本体1运动至其它合适的位置，同样通过控制终端对另一个容纳腔5内部的防水电磁铁块610进行通电，使得另一个容纳腔5完成该点的水质取样；
42.本智能水质取样无人机通过将取样瓶本体1分为若干个容纳腔5，使得取样瓶本体1能够在同一片水源进行多点水质取样，无需操作智能无人机本体2进行多次往返以完成多点水质取样，从而避免了资源的浪费。
43.实施例二
44.如图1-9所示，基于实施例一的基础上，智能无人机本体2的底部固定连接有位于收放绳31外部的限位筒9，限位筒9位于智能无人机本体2的正下方，限位筒9的内部转动连接有两个限位轮10，限位筒9的外部安装有超声波测距传感器11，超声波测距传感器11属于现有技术，此处不做赘述，收放绳31穿过限位筒9并依次绕过两个限位轮10，收放绳31的外部活动套设有与超声波测距传感器11位置相对的漂浮障碍板12，智能无人机本体2的底部还安装有计时器；
45.超声波测距的原理是通过超声波测距传感器11上的超声波发射器向下发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播时碰到漂浮障碍板12就立即返回来，超声波测距传感器11上的超声波接收器收到反射波就立即停止计时，而超声波在空气中的传播速度为v，根据计时器记录的发射和接收回波的时间差，就可以计算出超声波测距传感器11距漂浮障碍板12的距离。
46.本实施例中：首先确定好漂浮障碍板12与取样管601之间的最短距离，漂浮障碍板12与取样管601之间最短距离即为取样瓶本体1的最浅取样距离；
47.随后通过操作智能无人机本体2的控制终端使智能无人机本体2位于合适的飞行位置和高度，并使收放机构3放下收放绳31，使得漂浮障碍板12恰好漂浮在水面，此时通过控制终端使超声波测距传感器11上的超声波发射器向下发射超声波，计算出超声波测距传感器11此时距漂浮障碍板12的距离；
48.随后通过操作智能无人机本体2的控制终端使收放机构3放下收放绳31，使得取样瓶本体1向下运动，取样瓶本体1向下运动的过程中，漂浮障碍板12不断的向上漂浮，待取样瓶本体1下降至所需深度(取样瓶本体1的取样深度为此时超声波测距传感器11距漂浮障碍板12的距离减去漂浮障碍板12与取样管601之间的最短距离)时，通过控制终端使一个容纳腔5完成该深度的水质取样；
49.随后通过操作智能无人机本体2的控制终端使收取样瓶本体1继续向下运动至所需深度，并使另一个容纳腔5完成该深度的水质取样；
50.本智能水质取样无人机通过超声波测距传感器11与漂浮障碍板12之间的配合，使得取样瓶本体1在对同区域不同深度的水样进行采样时，能够精准控制取样的深度。
51.实施例三
52.如图10-11所示，基于实施例一和实施例二的基础上，通孔603的内部转动连接有转动筒13，转动筒13的外部开设有螺旋槽14，转动筒13活动套设在控制杆608的外部，转动筒13与控制杆608之间无接触，控制杆608的外部固定连接有连接销15，连接销15活动连接在螺旋槽14的内部，控制杆608带动连接销15运动时，连接销15会通过螺旋槽14带动转动筒13进行转动；
53.取样腔5的内部固定连接有轴承16，转动筒13的一端固定连接在轴承16的内环，转动筒13的另一端固定连接轴对称固定连接有与滤板602贴合的刮板17，转动筒13能够带动刮板17转动，从而将滤板602拦截的固体杂质刮落。
54.本实施例中：通过操作智能无人机本体2的控制终端使防水电磁铁块610通电或断电，使得防水铁块609通过控制杆608带动封堵板606和密封垫a607远离或靠近取样管601时，控制杆608会带动连接销15运动，而运动的连接销15会通过螺旋槽14带动转动筒13和刮板17进行转动，转动的刮板17可以将滤板602拦截的固体杂质刮落，防止固体杂质堆积在滤板602的表面而影响水源进入。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本另域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.智能水质取样无人机，包括取样瓶本体(1)和智能无人机本体(2)，所述智能无人机本体(2)的底部设置有用于收放所述取样瓶本体(1)的收放机构(3)，所述收放机构(3)包括与所述取样瓶本体(1)固定连接的收放绳(31)，所述取样瓶本体(1)的底部固定连接有配重块(4)，其特征在于：所述取样瓶本体(1)的内部设置有若干个取样腔(5)，若干个所述取样腔(5)的外部上部均设置有取样管机构(6)，若干个所述取样腔(5)的外部中部均设置有标记数字(7)，若干个所述取样腔(5)的外部下部均设置有连接管机构(8)；所述智能无人机本体(2)的底部固定连接有位于所述收放绳(31)外部的限位筒(9)，所述限位筒(9)的内部转动连接有两个限位轮(10)，所述限位筒(9)的外部安装有超声波测距传感器(11)，所述收放绳(31)穿过所述限位筒(9)并依次绕过两个所述限位轮(10)，所述收放绳(31)的外部活动套设有与所述超声波测距传感器(11)位置相对的漂浮障碍板(12)，所述智能无人机本体(2)的底部还安装有计时器。2.根据权利要求1所述的智能水质取样无人机，其特征在于：所述取样管机构(6)包括与对应所述取样腔(5)相连通的取样管(601)，所述取样管(601)的内部固定连接有滤板(602)，所述滤板(602)的中部开设有通孔(603)，所述取样管(601)远离对应所述取样腔(5)的一侧开设有四个限位槽(604)，四个所述限位槽(604)的内部均滑动连接有限位柱(605)，四个所述限位柱(605)远离四个所述限位槽(604)的一端共同固定连接有封堵板a(606)，所述封堵板a(606)靠近四个所述限位柱(605)的一侧固定连接有密封垫a(607)。3.根据权利要求2所述的智能水质取样无人机，其特征在于：所述密封垫a(607)远离所述封堵板(606)的一侧固定连接有控制杆(608)，所述控制杆(608)穿过所述通孔(630)并固定连接有防水铁块(609)。4.根据权利要求3所述的智能水质取样无人机，其特征在于：所述取样管机构(6)还包括固定连接在对应所述取样腔(5)内部的防水电磁铁块(610)和连接架(611)，所述防水铁块(609)与所述防水电磁铁块(610)的位置相对，所述控制杆(608)滑动连接在所述连接架(611)的内部，所述防水铁块(609)与所述连接架(611)之间固定连接有套设在所述控制杆(608)外部的复位弹簧(612)。5.根据权利要求1所述的智能水质取样无人机，其特征在于：所述连接管机构(8)包括与对应所述取样腔(5)相连通的连接管(801)，所述连接管(801)的外部螺纹连接有内螺纹套(802)，所述内螺纹套(802)远离所述连接管(801)的一侧固定连接有封堵板b(803)，所述封堵板b(803)靠近所述连接管(801)的一侧固定连接有密封垫b(804)。6.根据权利要求2所述的智能水质取样无人机，其特征在于：所述通孔(603)的内部转动连接有转动筒(13)，所述转动筒(13)的外部开设有螺旋槽(14)，所述转动筒(13)活动套设在所述控制杆(608)的外部，所述控制杆(608)的外部固定连接有连接销(15)，所述连接销(15)活动连接在所述螺旋槽(14)的内部。7.根据权利要求6所述的智能水质取样无人机，其特征在于：所述取样腔(5)的内部固定连接有轴承(16)，所述转动筒(13)的一端固定连接在所述轴承(16)的内环，所述转动筒(13)的另一端固定连接轴对称固定连接有与所述滤板(602)贴合的刮板(17)。

技术总结
本发明公开了智能水质取样无人机，包括取样瓶本体和智能无人机本体，智能无人机本体的底部设置有收放机构，收放机构包括收放绳，取样瓶本体的底部固定连接有配重块，取样瓶本体的内部设置有若干个取样腔，智能无人机本体的底部固定连接有限位筒，限位筒的外部安装有超声波测距传感器，收放绳的外部活动套设有漂浮障碍板，智能无人机本体的底部还安装有计时器。本发明通过将取样瓶本体分为若干个容纳腔，使得取样瓶本体能够在同一片水源进行多点水质取样，无需操作智能无人机本体进行多次往返以完成多点水质取样；且通过超声波测距传感器与漂浮障碍板之间的配合，使得取样瓶本体在对同区域不同深度的水样进行采样时，能够精准控制取样的深度。控制取样的深度。控制取样的深度。


技术研发人员：岳鹍
受保护的技术使用者：天津现代职业技术学院
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/6/12