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

背景技術(shù)：

環(huán)境保護已經(jīng)越來越受到國家的重視，我國已將環(huán)境保護列為一項基本國策，狠抓環(huán)境質(zhì)量，作為環(huán)境保護細分領(lǐng)域的水質(zhì)監(jiān)測行業(yè)，也受到了各級政府部門的重視。為了治理水污染問題，我國制定了《水污染防治行動計劃》，水質(zhì)監(jiān)測是監(jiān)視和測定水體中污染物的種類、各類污染物的濃度及變化趨勢，評價水質(zhì)狀況的過程。水質(zhì)監(jiān)測的主要監(jiān)測項目可分為兩大類：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、汞和有機農(nóng)藥等。為客觀的評價江河和海洋水質(zhì)的狀況，除上述監(jiān)測項目外，有時需進行流速和流量的測定。

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送樣分析化驗。對于水樣的采集，目前在河流、湖泊、水庫、海洋中采樣,常乘監(jiān)測船或采樣船、手劃船等交通工具到采樣點采集，或涉水和在橋上采集。這樣的采集方法對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)運而生。無人機采樣是無人采樣的一種，但目前的無人機水樣采集雖然水樣采集方便，但無人機水樣采集的采水器往往只能夠進行一次水樣采集，不采集效率還是很低。因此，需要設(shè)計出一種新的采樣無人機，能夠完成批量化水樣采集。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(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及，可以快速高效、批量式完成水樣的采集工作。

本實用新型的技術(shù)方案是：主要包括無人機機體、導(dǎo)航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、采樣器、流向檢測器、流速檢測器、污染物實時探測器、主控制器、數(shù)據(jù)處理器，所述無人機機體上部設(shè)有螺旋槳，無人機機體底部設(shè)置有著陸輪，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括GPS定位器、高度計、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)存儲模塊；所述導(dǎo)航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、主控制器、數(shù)據(jù)處理器均位于無人機機體內(nèi)部，導(dǎo)航系統(tǒng)、主控制器、采樣器、流向檢測器、流速檢測器、污染物實時探測器均與所述數(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)存儲模塊存儲后，再由無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)或者藍牙傳輸至遠程終端設(shè)備；所述導(dǎo)航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、采樣器、流向檢測器、流速檢測器、污染物實時探測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人機機體，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、流向檢測器、流速檢測器、污染物實時探測器在非工作狀態(tài)時位于無人機機體內(nèi)部，在工作狀態(tài)時，可通過主控制器控制，開關(guān)將采樣器的采樣口、流向檢測器的探頭、流速檢測器的探頭以及污染物實時探測器的探頭向下伸出無人機機體外；采樣無人機通過無線網(wǎng)或者藍牙與遠程終端設(shè)備相連，由遠程終端設(shè)備對其進行實時控制。

進一步地，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)采樣點的數(shù)量來定的，每個水樣瓶上標(biāo)記有標(biāo)號，并與采樣點相對應(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著殼體內(nèi)相鄰的個水樣瓶，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，導(dǎo)水管和真空導(dǎo)管也插入至水樣瓶內(nèi)。

更進一步地，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。

更進一步地，所述水樣瓶內(nèi)設(shè)有液位探測器，所述液位探測器連接至旋轉(zhuǎn)控制器，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的時刻是根據(jù)水樣瓶內(nèi)液位高度來確定的，當(dāng)某個采樣瓶的水位到達液位線時，液位探測器將信號傳輸至旋轉(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。

進一步地，在上述方案中，所述遠程終端設(shè)備包括電腦和手機APP。

進一步地，在上述方案中，所述污染物實時探測器可以對流入水體的污染物進行定性和定量監(jiān)測，若濃度超標(biāo)則會發(fā)出預(yù)警信號至遠程控制終端，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，在應(yīng)急搶險方面具有較強優(yōu)勢。

所述的用于水體采樣的無人機，其工作方法為：

1)無人機根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的河流采樣分布網(wǎng)點首先飛往第一個采樣點，采樣分布網(wǎng)點存儲在巡航地圖內(nèi)，通過GPS定位器、巡航地圖和主控制器控制無人機的飛行線路；

2)無人機抵達采樣點時，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)管也插入至水樣瓶內(nèi)，主控制器控制真空泵工作，將水樣從采樣口經(jīng)導(dǎo)水管進入水樣瓶內(nèi)，當(dāng)采樣瓶的水位到達液位線時，液位探測器將信號傳輸至旋轉(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，控制器會控制真空泵關(guān)閉，導(dǎo)水管內(nèi)的水倒流，從采樣口排出，完成該采樣點的一次采樣；

3)在無人機抵達采樣點的同時，通過主控制器控制流向檢測器的探頭、流速檢測器的探頭以及污染物實時探測器的探頭向下伸出無人機機體外，進行流向、流速的檢測，以及污染物的實時監(jiān)測，并將所有數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理器的存儲模塊進行存儲，同時通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送至遠程控制終端。

4)重復(fù)以上步驟1)和2)，直到完成所有采樣點的采樣工作和水質(zhì)實時檢測工作。

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

附圖說明

圖1是本實用新型水體采樣無人機的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實用新型采樣器的結(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。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實時方式來對本實用新型進行更進一步詳細的說明：

如圖1所示的一種用于水體采樣的無人機，主要包括無人機機體、導(dǎo)航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、采樣器、流向檢測器、流速檢測器、污染物實時探測器、主控制器、數(shù)據(jù)處理器，無人機機體上部設(shè)有螺旋槳，無人機機體底部設(shè)置有著陸輪，導(dǎo)航系統(tǒng)包括GPS定位器、高度計、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)存儲模塊；導(dǎo)航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、主控制器、數(shù)據(jù)處理器均位于無人機機體內(nèi)部，導(dǎo)航系統(tǒng)、主控制器、采樣器、流向檢測器、流速檢測器、污染物實時探測器均與所述數(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)存儲模塊存儲后，再由無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)或者藍牙傳輸至遠程終端設(shè)備；導(dǎo)航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、采樣器、流向檢測器、流速檢測器、污染物實時探測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人機機體，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、流向檢測器、流速檢測器、污染物實時探測器在非工作狀態(tài)時位于無人機機體內(nèi)部，在工作狀態(tài)時，可通過主控制器控制，開關(guān)將采樣器的采樣口1、流向檢測器的探頭、流速檢測器的探頭以及污染物實時探測器的探頭向下伸出無人機機體外，述污染物實時探測器可以對流入水體的污染物進行定性和定量監(jiān)測；采樣無人機通過無線網(wǎng)或者藍牙與遠程終端設(shè)備相連，由遠程終端設(shè)備對其進行實時控制，遠程終端設(shè)備包括電腦和手機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)采樣點的數(shù)量來定的，每個水樣瓶7上標(biāo)記有標(biāo)號，并與采樣點相對應(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分別正對著殼體內(nèi)相鄰的2個水樣瓶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，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)有液位探測器，所述液位探測器連接至旋轉(zhuǎn)控制器10，轉(zhuǎn)盤8旋轉(zhuǎn)的時刻是根據(jù)水樣瓶7內(nèi)液位高度來確定的，當(dāng)某個采樣瓶7的水位到達液位線時，液位探測器將信號傳輸至旋轉(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。

本實用新型的工作方法為：

1)無人機根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的河流采樣分布網(wǎng)點首先飛往第一個采樣點，采樣分布網(wǎng)點存儲在巡航地圖內(nèi)，通過GPS定位器、巡航地圖和主控制器控制無人機的飛行線路；

2)無人機抵達采樣點時，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進入水樣瓶7內(nèi)，當(dāng)采樣瓶7的水位到達液位線時，液位探測器將信號傳輸至旋轉(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，控制器會控制真空泵5關(guān)閉，導(dǎo)水管3內(nèi)的水倒流，從采樣口1排出，完成該采樣點的一次采樣；

3)在無人機抵達采樣點的同時，通過主控制器控制流向檢測器的探頭、流速檢測器的探頭以及污染物實時探測器的探頭向下伸出無人機機體外，進行流向、流速的檢測，以及污染物的實時監(jiān)測，并將所有數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理器的存儲模塊進行存儲，同時通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送至遠程控制終端。

4)重復(fù)以上步驟1)和2)，直到完成所有采樣點的采樣工作和水質(zhì)實時檢測工作。

最后應(yīng)該說明的是，本實用新型創(chuàng)造并不局限于上述實施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實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權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。