[发明专利]一种悬挂式无人机水质采样器系统

说明书

一种悬挂式无人机水质采样器系统，包括无人飞行器、采样控制系统、采样杯，其中采样控制系统包括电机固定板、卷线轴、中控板、自锁电机、联轴器、转速编码器、采样电机、回位挡板、回位缓冲器、水位定高探头、自锁齿轮、采样杯拉绳和回位开关。通过定高使无人机稳定的停留在水面上特定高度，然后通过控制卷线轴的转动圈数使采样杯精确的到达水面下指定位置，最后通过回位感应和自锁机制确保采满水样的采样杯牢固的停留在无人机的底部中心位置。整个水样采集过程能够通过编程自动完成和返航，无需人工干预。这个系统的最大优点就是可靠稳定、智能简便、符合标准的采样流程。

技术领域

本发明涉及水质采样设备的技术领域，特别涉及到悬挂式无人机水质采样器系统。

背景技术

随着中国政府对环境问题的日益重视，系统推进水污染防治、水生态保护和水资源管理的工作迫在眉睫，高效全面的获取水质信息是水污染防治工作的先决条件，水质采样工作则是获取水质信息的关键环节。为了提高这个关键环节的工作效率以及在应急情况和复杂环境下快速完成水样采集任务，发明一种能快速、高效、全智能的水样采集工具是十分有必要的。目前大部分的采样工作是由人来完成的，人工采样的缺点是：1成本高、效率低、费时费力。2无法适应复杂陌生环境。也有用无人机才完成采样的，例如专利[CN203975222U]提出了一种采用水泵和吸管高空抽取水样的采样无人机，这种方法的优点是采样机构设计相对简单，载荷相对较轻，但缺点是:1采用泵抽取方式，当水体污染物较多时，采样管路容易堵塞，如果发生堵塞无法及时检测。2采样管路长时间容易滋生各种微生物，需要定期清洗或更换软管。3某些测量指标如溶解氧在抽取过程中会发生显著变化，造成测量误差。针对上述两种采样方式的不足，本发明设计的悬挂式无人机水质采样器系统可以远程操控无人机，自动导航到指定地点进行水样的采集，整个采样过程高效省时，无需人为干预，极大的提高了采样的效率和广度。

发明内容

为了克服目前水质采样技术的不足，本发明提出了一种智能高效的悬挂式无人机水质采样器系统，该系统通过无人飞行器悬挂采样控制系统和采样器，无人飞行器通过采样控制系统的高度信号保持在水面上特定高度，采样控制系统再控制采样器下降和上升，水样采集完成后采样控制系统通知无人飞行器返航，整个过程简便迅速、全自动控制。

一种悬挂式无人机水质采样器系统，

包括无人飞行器、采样控制系统和采样杯；

其中采样控制系统包括定高子系统、收放绳子系统、电机圈数计算子系统、回位子系统、中央控制子系统以及装配子系统；

收放绳子系统包括采样电机、联轴器、卷线轴和采样杯拉绳；

电机圈数计算子系统包括转速编码器，转速编码器可以实时获取采样电机的转动圈数，转动圈数乘以卷线轴的卷线周长即可得到放线的长度，从而控制采样杯的下降高度；

回位子系统包括回位缓冲器，回位开关，自锁齿轮和自锁电机；

中央控制子系统包括中控板；

装配子系统包括电机固定板和回位挡板；采样电机和自锁齿轮固定在电机固定板上，回位缓冲器、回位开关固定在回位挡板上；

回位缓冲器是由弹簧以及弹簧两边的圆盘构成的，当采样杯上升碰到回位缓冲器的下圆盘，下圆盘挤压弹簧，弹簧挤压上圆盘，上圆盘最后挤压限位开关，当弹簧的压力达到一定程度时，限位开关闭合，闭合信号传到中央控制子系统，中央控制子系统知道采样杯已经回位，停止采样杯的上升。

在采样电机停止运行后，中央控制子系统会控制自锁电机推动自锁头和自锁齿轮进行咬合，使自锁齿轮无法旋转，由于自锁齿轮固定在采样电机的转轴上，采样电机的转轴因此被锁死，在下次采样开始前中央控制子系统会控制自锁电机远离自锁齿轮，自锁头与自锁齿轮松开，自锁电机的转轴可以自由转动。