[发明专利]一种用于水质自动采样的无人船装置及采样方法

权利要求书

1.一种用于水质自动采样的无人船装置，其特征在于：包括无人船主体(16)、设置在所述无人船主体(16)舱体内的能源与控制单元(17)以及自动水质采样单元，所述自动水质采样单元包括采样瓶(6)、安装采样瓶(6)的支撑本体机构、设置在所述无人船主体(16)外侧的采样泵(8)、与所述采样泵(8)相连的采样软管(7)以及控制采样软管(7)旋转的摆臂取水机构，所述摆臂取水机构包括嵌套在所述采样软管(7)末段外侧的空心管(18)以及与所述空心管(18)的近采样泵(8)一端相连接的第一步进电机(19)。

2.根据权利要求1所述的无人船装置，其特征在于：所述支撑本体机构包括设置在底部的底盘(12)、设置在上部的旋转导向盖(11)、贯穿连接所述底盘(12)与旋转导向盖(11)的空心轴状轴承安装座(13)，所述采样瓶(6)设置在所述底盘(12)与旋转导向盖(11)中间，所述底盘(12)、旋转导向盖(11)、空心轴状轴承安装座(13)之间通过设置在上部的支架(4)连接，所述空心轴状轴承安装座(13)中部安装有第一轴承(5)、上部安装有旋转导向轴(3)、顶部安装有第二轴承(2)，所述支架(4)上设置有第二步进电机(1)，所述旋转导向盖(11)上设有与所述采样瓶(6)连通的凹槽导流机构(10)。

3.根据权利要求1所述的无人船装置，其特征在于：所述采样瓶(6)采用具有松紧性的织带固定、塑料卡扣固定或者不锈钢抱箍固定，所述采样瓶(6)的瓶口形状为漏斗状，且在采样瓶(6)瓶口的细口端设置遮挡板；所述采样瓶(6)呈中心对称排布或者阵列型布置。

4.根据权利要求2所述的无人船装置，其特征在于：所述凹槽导流机构(10)包括设置在所述旋转导向盖(11)上的导流槽(15)、贯穿旋转导向盖(11)设置在导流槽(15)末端下侧的漏斗形导流孔(14)；在水质采样时，水质样本沿导流槽(15)经导流孔进入采样瓶(6)。

5.根据权利要求2所述的无人船装置，其特征在于：在所述第二步进电机(1)带动下，所述旋转导向轴(3)旋转到采样瓶(6)的位置，并且水质样本依次经过采样泵(8)、采样软管(7)、凹槽导流机构(10)导入到采样瓶(6)。

6.根据权利要求2所述的无人船装置，其特征在于：所述采样软管(7)依次穿过空心轴状轴承安装座(13)、第一轴承(5)到达旋转导向轴(3)上部，并且所述采样软管(7)延伸至所述导流槽(15)内；旋转导向轴(3)带动所述底盘(12)或旋转导向盖(11)旋转，并改变采样瓶(6)与导流孔(14)的相对位置。

7.根据权利要求1所述的无人船装置，其特征在于：所述采样软管(7)的末端设置有过滤头(9)，材质为不锈钢或铸铁材质，形状为圆柱形、锥形、球形或六面体形。

8.根据权利要求1所述的无人船装置，其特征在于：所述空心轴状轴承安装座(13)的安装圆孔与第一轴承(5)的外圈基轴制配合；所述旋转导向轴(3)采用可旋转式回转体定位分流结构，所述旋转导向轴(3)中间为空心轴，下端与第一轴承(5)内圈基孔制配合，上端与第二轴承(2)内圈基孔制配合。

9.一种无人船装置的水质自动采样方法，其特征在于：所述水质自动采样方法包括如下步骤：

A、通过程序或远程指令控制上述权利要求中任意一项权利要求中所述的无人船装置航行到达采样点，航行状态下摆臂取水机构处于水平状态；

B、无人船装置到达采样点后，第一步进电机带动空心管旋转，使采样软管下端及过滤头浸没于水中，并根据样品采集深度的要求调节空心管的角度；

C、控制第二步进电机驱动通过导向轴带动凹槽导流机构旋转至溢流位置，采样泵向上吸取水样润洗管路，润洗结束后采样泵停止转动；

D、控制步进电机通过导向轴带动凹槽导流机构旋转至预设采样瓶位置，采样泵向上吸取水样，水样流入到预设采样瓶中，采集足量水样后采样泵停止转动；

E、采样泵向下排出水样，将采样管路中的残留水样排空后采样泵停止转动；

F、第一步进电机带动空心管旋转摆至水平位置，过滤头处于水面之上，进而控制无人船装置开往下一个采样点进行再次采样，直到所有采样点完成采样。

10.根据权利要求9所述的水质自动采样方法，其特征在于：在所述步骤B中，所述无人船装置到达采样点后，如果是静水区域，停止航行，准备采样；如果是非静水区域，必须调整航向，无人船主体的螺旋桨继续工作，平衡水流，保持在水面上相对静止。