智能化湖泊水质高效取样无人机制造技术

本发明专利技术公开了智能化湖泊水质高效取样无人机，解决现有技术对目标水域进行水质取样效率低、以及存在安全隐患的问题。本发明专利技术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、可逆电机、卷扬盒、转轴和柔质细缆绳，卷扬盒底部开设有开口，缆绳的自由端通过开口伸出至卷扬盒外，缆绳的自由端固定有取样瓶，无人机控制系统与可逆电机功能连接；取样瓶包括取样瓶本体、进水管、排空管、沉重块、第一电磁阀、第二电磁阀和滤网。本发明专利技术结构简单、设计科学合理，使用方便，工作人员可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，取样顺畅。

Intelligent high efficiency sampling unmanned aerial vehicle for lake water quality

The invention discloses an intelligent high-efficiency sampling UAV for lake water quality, and solves the problems of low efficiency of water quality sampling by the existing technology for target water area and hidden safety hazards. The invention comprises an unmanned aerial vehicle body with an unmanned aerial vehicle control system, a landing gear, an unmanned aerial vehicle drive arm, a driving motor, a driving blade, a reversible motor, a winch box, a rotating shaft and a flexible cable, an opening at the bottom of the winch box, a free end of the cable extending out of the winch box through the opening, and a sampling device fixed at the free end of the cable. The UAV control system is connected with the reversible motor function; the sampling bottle comprises a sampling bottle body, an inlet pipe, an empty pipe, a heavy block, a first solenoid valve, a second solenoid valve and a filter screen. The invention has the advantages of simple structure, scientific and reasonable design, convenient use, high efficiency and safety, high intelligence and smooth sampling, and the staff can sample the water quality of the target water area on the bank or far from the unknown water area.

【技术实现步骤摘要】
智能化湖泊水质高效取样无人机
本专利技术涉及智能化湖泊水质高效取样无人机。
技术介绍
无人机能广泛适用于农业、航拍、勘探、交通、军事、数据采集、森林防火等各个领域。中国湖泊众多，面积1平方公里以上的有2700多个，总面积约9万平方公里。此外，还有数以万计的人工湖泊(即水库)。传统的水质检测采样往往都是检测人员携带仪器租用船只到水域中间来取水样。这样一来不仅工作效率低而且需要花费大量的人力物力财力，并且在一些未知水域还存在安全隐患。现有技术取样瓶一般设一个进水口，当取样瓶沉入水中后，样品水进入取样瓶以及取样瓶内的空气均用过该进水口进出，在特定水压下，进水口处水幕将会封住该进水口，使取样瓶内空气出不来，也即湖泊内的样品水进不到取样瓶内，造成取样失败。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供智能化湖泊水质高效取样无人机，解决现有技术对目标水域进行水质取样效率低、存在安全隐患、以及取样不顺畅的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：智能化湖泊水质高效取样无人机，包括呈四方体形且内置有与地面控制系统无线信号连接的无人机控制系统的无人机本体、可拆卸连接于所述无人机本体两端的一对起落架、可拆卸连接于所述无人机本体两侧的四个无人机驱动臂、分别设于每个所述无人机驱动臂自由端并与所述无人机本体内无人机控制系统功能连接的驱动电机、设于每个所述驱动电机的旋转轴上的驱动叶片、以及分别固定于所述无人机本体底部的可逆电机和卷扬盒，所述卷扬盒内纵向水平设有可相对于所述卷扬盒自由转动的转轴，所述转轴的一端伸出所述卷扬盒并与所述可逆电机的驱动轴可拆卸连接，所述转轴中部连接有一根7-11m长的柔质细缆绳，所述卷扬盒底部开设有开口，所述缆绳的自由端通过所述开口伸出至所述卷扬盒外，所述缆绳的自由端固定有取样瓶，所述无人机控制系统与所述可逆电机功能连接，用于通过地面控制系统控制所述可逆电机运行；所述取样瓶包括顶部与所述缆绳自由端固接的封闭方形取样瓶本体、水平设于所述取样瓶本体一侧底部的进水管、竖直设于所述取样瓶本体顶部的排空管、以及固定于所述取样瓶本体底部的沉重块，所述进水管和所述排空管上分别设有与所述无人机控制系统功能连接的第一电磁阀和第二电磁阀，所述进水管的进口端设有滤网。进一步地，四个所述驱动叶片分别位于所述无人机本体上方四角。进一步地，所述一对起落架相互对称分布。进一步地，所述转轴和所述可逆电机的驱动轴之间设有联轴器，所述转轴和所述可逆电机通过所述联轴器可拆卸连接。进一步地，所述缆绳的长度为11m。进一步地，所述沉重块为半椭球体结构。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术结构简单、设计科学合理，使用方便，工作人员可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，取样顺畅。(2)本专利技术通过在无人机本体底部设可逆电机、卷扬盒、缆绳和取样瓶，当需要对目标水域进行水质取样时，工作人员可通过地面控制系统操控无人机飞至目标水域，再控制可逆电机正转运行，此时可逆电机带动卷扬盒内的转轴一起运行以放出缆绳，取样瓶缓慢下降直至进入目标水域水面下进行水质取样，取样结束后再控制可逆电机反转运行以收回缆绳，取样瓶缓慢上升直至接近卷扬盒，最后控制无人机飞回，采样效率极高，还能有效节约水质采样成本，并且无需工作人员进入目标水域，尤其是未知水域，可有效保障工作人员的安全，智能化程度高。(3)本专利技术通过在取样瓶本体上设进水管和排空管，并在进水管和排空管上分别设第一电磁阀和第二电磁阀，当取样瓶进入目标水域的目标深度时，通过地面控制系统操控第一电磁阀和第二电磁阀先后开启，取样瓶本体内的空气从排空管排出，同时目标水域目标深度处的样品水从进水管进入取样瓶本体进行取样，取样结束后同时关闭第一电磁阀和第二电磁阀，使本专利技术水质取样极其顺畅，过程中，进水管进口处的滤网可阻止水体中的大块固体物进入取样瓶本体内，进一步保证水质取样顺畅、成功。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术卷扬盒结构示意图。图3为本专利技术取样瓶结构示意图。图4为本专利技术各电子器件连接框图。其中，附图标记对应的名称为：1-无人机本体、2-可逆电机、3-起落架、4-无人机驱动臂、5-驱动电机、6-驱动叶片、7-卷扬盒、8-转轴、9-缆绳、10-取样瓶、11-开口、12-联轴器、101-取样瓶本体、102-进水管、103-排空管、104-沉重块、105-第一电磁阀、106-第二电磁阀、107-滤网。具体实施方式下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。实施例如图1-4所示，本专利技术提供的智能化湖泊水质高效取样无人机，结构简单、设计科学合理，使用方便，工作人员可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，取样顺畅。本专利技术包括呈四方体形且内置有与地面控制系统无线信号连接的无人机控制系统的无人机本体1、可拆卸连接于所述无人机本体1两端的一对起落架3、可拆卸连接于所述无人机本体1两侧的四个无人机驱动臂4、分别设于每个所述无人机驱动臂4自由端并与所述无人机本体1内无人机控制系统功能连接的驱动电机5、设于每个所述驱动电机5的旋转轴上的驱动叶片6、以及分别固定于所述无人机本体1底部的可逆电机2和卷扬盒7。本专利技术四个所述驱动叶片6分别位于所述无人机本体1上方四角，一对所述起落架3相互对称分布，所述卷扬盒7内纵向水平设有可相对于所述卷扬盒7自由转动的转轴8，所述转轴8的一端伸出所述卷扬盒7并与所述可逆电机2的驱动轴可拆卸连接，具体地，所述转轴8和所述可逆电机2的驱动轴之间设有联轴器12，所述转轴8和所述可逆电机2通过所述联轴器12可拆卸连接，所述转轴8中部连接有一根7-11m长的柔质细缆绳9，所述缆绳9的长度最好为11m，所述卷扬盒7底部开设有开口11，所述缆绳9的自由端通过所述开口11伸出至所述卷扬盒7外，所述缆绳9的自由端固定有取样瓶10，所述无人机控制系统与所述可逆电机2功能连接，用于通过地面控制系统控制所述可逆电机2运行。本专利技术通过在无人机本体底部设可逆电机、卷扬盒、缆绳和取样瓶，当需要对目标水域进行水质取样时，工作人员可通过地面控制系统操控无人机飞至目标水域，再控制可逆电机正转运行，此时可逆电机带动卷扬盒内的转轴一起运行以放出缆绳，取样瓶缓慢下降直至进入目标水域水面下进行水质取样，取样结束后再控制可逆电机反转运行以收回缆绳，取样瓶缓慢上升直至接近卷扬盒，最后控制无人机飞回，采样效率极高，还能有效节约水质采样成本，并且无需工作人员进入目标水域，尤其是未知水域，可有效保障工作人员的安全，智能化程度高。本专利技术所述取样瓶10包括顶部与所述缆绳9自由端固接的封闭方形取样瓶本体101、水平设于所述取样瓶本体101一侧底部的进水管102、竖直设于所述取样瓶本体101顶部的排空管103、以及固定于所述取样瓶本体101底部的沉重块104，所述进水管102和所述排空管103上分别设有与所述无人机控制系统功能连接的第一电磁阀105和第二电磁阀106，所述进水管102的进口端设有滤网107，所述沉重块104为半椭球体结构。本专利技术通过在取样瓶本体上设进水管和排空管，并在进水管和排空管上分别设第一电磁阀和第二电磁阀，当取样瓶进入目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能化湖泊水质高效取样无人机，其特征在于：包括呈四方体形且内置有与地面控制系统无线信号连接的无人机控制系统的无人机本体(1)、可拆卸连接于所述无人机本体(1)两端的一对起落架(3)、可拆卸连接于所述无人机本体(1)两侧的四个无人机驱动臂(4)、分别设于每个所述无人机驱动臂(4)自由端并与所述无人机本体(1)内无人机控制系统功能连接的驱动电机(5)、设于每个所述驱动电机(5)的旋转轴上的驱动叶片(6)、以及分别固定于所述无人机本体(1)底部的可逆电机(2)和卷扬盒(7)，所述卷扬盒(7)内纵向水平设有可相对于所述卷扬盒(7)自由转动的转轴(8)，所述转轴(8)的一端伸出所述卷扬盒(7)并与所述可逆电机(2)的驱动轴可拆卸连接，所述转轴(8)中部连接有一根7‑11m长的柔质细缆绳(9)，所述卷扬盒(7)底部开设有开口(11)，所述缆绳(9)的自由端通过所述开口(11)伸出至所述卷扬盒(7)外，所述缆绳(9)的自由端固定有取样瓶(10)，所述无人机控制系统与所述可逆电机(2)功能连接，用于通过地面控制系统控制所述可逆电机(2)运行；所述取样瓶(10)包括顶部与所述缆绳(9)自由端固接的封闭方形取样瓶本体(101)、水平设于所述取样瓶本体(101)一侧底部的进水管(102)、竖直设于所述取样瓶本体(101)顶部的排空管(103)、以及固定于所述取样瓶本体(101)底部的沉重块(104)，所述进水管(102)和所述排空管(103)上分别设有与所述无人机控制系统功能连接的第一电磁阀(105)和第二电磁阀(106)，所述进水管(102)的进口端设有滤网(107)。...

【技术特征摘要】
1.智能化湖泊水质高效取样无人机，其特征在于：包括呈四方体形且内置有与地面控制系统无线信号连接的无人机控制系统的无人机本体(1)、可拆卸连接于所述无人机本体(1)两端的一对起落架(3)、可拆卸连接于所述无人机本体(1)两侧的四个无人机驱动臂(4)、分别设于每个所述无人机驱动臂(4)自由端并与所述无人机本体(1)内无人机控制系统功能连接的驱动电机(5)、设于每个所述驱动电机(5)的旋转轴上的驱动叶片(6)、以及分别固定于所述无人机本体(1)底部的可逆电机(2)和卷扬盒(7)，所述卷扬盒(7)内纵向水平设有可相对于所述卷扬盒(7)自由转动的转轴(8)，所述转轴(8)的一端伸出所述卷扬盒(7)并与所述可逆电机(2)的驱动轴可拆卸连接，所述转轴(8)中部连接有一根7-11m长的柔质细缆绳(9)，所述卷扬盒(7)底部开设有开口(11)，所述缆绳(9)的自由端通过所述开口(11)伸出至所述卷扬盒(7)外，所述缆绳(9)的自由端固定有取样瓶(10)，所述无人机控制系统与所述可逆电机(2)功能连接，用于通过地面控制系统控制所述可逆电机(2)运行；所述取样瓶(10)包括顶部与所述缆绳(9)自由端固接的封...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄慧敏，张江林，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川,51