一种用于水质自动采样的无人机装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于水质自动采样的无人机装置，包括无人机飞行器主体、设置在所述无人机飞行器主体侧面的无人机支脚以及能源与控制单元，所述无人机装置还包括设置在所述无人机飞行器主体下侧的安装支架，所述安装支架上安装有自动水质采样单元。在所述步进电机带动下，所述旋转导向轴旋转到采样瓶的位置，并且水质样本依次经过采样泵、采样软管、凹槽导流机构导入到采样瓶中。本实用新型专利技术的无人机装置能够在一个工作周期中依次采集多个采样点水质样品，便于返回后进行同步分析，进一步提高采样效率，而且能够根据要求灵活设置样品采集数量并能够灵活控制每次水样采集的深度，便于不同区域或流域的水质样品快速自动采集。

An unmanned aerial vehicle (UAV) device for automatic sampling of water quality

The utility model relates to an UAV device for automatic sampling of water quality, including an unmanned aerial vehicle body, an unmanned aerial vehicle set on the side of the UAV main body, and an energy and control unit. The UAV device also includes an installation support set on the lower side of the unmanned aerial vehicle body. An automatic water sampling unit is installed on the mounting bracket. Driven by the stepper motor, the rotating guide shaft is rotated to the position of the sampling bottle, and the water quality sample is introduced into the sampling bottle through the sampling pump, the sampling hose and the groove guide mechanism in turn. The unmanned aerial vehicle (UAV) device of the utility model can collect water samples of multiple sampling points in one working cycle, facilitate the synchronous analysis after return, further improve the sampling efficiency, and can flexibly set the sample collection quantity and control the depth of each water sample flexibly according to the requirements, so as to facilitate different regions or different areas. The water quality samples of the river basin are collected quickly and automatically.

【技术实现步骤摘要】
一种用于水质自动采样的无人机装置
本技术涉及环境监测领域，特别是涉及一种用于水质自动采样的无人机装置。
技术介绍
在水环境监测领域，要取得真实、准确且完整的水质监测数据，首先需要获得具有代表性的水质样品。针对河流、湖泊、水库、近岸海域等地表水体进行水样采集时，不仅需要采集岸边采样点的水质样本，还需要采集远离岸边采样点的水质样品。通常采样人员需要乘坐船只去采样点完成采集，存在人工操作危险系数大、人力物力消耗大、耗时长且影响水样分析时效性、人员操作习惯差异影响采样质量、采样点周围地形特殊难以到达等缺点。由于水质样品人工采集过程中需要采样人员乘坐船只去采样点完成采集。人工操作离水面较近且受气候、水流等条件影响，危险系数大；需要消耗人员工时，存在船舶使用和燃料动力等费用，人力物力消耗大；操作复杂，单次采样时间长，不同采样点之间耗时长，影响水样分析时效性；人员操作中因习惯差异会导致样品采集质量的差异，不利于水质分析和对比；当采样点处于狭小或水深不够等特殊地形时，船只和人员难以到达并完成采样。将无人机应用于水质自动采样能够大大降低工作人员危险系数、减少成本、提升水质采样效率和检测时效性、避免人工操作对采样质量的影响，而且机动性强、结构紧凑，能够到达特殊地形处的采样点。水质采样取水方式一般有采样桶直接取水和泵管抽吸取水两类。采样桶直接取水时水样容易溅出，不适合搭载在无人机上，只能采集表层水样，且无法实现多个采样点取水，工作效率较低。无人机采用泵管抽吸取水时需要考虑多个采样瓶取水的需求，便于搭载于无人机上，而且需要根据应用要求灵活定义采样瓶数量和采样深度，便于应用扩展。而现有设计通常采用与无人机旋翼数量相同的采样瓶，而且每个采样瓶需要分别配备泵管系统，系统复杂，成本较高且影响可靠性，更重要的是，采样瓶数量无法灵活扩展，也无法控制每次水样采集的深度，难以满足不同应用场合的要求。
技术实现思路
本技术的目的是鉴于以上叙述，有必要提供一种能够快速自动依次抵达各个指定取水点、采样瓶数量可灵活配置、系统简洁并能实现自动高质量取水的无人机装置。为实现上述目的，本技术提供了一种用于水质自动采样的无人机装置，包括无人机飞行器主体、设置在所述无人机飞行器主体侧面的无人机支脚以及能源与控制单元，所述无人机装置还包括设置在所述无人机飞行器主体下侧的安装支架，所述安装支架上安装有自动水质采样单元，所述自动水质采样单元包括采样瓶、安装采样瓶的支撑本体机构、设置在所述支撑本体机构下侧的采样泵、与所述采样泵相连的采样软管，所述支撑本体机构包括设置在底部的底盘、设置在上部的旋转导向盖、贯穿连接所述底盘与旋转导向盖的空心轴状轴承安装座，所述采样瓶设置在所述底盘与旋转导向盖中间，所述底盘、旋转导向盖、空心轴状轴承安装座之间通过设置在上部的支架连接，所述空心轴状轴承安装座中部安装有第一轴承、上部安装有旋转导向轴、顶部安装有第二轴承，所述安装支架上部设置有步进电机，所述旋转导向盖上设有与所述采样瓶连通的凹槽导流机构。优选地，所述采样瓶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，所述采样瓶的瓶口形状为漏斗状，且在采样瓶瓶口的细口端设置遮挡板；所述采样瓶呈中心对称排布或者阵列型布置。优选地，所述凹槽导流机构包括设置在所述旋转导向盖上的导流槽、贯穿旋转导向盖设置在导流槽末端下侧的漏斗形导流孔；在水质采样时，水质样本沿导流槽经导流孔进入采样瓶。优选地，在所述步进电机带动下，所述旋转导向轴旋转到采样瓶的位置，并且水质样本依次经过采样泵、采样软管、凹槽导流机构导入到采样瓶中。优选地，所述采样软管的末端设置有过滤头，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。优选地，所述采样软管依次穿过空心轴状轴承安装座、第一轴承到达旋转导向轴上部，并且所述采样软管延伸至所述导流槽内；旋转导向轴带动所述底盘或旋转导向盖旋转，并改变采样瓶与导流孔的相对位置。优选地，所述空心轴状轴承安装座的安装圆孔与第一轴承的外圈基轴制配合。优选地，所述旋转导向轴采用可旋转式回转体定位分流结构，所述旋转导向轴中间为空心轴，下端与第一轴承内圈基孔制配合，上端与第二轴承内圈基孔制配合。优选地，所述无人机飞行器主体为无人四旋翼飞行器、无人直升机、无人多旋翼飞行器或者无人飞艇。基于上述技术方案，本技术的优点是：本技术的用于水质自动采样的无人机装置能够在一个工作周期中依次采集多个采样点水质样品，便于返回后进行同步分析，进一步提高采样效率，而且能够根据要求灵活设置样品采集数量并能够灵活控制每次水样采集的深度，便于不同区域或流域的水质样品快速自动采集，其优点具体如下：(1)避免工作人员直接到达采样点进行操作，能够大大降低采样工作人员危险系数；(2)避免使用载人船舶进行大范围航行，大幅降低采样成本；(3)缩短单个采样点的时间和采样点间移动的时间，提高水质采样效率和检测时效性；(4)通过程序和标准指令控制采样过程，避免人工操作对采样质量的影响，保证每个采样过程的一致性；(5)机动性强且结构紧凑，能够到达特殊地形处的采样点完成样品采集工作。(6)结构小巧并能在空中悬停采样，尽可能降低了对水面其他对象或水上作业的干扰；(7)能通过程序或远程指令控制依次在多个采样点采集水样，自动化程度高，对使用人员专业性要求低，节省管理开销，降低成本；(8)可根据实际需要灵活设置样品采集数量并能够灵活控制每次水样采集的深度，使水样来源更加丰富全面，提高后续水质分析数据应用价值，能更广泛的适用于不同区域或流域的自动采样。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为用于水质自动采样的无人机装置结构示意图；图2为自动水质采样单元结构示意图；图3为自动水质采样单元剖面示意图；图4为实施例2中步骤A的工作示意图；图5为实施例2中步骤B的工作示意图；图6为实施例2中步骤C的工作示意图；图7为实施例2中步骤D的工作示意图；图8为实施例2中步骤E的工作示意图；图9为实施例2中步骤F的工作示意图；图10为无人机装置水质自动采样流程示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。本技术提供了一种用于水质自动采样的无人机装置，如图1、图2、图3所示，其中示出了本技术的一种优选实施方式。具体地，所述无人机装置包括无人机飞行器主体18、设置在所述无人机飞行器主体18侧面的无人机支脚17以及能源与控制单元16，所述无人机装置还包括设置在所述无人机飞行器主体18下侧的安装支架4，所述安装支架4上安装有自动水质采样单元，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、设置在所述支撑本体机构下侧的采样泵8、与所述采样泵8相连的采样软管7，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水质自动采样的无人机装置，包括无人机飞行器主体(18)、设置在所述无人机飞行器主体(18)侧面的无人机支脚(17)以及能源与控制单元(16)，其特征在于：所述无人机装置还包括设置在所述无人机飞行器主体(18)下侧的安装支架(4)，所述安装支架(4)上安装有自动水质采样单元，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、设置在所述支撑本体机构下侧的采样泵(8)、与所述采样泵(8)相连的采样软管(7)，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)，所述安装支架(4)上部设置有步进电机(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)。

【技术特征摘要】
1.一种用于水质自动采样的无人机装置，包括无人机飞行器主体(18)、设置在所述无人机飞行器主体(18)侧面的无人机支脚(17)以及能源与控制单元(16)，其特征在于：所述无人机装置还包括设置在所述无人机飞行器主体(18)下侧的安装支架(4)，所述安装支架(4)上安装有自动水质采样单元，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、设置在所述支撑本体机构下侧的采样泵(8)、与所述采样泵(8)相连的采样软管(7)，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)，所述安装支架(4)上部设置有步进电机(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)。2.根据权利要求1所述的无人机装置，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。3.根据权利要求1所述的无人机装置，其特征在于：所述凹槽导流机构(10)包括设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊杰，李春鹏，
申请(专利权)人：北京东方园林环境股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11