一种基于无人船的水质采样检测系统技术方案

本发明专利技术属于环境监测技术领域，具体涉及一种基于无人船的水质采样检测系统，包括无人船上设置的采样模块、检测模块和GPS定位模块，以及位于远程终端设备上的无人船动力控制模块，采样检测控制模块、数据处理模块和人机交互模块；还包括用于无人船和远程终端设备实现数据传输的无线通讯模块。本发明专利技术利用船载采样模块和检测模块对目标水域进行连续在线检测，并通过无线通讯模块将检测数据传回远程终端，实现了大水域的水质连续在线检测，为环保执法提供了可靠依据。了可靠依据。了可靠依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人船的水质采样检测系统


[0001]本专利技术属于环境监测
，具体涉及一种基于无人船的水质采样检测系统。

技术介绍

[0002]如今随着治理程度的不断加深，水污染防治的难度也越来越大，主要因为不少企业存在违规偷排现象，造成目前仍然有不少监控断面检测出来的水体水质仍未达标，而污染源头却难以找到，政府部门在执法过程中监管难、取证难的现象愈发凸显。究其原因，执法资源短缺，精力有限往往是关键因素，为此需要一种全新的水质污染检测体系来代替人工检测。如今无人机、无人船等智能载具正被逐渐引入环境监测领域，然而在实际应用过程中还存在诸多难题。例如无人载具承载能力有限，无法进行长时间高频次的连续采样检测，且采样过程中容器管路等无法进行有效清理，导致不同样品之间存在相互干扰，影响检测数据的准确性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于无人船的水质采样检测系统，能够实现目标水域的水质连续在线检测。
[0004]本专利技术采取的技术方案具体如下：一种基于无人船的水质采样检测系统，包括无人船上设置的采样模块、检测模块和GPS定位模块，以及位于远程终端设备上的无人船动力控制模块，采样检测控制模块、数据处理模块和人机交互模块；还包括用于无人船和远程终端设备实现数据传输的无线通讯模块；所述采样模块用于采集目标水域的水样，采样模块采集的水样输送至检测模块，检测模块的检测数据和GPS定位模块的坐标数据通过无线通讯模块发送至数据处理模块，无人船动力控制模块通过无线通讯模块控制和规划无人船的航行路径，采样检测控制模块通过无线通讯模块控制采样模块和检测模块的采样检测频率和采样检测周期，所述数据处理模块接收检测数据和GPS坐标数据并结合卫星地图数据对检测数据进行图形化处理再将处理后的数据发送至人机交互模块，人机交互模块用于展示水质参数的图形数据以及用于输入无人船控制指令和采样检测控制指令。
[0005]所述采样模块包括拱形流道，所述拱形流道的前端斜向下延伸至船体前端的底部，拱形流道的后端延伸至船体尾部，拱形流道的中部具有向上拱起的拱形段，所述拱形段下方设有样品池，拱形段与样品池之间设有用于连通二者的分流管，拱形段内设有活动门，活动门陪装配为具有以下两工位：工位一，活动门将分流管封闭使拱形流道前端流入的水样直接从拱形流道后端排出以清洗拱形流道内壁；以及工位二，活动门将拱形段与拱形流道后端之间的通道封闭使拱形流道前端流入的水样从分流管进入样品池内；还包括冲洗机构，冲洗机构被装配为能够将采样区域的水体灌入样品池后再使水体从样品池排出以清洗前一次采样时样品池内残留的液体。
[0006]所述样品池包括筒形本体，筒形本体的轴线方向沿船体前后方形布置，筒形本体
的两端分别设有一端盖，所述端盖与筒形本体枢接使端盖能够将筒形本体的两端封闭或开启，所述端盖开启时端盖的端面处于水平状态；所述冲洗机构包括用于驱动样品池沿竖直方向往复运动的驱动构件，所述驱动构件被装配为当其驱动样品池下行时能够首先将筒形本地两端的端盖开启再驱动筒形本体和端盖浸入采样区域的水体内，当其驱动样品池上行时能够首先驱动筒形本体和端盖从采样区域的水体内浮出再驱动筒形本体两端的端盖闭合；所述驱动构件包括沿竖直方向设置在安装支架上的活塞缸，活塞缸的活塞杆与一驱动架固接，所述端盖与筒形本体之间的枢轴上设有摆臂，摆臂的端部设有与销轴，驱动架上设有水平腰型孔，所述销轴与水平腰型孔滑动枢接配合，所述筒形本体沿竖直方向与安装支架活动连接，且筒形本体与安装之间设有第一弹性单元，第一弹性单元被装配为其弹力能够实时筒形本体上行，筒形本体上方设有与安装支架挡接的限位部。
[0007]所述样品池与活动门之间设有联动机构，所述联动机构被装配为当驱动构件驱动样品池下行时能够使活动门自工位二切换至工位一，且当驱动构件驱动样品池上行时能够使活动门由工位一切换至工位二；所述分流管与安装支架固接，分流管沿竖直方向与筒形本体上开设的进液孔构成活动插接配合，所述联动机构包括分流管内沿竖直方向活动设置的顶杆，所述活动门沿水平轴线枢接在拱形流道的底壁上，活动门远离枢轴的一端朝向拱形流道前端设置并覆盖在分流管上端，所述活动门的底部设有滑槽，所述顶杆上端与滑槽滑动枢接，当顶杆上行时能够将活动门抬起以使其处于所述工位二，当顶杆下行时能够将活动门拉下使其处于所述工位一；所述顶杆与分流管之间设有第二弹性单元，第二弹性单元被装配为其弹力能够驱使顶杆下行，所述筒形本体内设有挡板，所述挡板与顶杆下端挡接，当驱动构件驱动样品池上行时挡板能够将顶杆向上抬起。
[0008]所述拱形流道的前端设有集水装置，所述集水装置被装配为具有以下两工位：工位a，集水装置将拱形流道前端封闭，以及工位b，集水装置将拱形流道前端开启并形成一漏斗状结构以便船体前方水流加速注入拱形流道内。
[0009]所述集水装置包括置于船体前端底部的安装座，以及与安装座枢接的铲水板，所述铲水板两侧设有侧板，所述侧板包括第一扇面和第二扇面，第一扇面和第二扇面的扇心均位于铲水板的枢轴轴线上，其中第一扇面朝向铲水板前方设置，第二扇面朝向铲水板后方设置，第一扇面的半径大于第二扇面的半径；所述铲水板后端的安装座上设有引流孔，引流孔与拱形流道前端连通；当铲水板前端向下倾斜时，铲水板前端能够没入采样水域的液面以下，且铲水板后端与引流孔的底面平齐，此时铲水板、两侧板以及安装座的底壁共同围合成所述漏斗状结构；当铲水板前端向上倾斜时，铲水板前端与安装座底壁闭合，且铲水板后端向下倾斜并与安装座脱离，此时拱形流道前半段内的水体能够向下回流并从铲水板后端与安装座之间的空隙排出。
[0010]还包括集水驱动机构，所述集水驱动机构包括连杆、滑杆、转轴、桃形轮和电机，所述滑杆沿竖直方向与安装座滑动连接，桃形轮与转轴固接，转轴沿船体宽度方向水平转动设置，转轴与电机传动连接，所述连杆的一端与滑杆枢接，另一端与所述侧板枢接，所述滑杆上端设有挡销，挡销与桃形轮上端轮面挡接，滑杆与安装座之间设有第三弹性单元，第三弹性单元被装配为其弹力能够驱使滑杆下行。
[0011]所述拱形流道、样品池、集水装置和集水驱动机构均沿船体宽度方向设置多组，各集水装置的集水驱动机构的桃形轮与同一转轴固接。
[0012]所述检测模块包括样液抽吸机构和水质分析仪，所述采样机构用于将目标水域的水体样本采集至样品池内，所述样液抽吸机构用于将样品池内的样液抽吸至水质分析仪内，所述水质分析仪用于检测水样参数；所述样品池设有多个，各样品池与水质分析仪之间设有电磁阀，电磁阀被装配为能够使各样品池与水质分析仪择一导通；所述样液抽吸机构包括溢流池，溢流池通过管路分别与水质分析仪和真空泵连通，样液抽吸机构采用超程抽吸方式将样品池内的样液抽吸至水质分析仪，即水质分析仪内充满样液后样液抽吸机构继续抽吸一段时间，使最先进入水质分析仪的样液被抽吸至溢流池内。
[0013]所述水质分析仪的底部设有第一排液阀，溢流池的底部设有第二排液阀。
[0014]本专利技术取得的技术效果为：本专利技术利用船载采样模块和检测模块对目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人船的水质采样检测系统，其特征在于：包括无人船上设置的采样模块、检测模块和GPS定位模块，以及位于远程终端设备上的无人船动力控制模块，采样检测控制模块、数据处理模块和人机交互模块；还包括用于无人船和远程终端设备实现数据传输的无线通讯模块；所述采样模块用于采集目标水域的水样，采样模块采集的水样输送至检测模块，检测模块的检测数据和GPS定位模块的坐标数据通过无线通讯模块发送至数据处理模块，无人船动力控制模块通过无线通讯模块控制和规划无人船的航行路径，采样检测控制模块通过无线通讯模块控制采样模块和检测模块的采样检测频率和采样检测周期，所述数据处理模块接收检测数据和GPS坐标数据并结合卫星地图数据对检测数据进行图形化处理再将处理后的数据发送至人机交互模块，人机交互模块用于展示水质参数的图形数据以及用于输入无人船控制指令和采样检测控制指令。2.根据权利要求1所述的基于无人船的水质采样检测系统，其特征在于：所述采样模块包括拱形流道，所述拱形流道的前端斜向下延伸至船体前端的底部，拱形流道的后端延伸至船体尾部，拱形流道的中部具有向上拱起的拱形段，所述拱形段下方设有样品池，拱形段与样品池之间设有用于连通二者的分流管，拱形段内设有活动门，活动门陪装配为具有以下两工位：工位一，活动门将分流管封闭使拱形流道前端流入的水样直接从拱形流道后端排出以清洗拱形流道内壁；以及工位二，活动门将拱形段与拱形流道后端之间的通道封闭使拱形流道前端流入的水样从分流管进入样品池内；还包括冲洗机构，冲洗机构被装配为能够将采样区域的水体灌入样品池后再使水体从样品池排出以清洗前一次采样时样品池内残留的液体。3.根据权利要求2所述的基于无人船的水质采样检测系统，其特征在于：所述样品池包括筒形本体，筒形本体的轴线方向沿船体前后方形布置，筒形本体的两端分别设有一端盖，所述端盖与筒形本体枢接使端盖能够将筒形本体的两端封闭或开启，所述端盖开启时端盖的端面处于水平状态；所述冲洗机构包括用于驱动样品池沿竖直方向往复运动的驱动构件，所述驱动构件被装配为当其驱动样品池下行时能够首先将筒形本地两端的端盖开启再驱动筒形本体和端盖浸入采样区域的水体内，当其驱动样品池上行时能够首先驱动筒形本体和端盖从采样区域的水体内浮出再驱动筒形本体两端的端盖闭合；所述驱动构件包括沿竖直方向设置在安装支架上的活塞缸，活塞缸的活塞杆与一驱动架固接，所述端盖与筒形本体之间的枢轴上设有摆臂，摆臂的端部设有与销轴，驱动架上设有水平腰型孔，所述销轴与水平腰型孔滑动枢接配合，所述筒形本体沿竖直方向与安装支架活动连接，且筒形本体与安装之间设有第一弹性单元，第一弹性单元被装配为其弹力能够实时筒形本体上行，筒形本体上方设有与安装支架挡接的限位部。4.根据权利要求3所述的基于无人船的水质采样检测系统，其特征在于：所述样品池与活动门之间设有联动机构，所述联动机构被装配为当驱动构件驱动样品池下行时能够使活动门自工位二切换至工位一，且当驱动构件驱动样品池上行时能够使活动门由工位一切换至工位二；所述分流管与安装支架固接，分流管沿竖直方向与筒形本体上开设的进液孔构成活动插接配合，所述联动机构包括分流管内沿竖直方向活动设置的顶杆，所述活动门沿水平轴线枢接在拱形流道的底壁上，活...

【专利技术属性】
技术研发人员：章樑，
申请(专利权)人：安徽中科大赛悟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：