一種水質采樣無人機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水樣采集領域，具體是一種水質采樣無人機。
【背景技術】
[0002]目前我國水資源污染情況嚴重，水污染防治工作迫在眉睫，而高效全面的獲取水質信息是水污染防治工作的先決條件，水質采樣工作則是獲取水質信息的關鍵環節，目前水質采樣通常采用人工采樣和自動采樣的方式，它們都具有各自的局限性，主要表現在:
(1)對于大范圍水域的動態采集來說，江河、湖泊、沿海等大范圍水域的水樣采集單純使用人工方式效率低下，自動采集通常只能采集固定點的水樣情況，不具備隨機動態性；(2)對于污染嚴重或突發化學品泄露的水域，環境惡劣，存在有毒有害物質或氣體，人工采集具有極大的危險性，傳統方式很難采集；(3)對于復雜環境的水域，如沼澤、濕地或有害藻類聚集區域等，采用無人船或人工劃船的方法都很難到達指定區域，無法完成采集工作。無人直升機作業覆蓋范圍廣、機動性強，能夠滿足大范圍巡察的需要，同時具備無人化操作的特點，能夠深入危險區域代替人的作業，另外，由于采用飛行方式進入作業區域，水面環境影響非常小，適合進入船只難以到達的區域作業。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種水質采樣無人機，覆蓋范圍廣、機動性強，能夠滿足大范圍巡察及水質采集的需要，能夠深入危險區域或復雜水域作業。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0005]一種水質采樣無人機，包括機身、驅動裝置、水樣采集裝置和電路板安裝盒，其中驅動裝置和電路板安裝盒安裝在機身的機架上，水樣采集裝置安裝在機身的起落架上；在電路板安裝盒內設有多個控制單元，在機身上設有多個傳感器，所述多個控制單元和多個傳感器分別構成了飛行控制裝置和導航裝置，所述驅動裝置和水樣采集裝置即通過所述飛行控制裝置控制啟停。
[0006]所述水樣采集裝置包括采水裝置、主體支架、分水裝置和水體采集控制器，采水裝置、分水裝置和水體采集控制器均安裝在所述主體支架上，其中分水裝置設有分水機構和承裝水樣的塑料瓶，采水裝置通過水管與所述分水裝置上的分水機構相連，所述采水裝置和分水機構通過所述水體采集控制器控制啟停，采集的水樣通過采水裝置作用進入到所述分水機構中，并通過所述分水機構作用進入用于承裝該水樣的塑料瓶中。
[0007]所述采水裝置包括放管機構、蠕動泵、流量傳感器和吸水管，所述吸水管與蠕動泵的進水口相連，且所述吸水管在裝置未工作時纏繞在所述放管機構上，所述蠕動泵通過水管與所述分水裝置的分水機構相連，且所述蠕動泵與分水裝置的分水機構相連的管路上設有流量傳感器。
[0008]所述放管機構包括放管舵機、鋁管、鐵環和繩子，所述放管舵機的轉盤上套有鐵環，所述鐵環通過繩子與設置于該放管舵機下方的鋁管的一端相連，所述鋁管的另一端與一個固設于主體支架上的短吊桿鉸接，所述吸水管在裝置未工作時即纏繞在所述鋁管上，在吸水管遠離所述蠕動泵的一端設有一個重錘。
[0009]所述分水裝置的分水機構包括內環、外環和分水舵機，其中外環安裝在主體支架上，內環可轉動地設置于所述外環中，且所述內環與設置于外環下方的分水舵機相連；所述內環上設有互相連通的進水孔和出水孔，所述外環的側壁上均布有多個分水孔，用于排水的排水管通過管接頭與其中一個分水孔相連，伸入到各個塑料瓶中的水管分別通過管接頭與其他分水孔依次一一相連，所述內環上的出水孔在采集水樣時通過所述分水舵機作用與外環上與塑料瓶相通的任一分水孔對接。
[0010]所述主體支架底端設有放置塑料瓶的底盤，所述底盤通過長吊桿安裝在主體支架上，在底盤的上方設有對塑料瓶起限位作用的上撐板和下撐板，在長吊桿上設有可沿所述長吊桿上下滑動的滑動鋁環，所述長吊桿的中部設有定位孔，所述滑動鋁環通過別針別入所述長吊桿中部的定位孔中限定位置。
[0011 ] 所述水體采集控制器與所述飛行控制裝置相連，且所述水體采集控制器上設有用于米集米樣點環境信息的溫濕度傳感器。
[0012]所述電路板安裝盒中設有中央控制管理單元、無線通信單元、遙控信號接收器、導航數據處理單元和氣壓高度計，在所述電路板安裝盒上側設有慣性導航傳感器，在與機架相連的機尾上安裝有GPS衛星定位傳感器，所述中央控制管理單元、無線通信單元和遙控信號接收器構成了所述飛行控制裝置，所述導航數據處理單元、GPS衛星定位傳感器、慣性導航傳感器及氣壓高度計構成了所述導航裝置，且所述導航裝置中的導航數據處理單元與所述飛行控制裝置中的中央控制管理單元相連，驅動裝置和水樣采集裝置均通過所述中央控制管理單元控制啟停。
[0013]所述機架前側設有一個支梁，在該支梁上安裝有一個定高傳感器，所述定高傳感器與所述中央控制管理單元相連。
[0014]所述驅動裝置包括發動機、傳動機構、主螺旋槳和尾螺旋槳，所述傳動機構包括第一同步帶傳動機構、齒輪箱和第二同步帶傳動機構，其中齒輪箱包括輸入齒輪軸、傳動齒輪、輸出軸和輸出齒輪軸，所述輸入齒輪軸、傳動齒輪和輸出齒輪軸依次嚙合，與主螺旋槳相連的輸出軸與所述傳動齒輪固連；發動機通過第一同步帶傳動機構與齒輪箱的輸入齒輪軸相連，齒輪箱的輸出齒輪軸通過第二同步帶傳動機構與尾螺旋槳相連，所述發動機與所述飛行控制裝置相連，在機架的上側安裝有用于控制主螺旋槳的主螺旋槳舵機，在與機架相連的機尾的末端安裝有用于控制尾螺旋槳的尾螺旋槳舵機。
[0015]本發明的優點與積極效果為:
[0016]1、本發明在采樣過程中較傳統方法作業覆蓋范圍更廣、機動性更強，同時具備無人化操作的特點，能夠深入危險區域代替人的作業。
[0017]2、本發明由于采用飛行方式進入作業區域，受水面環境影響非常小，適合進入船只難以到達的區域作業。
[0018]3、本發明中的水質采集裝置自動化程度高，包括多個水樣存儲瓶，且可擴展，因此無人機可一次飛行完成多點采集。該方法更加科學合理，節省人力、物力，可在很大程度上提高工作效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明結構示意圖，
[0020]圖2為圖1中本發明的左視圖，
[0021]圖3為圖1中傳動機構的結構示意圖，
[0022]圖4為圖1中水質采樣裝置的結構示意圖，
[0023]圖5為圖4中主體支架的結構示意圖，
[0024]圖6為圖4中采水裝置的結構示意圖，
[0025]圖7為圖4中分水裝置的結構示意圖，
[0026]圖8為圖7中內環和外環的結構示意圖。
[0027]其中，1為發動機，2為傳動機構，3為定高傳感器，4為機架，5為GPS衛星定位傳感器，6為尾螺旋槳，7為尾螺旋槳舵機，8為水樣采集裝置，9為起落架，10為主螺旋槳，11為主螺旋槳舵機，12為慣性導航傳感器，13為電路板安裝盒，14為第一同步帶傳動機構，15為輸入齒輪軸，16為齒輪箱，17為輸出軸，18為輸出齒輪軸，19為第二同步帶傳動機構，20為采水裝置，21為主體支架，22為分水裝置，23為安裝塊，24為水體采集控制器，25為溫濕度傳感器，26為塑料瓶，27為后鋁板，28為弓形件，29為副梁，30為前鋁板，31為長吊桿，32為滑動招環，33為別針,34為上撐板,35為底盤,36為下撐板,37為長撐板支桿,38為短撐板支桿，39為流量傳感器,40為螺動泵,41為放管舵機,42為鐵環,43為繩子,44為招管,45為吸水管，46為短吊桿,47為內環,48為外環,49為分水舵機,50為進水孔,51為出水孔,52為分水孔，53為傳動齒輪,54為機尾,55為支梁。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作進一步詳述。
[0029]如圖1?2所示，本發明包括機身、驅動裝置、水樣采集裝置8和電路板安裝盒13，其中機身包括機架4、起落架9和機尾54，驅動裝置和電路板安裝盒13安裝在機架4上，起落架9安裝在所述機架4的下側，水樣采集裝置8安裝在所述起落架9上，機尾54安裝在機架4的后側，在電路板安裝盒13內設有多個控制單元，在機身上設有多個傳感器，所述多個控制單元和多個傳感器分別構成了飛行控制裝置、導航裝置和水面定高裝置。
[0030]所述驅動裝置包括發動機1、傳動機構2、主螺旋槳10和尾螺旋槳6,如圖3所示，所述傳動機構2包括第一同步帶傳動機構14、齒輪箱16和第二同步帶傳動機構19，其中齒輪箱16包括輸入齒輪軸15、傳動齒輪53、輸出軸17和輸出齒輪軸18，所述輸入齒輪軸15、傳動齒輪53和輸出齒輪軸18依次嚙合，連接主螺旋槳10