[发明专利]一种无人水质取样检测系统及方法

权利要求书

1.一种无人水质取样检测系统及方法，可长期连续取样及检测水质，其特征在于，包括无人机(1)、控制箱(2)、拉线(3)和取样筒(4)；

所述无人机(1)下方安装有滑轨；

通过滑轨与所述控制箱(2)连接，所述控制箱(2)内设置有电池(5)、电路控制模块(6)、升降电机(7)、电机支架(8)和卷筒(9)，所述升降电机(7)安装于所述电机支架(8)上，所述电机支架(8)固定于所述控制箱(2)的底部，所述卷筒(9)与所述升降电机(7)之间由联轴器相连接；

与所述卷筒(9)连接的拉线(3)，所述拉线(3)可缠绕于所述卷筒(9)上，在升降电机(7)的驱动下进行卷线与放线的动作，进而通过拉线(3)控制取样筒(4)抬升与落下，所述拉线(3)内部包裹着水密电缆(10)，所述水密电缆(10)与所述电路控制模块(6)相连；

与所述拉线(3)尾部连接的取样筒(4)，所述取样筒(4)顶部均匀排列至少两个用于固定拉线的固定点，底部为圆锥形，内部包含传感器组(11)、水压计(12)，所述水密电缆(10)与传感器组(11)、水压计(12)相连，所述传感器组(11)和水压计(12)吊置于所述取样筒(4)的上部。

2.如权利要求书1所述的无人水质取样检测系统，其特征在于，所述取样筒(4)内部还包括有密封电机(13)以及密封盖(14)、电机固定底座(15)、丝杆(16)；所述密封电机(13)为丝杆步进电机，与丝杆(16)同轴连接，通过水密电缆(10)进行连接控制操作，固定安装于电机固定底座(14)，所述电机固定底座(14)通过至少2个支撑臂固定于所述取样筒(4)内壁，所述密封盖(14)与丝杆(16)固定连接，以使密封电机带动密封盖，以使所述密封电机(13)转动带动所述密封盖(14)上下移动，从而对取样筒进行开合，通过该套装置可以在不同水深条件下，连续多次对水质情况进行在线测量、记录以及自动取样。

3.如权利要求书2所述的无人水质取样检测系统，其特征在于，所述电路控制模块(6)由主控单元(17)、采集控制单元(18)、电机驱动单元(19)和电源单元(20)组成。所述主控单元(17)用于控制无人机(1)飞行路径、通信，收集传感器采集单元采集的水质数据，送至无人机(1)转发给远端；所述采集控制单元(18)可对水体质量进行综合检测以及对水样采集进行控制；所述电源单元(20)用于供电电压转换，为电路控制模块、升降电机、密封电机提供电力。所述电机驱动单元(19)将控制密封电机(13)打开或关闭密封盖(14)，并控制升降电机(7)收起或下放取样筒(4)。

4.如权利要求3所述的无人水质取样检测系统，其特征在于，所述主控单元(17)的核心芯片使用超低功耗器件MSP430FR69x，用于降低系统功耗。

5.如权利要求4所述的无人水质取样检测系统，其特征在于，所述主控单元(17)检测水压计(12)的水深数据，控制传感器组(11)的开关，用于进一步降低系统功耗。

6.如权利要求5所述的无人水质取样检测系统，其特征在于，传感器组(11)包含了PH传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、浊度传感器和温度传感器，可以同时测量水质的5种参数。

7.如权利要求6所述的无人水质取样检测系统，其特征在于，电池、拉线、密封电机、以及电路控制模块中的主控单元(17)、电源单元(20)、采集控制单元(18)、驱动单元均采用外部涂覆防水胶的方式进行防水处理。

8.如权利要求6所述的无人水质取样检测系统，其特征在于，无人机(1)采用可悬停的多旋翼无人机，升降电机(7)采用直流减速型，能够直接驱动卷筒(9)旋转。