一种无人船用深度可调节自动采样及防撞方法

摘要

本发明提供一种无人船用深度可调节自动采样及防撞方法，涉及环境监测技术领域。该无人船用深度可调节自动采样及防撞方法，包括以下步骤：S1.通过无人船控制系统规定好采样点和采样信息；S2.无人船按照规定好的路径移动至采样点；S3.无人船停止，然后根据设置好的采样信息电机带动调节螺杆转动，钢性软管随着调节螺杆的转动向下下降，直到下降到设定的高度；S4.在钢性软管下降的过程中无线超声波传感器会一直工作，当其发出超声波遇到障碍物时会形成反射波，传感器接收到反射信号便会反馈给控制器，控制器进行避障操作。通过本发明设计的方法可以使无人船能够在水下采样时自由调节采样深度，而且还可以在采样过程中自动避障，避免设备受损。

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，具体为一种无人船用深度可调节自动采样及防撞装置。

背景技术

在信息化的今天，人们不断将新的技术应用于辅助甚至取代传统水样采集，无人船配备自动采样器可以进入人工较难到达的河道、湖泊以及存在潜在危险的水域，适用于各种情况下地表水水质监测过程中的水质样本采集。结合统计分析、信息融合、组态控制、嵌入式、GPS定位、超声波测距等技术，无人船能够远程实现自主航行、采样投放等功能，同时还节省监测成本，提高监测效率。

目前，用于环境监测的传统型无人船一般采用固定装置取样，其采样管不能自动收放和调节，采样深度为固定值，且容易受水底淤泥、杂草等沉积物的碰撞及刮擦，甚至被缠绕住，导致采样口损坏。

因此，需要提出一种新式的用于无人船深度可调节自动采样及防撞装置，根据实际监测需求调节采样深度，实现障碍物探测并为规避动作提供信号，使采样系统装置更加灵活可靠。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人船用深度可调节自动采样及防撞装置，解决了目前无人船的采样装置无法自动收放调节、而且容易受到海底杂物的碰撞受损的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种无人船用深度可调节自动采样及防撞方法，包括深度可调节自动采样及防撞装置，该深度可调节自动采样及防撞装置由感应、采样与投放装置组成，所述投放装置包括电机、调节螺杆、伸缩杆，所述调节螺杆固定连接在电机的输出端，所述伸缩杆的上端固定连接在船身上，所述采样装置包括水泵、取水配水装置、钢性软管，所述取水配水装置连接在水泵的出水端，所述钢性软管的一端连接在水泵的进水，另一端固定连接在伸缩杆的内部底端，所述钢性软管的中部管身有序缠绕在调节螺杆的杆身上，所述感应装置为无线超声波传感器，所述无线超声波传感器固定设置在钢性软管的进水口外端。

优选的，所述电机和水泵的底端均固定设置有安装基座，所述电机和水泵均通过安装基座固定在船身上。

优选的，所述无线超声波传感器位于钢性软管的进水口周围，测距范围0-50cm。

优选的，所述伸缩杆为直径渐变的空心圆柱体杆，具有自紧功能，由多段圆柱体杆制成，每段圆柱体杆长为30cm，水下伸缩范围0-100cm。

优选的，所述取水配水装置包括采样瓶和集水槽、出水管路，所述出水管路的一端与水泵出水口连接，所述采样瓶瓶口设有控制闸阀，所述采样瓶通过控制闸阀与出水管路连接，所述出水管路的另一端位于集水槽的顶端。

优选的，所述钢性软管为中空结构，且钢性软管的进水端内部设有网状格栅。

优选的，一种无人船用深度可调节自动采样及防撞方法，包括以下步骤：

S1.通过无人船控制系统规定好采样点和采样信息；

S2.无人船按照规定好的路径移动至采样点；

S3.无人船停止，然后根据设置好的采样信息电机带动调节螺杆转动，钢性软管随着调节螺杆的转动向下下降；

S3.下降过程中无线超声波传感器工作，对障碍物进行检测，当检测到障碍物时，进行步骤S4,当没有检测到障碍物时，进行步骤S5；

S4.电机反向转动，将钢性软管带回原位，然后无人船启动，在规定好的采样点范围内更换位置，然后进行步骤S3；

S5.电机一直工作，直到钢性软管下降到设计位置，然后开始采样；

S6.打开水泵10秒钟，清洗钢性软管，清洗水排入集水槽，然后打开采样瓶瓶口的控制闸阀进行采样；

S7.完成一个点的水质样本收集之后，打开电机使调节螺杆反向旋转，带动钢性软管和伸缩杆向上返回到原位，然后至下一个采样点，进行下一次采样，直到所有采样点都采样完成。

(三)有益效果

本发明提供了一种无人船用深度可调节自动采样及防撞方法。具备以下有益效果：

1、本发明设计的无人船用深度可调节自动采样及防撞方法，可以通过钢性软管、电机、调节螺杆以及伸缩杆的配合使用来实现自由控制调节采样深度。

2、本发明设计的无人船用深度可调节自动采样及防撞方法中使用了无线超声波传感器，通过该装置和电机的配合使用，当无线超神波传感器检测到障碍物时，会反应给控制器，然后通过控制器控制电机工作，来进行避障，保证了在采样过程中，采样管不会被海底杂物碰撞损坏。

3、本发明设计的无人船用深度可调节自动采样及防撞方法操作简单，使用寿命长，维护管理费用少。

附图说明

图1为本发明提出的实施例的工作流程图；

图2为本发明的深度可调节自动采样及防撞装置结构示意图；

图3为本发明的深度可调节自动采样及防撞装置结构安装布局示意图；

图4为本发明的取水口格栅和传感器示意图。

其中，1、调节螺杆；2、钢性软管；3、电机；4、伸缩杆；5、安装基座；6、无线超声波传感器；7、水泵；8、取水配水装置；9、采样瓶；10、网状格栅；11、集水槽；12、出水管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-4所示，本发明实施例提供一种无人船用深度可调节自动采样及防撞方法，包括深度可调节自动采样及防撞装置，该装置由感应、采样与投放装置组成，投放装置包括电机3、调节螺杆1、伸缩杆4，调节螺杆1固定连接在电机3的输出端，调节螺杆1上的螺纹均匀分布，连接电机3每旋转一周调节螺杆1上的对应钢性软管伸长或缩短15cm，伸缩杆4的上端固定连接在船身上，采样装置包括水泵7、取水配水装置8、钢性软管2，取水配水装置8连接在水泵7的出水端，钢性软管2的一端连接在水泵7的进水，另一端固定连接在伸缩杆4的内部底端，钢性软管2的中部管身有序缠绕在调节螺杆1的杆身上，感应装置为无线超声波传感器6，无线超声波传感器6固定设置在钢性软管2的进水口外端。

电机3和水泵7的底端均固定设置有安装基座5，电机3和水泵7均通过安装基座5固定在船身上，无线超声波传感器6位于钢性软管2的进水口周围，测距范围0-50cm，伸缩杆4为直径渐变的空心圆柱体杆，具有自紧功能，由多段圆柱体杆制成，每段圆柱体杆长为30cm，水下伸缩范围0-100cm，取水配水装置8包括采样瓶9和集水槽11、出水管路12，出水管路12的一端与水泵7出水口连接，采样瓶9瓶口设有控制闸阀，采样瓶9通过控制闸阀与出水管路12连接，出水管路12的另一端位于集水槽11的顶端，钢性软管2为中空结构，且钢性软管2的进水端内部设有网状格栅10。

一种无人船用深度可调节自动采样及防撞方法，包括以下步骤：

S1.通过无人船控制系统规定好采样点和采样信息；

S2.无人船按照规定好的路径移动至采样点；

S3.无人船停止，然后根据设置好的采样信息电机3带动调节螺杆1转动，钢性软管2随着调节螺杆1的转动向下下降；

S4.下降过程中无线超声波传感器6工作，对障碍物进行检测，下降过程汇总检测到障碍物；

S5.电机3反向转动，将钢性软管2带回原位，然后无人船启动，在规定好的采样点范围内更换位置；

S5.电机3再次工作带动钢性软管2下降，这次下降过程中无线超声波传感器6没有检测到障碍物；

S6.电机3一直工作，直到钢性软管2下降到设计位置，然后开始采样；

S7.打开水泵7工作10秒钟，清洗钢性软管2，清洗水排入集水槽11，然后打开采样瓶9瓶口的控制闸阀进行采样；

S8.完成一个点的水质样本收集之后，打开电机3使调节螺杆1反向旋转，带动钢性软管2和伸缩杆4向上返回到原位，然后至下一个采样点，进行下一次采样，直到所有采样点都采样完成。

实施例二：

一种无人船用深度可调节自动采样及防撞方法，包括以下步骤：

S1.通过无人船控制系统规定好采样点和采样信息；

S2.无人船按照规定好的路径移动至采样点；

S3.无人船停止，然后根据设置好的采样信息电机3带动调节螺杆1转动，钢性软管2随着调节螺杆1的转动向下下降；

S4.下降过程中无线超声波传感器6工作，对障碍物进行检测，下降过程中没有检测到障碍物；

S5.电机3一直工作，直到钢性软管2下降到设计位置，然后开始采样；

S6.打开水泵7工作10秒钟，清洗钢性软管2，清洗水排入集水槽11，然后打开采样瓶9瓶口的控制闸阀进行采样；

S7.完成一个点的水质样本收集之后，打开电机3使调节螺杆1反向旋转，带动钢性软管2和伸缩杆4向上返回到原位，然后至下一个采样点，进行下一次采样，直到所有采样点都采样完成

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。