[发明专利]一种自主导航水样采集器

说明书

技术领域

本发明涉及一种自主导航水样采集器，属于智能机械领域。

背景技术

     随着水体环境的污染越来越严重，为了确保水资源的可持续发展，对于水体的检测和污染控制成了必要的工作。对于水体的采样检测，目前大多数水样采集器都只能满足采集特定深度和位置的水样，需要更换位置或者是深度就得靠人力或者是其他外力实现，当采集的范围广、深度大的时候，就会耗费过多的人力和财力，甚至在个别情况采样人员会有生命危险；冬天的时候，需要在多处取样的话，还得进行多次的破冰操作；在很多情况下由于要将水样带回到实验室分析，由于运输过程中如果保存不当会严重影响检测的准确度，不能够正确公正的评估水样。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种集成自主导航系统的高精度的、能满足不同深度和广度的水样采集器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种自主导航水样采集器，其主要包括四个子系统部分：机械系统、自主导航系统、电控系统和水质留样分析系统；

所述机械系统主要包括2个密封舱、推进器和水样分析存储器；每个密封舱分为前舱和后舱；

所述自主导航系统是水样器的航行航线的算法处理中心，负责水样器的自主定位与航行，完成高精度的定位信息的处理与存储，并提供给电控系统；

所述电控系统主要是实现传感器参数采集监测和推进器驱动的设计，完成通信、系统状态参数采集、推进器控制、水样分析存储器管理功能；包括测量采样器航行速度、电源电压和电流、监测水密舱的密封情况以及水体分析存储器传回的数据；

所述水质留样分析系统主要包括水体分析存储器，以实现对水样的参数分析和留样存储；

所述的四个子系统相互依赖，互相提供数据共享，构成一个整体结构。

其中：

所述机械系统由耐腐蚀的合金密封舱、推进器和水样分析存储器构成，密封舱的前舱放置传感器系统，后舱放置推进器驱动系统，两个密封舱的中间放置推进器，推进器用来实现采样器的运动，水体分析存储器挂载于密封舱和推进器下面。

所述的密封舱挂载电控系统、传感器和电池；同时具有良好的匀称性，具有良好的静、动态性能。

密封舱的前舱为球头流线型设计用于放置传感器系统；密封舱的后舱为平头流线型设计用于安装水平推进器，两个密封舱是经过垂直推进器相连。

机械系统中包括三个推进器，一个放置于尾部，实现前进和后退运动；一个放置于采样器中部，实现垂直方向的运动；一个为舵机推进器，实现接受指令驱动舵叶的转动。

自主导航系统采用先进稳定的导航定位算法处理传感器数据，从而实现水样器的自主定位与航行，完成高精度的定位信息的处理与存储，并提供给电控系统。

上述的自主导航定位系统利用数字罗盘和GPS给出的信息，按照特定的导航算法进行精确计算后，得到三维方向上的位置信息和速度信息，根据步进电机的要求，再将三维方向上的信息转换成电控系统所需要的信息，然后通过通信模块传递到电控系统控制推进器进行方向和位置调整，以准确到达目的地。

自主导航定位系统中的导航算法选用卡尔曼滤波算法或者例子滤波算法。

水样留样分析系统主要是控制水体分析存储器，控制水体分析存储器经过“取样，留样”、“样品预处理”、“参数分析”和结果存储四个步骤完成水样的参数分析、留样和数据保存。

水体分析存储器中的采集水样功能由水泵实现，然后经过玻璃导管进入储水瓶，参数分析由集成的水样分析仪器通过自动进样器获取样品，进行分析获取，通过控制液位传感器实现对采样样品的留样处理。

所述机械系统由耐腐蚀的合金密封舱、推进器和水样分析存储器构成。密封舱的前舱放置传感器系统，后舱放置推进器驱动系统，两个密封舱的中间放置推进器。推进器用来实现采样器的运动。水体分析存储器挂载于密封舱和推进器下面。

所述电控系统由参数采集监测和推进器驱动两部分组成，主要负责通信、系统状态参数采集、推进器控制、水样分析存储器管理等功能。

所述自主导航定位系统是实现导航与路径规划的关键。主要负责将电控系统采集的传感器的信息进行综合处理，并确定下采样器的位置信息，然后将位置信息反馈给电控系统，为电控系统控制推进器提供依据。

所述水质留样分析系统是实现水体分析存储器能够正常工作的，完成水样的采集、储存，以及一些参数的在线检测。

与现有的技术系统相比，本发明的有益效果是可以适应多种复杂水体。

海水：满足海域的抽样范围广的要求。