[发明专利]一种无人水质取样检测系统及方法

说明书

提供一种无人水质取样检测系统，用于长时间连续多次对不同深度、不同区域的检测及取样，包括无人机、控制箱、拉线和取样筒。其中控制箱内设置有电池、电路控制模块、升降电机、电机支架和卷筒；尤其设计了一种取样筒，顶部无盖，底部为圆锥形，内部包含传感器组、水压计、密封电机以及密封盖，通过控制密封电机打开关闭密封盖来实现水质的取样；同时系统主控单元的核心芯片使用低功耗的器件，主控单元检测水压计的水深数据，控制打开/关闭传感器组，大幅提高连续工作时间。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。

技术领域

本发明涉及水质取样检测领域，尤其涉及一种基于无人机的水质取样检测系统。

背景技术

基于无人机的水源侦检系统实时性强，能够在高危地区作业，非常适合于各种自然灾害的应急救援，在未来重大自然灾害救援饮水安全保障过程中，可减少卫勤人员及救援人员在地震、泥石流、洪水等恶劣地质灾害下的意外伤害，还可以在恶劣自然灾害条件下，在安全区域实现远程饮水的快速检测，更换消毒模块后还可进行小面积水域快速消毒。

目前，基于无人机技术的水源侦检系统往往只能够在线检测，很少具备同时进行水源取样和在线检测的功能，而且缺乏长时间连续多次对不同深度、不同区域的检测及自动取样。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种无人水质取样检测系统，用于长时间连续多次对不同深度、不同区域的检测及自动取样。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种无人水质取样检测系统及方法，包括：

无人机，下方安装有滑轨；

控制箱,与无人机通过滑轨相连，内部有电池、电路控制模块、升降电机、电机支架和卷筒。升降电机安装于电机支架上，电机支架固定于控制箱的底部，卷筒与升降电机之间由联轴器相连接。

拉线，与卷筒相连，在升降电机的驱动下进行卷线与放线的动作，进而通过拉线控制取样筒抬升与落下，可缠绕于卷筒上，内部包裹着水密电缆。水密电缆与电路控制模块相连。

取样筒，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、水压计、密封电机以及密封盖、电机固定底座、丝杆。水密电缆与传感器组、水压计和密封电机相连，传感器组和水压计吊置于取样筒的上部，密封电机固定于电机固定底座，与丝杆同轴连接，通过水密电缆连接控制操作，电机固定底座通过至少2个支撑臂固定于取样筒内壁，密封盖与丝杆固定连接，以使密封电机带动密封盖转动，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、记录以及取样。取样筒上盖可在取样检测系统离开水面后自动关闭防止对样品的污染。

控制箱内电路控制模块由主控单元、采集控制单元、电机驱动单元和电源单元组成。主控单元用于控制无人机飞行路径、通信，收集采集控制单元采集的水质数据，送至无人机转发给远端；采集控制单元可对水体质量进行综合检测以及对水样采集进行控制；电源单元用于供电电压转换，为电路控制模块、升降电机、密封电机提供电力；电机驱动单元将控制密封电机打开或关闭密封盖，并控制升降电机收起或下放取样筒。

作为优选，主控单元的核心芯片使用超低功耗器件MSP430FR69x，其有益效果是降低系统功耗，提高连续工作时间。

作为优选，主控单元检测水压计的水深数据，控制打开/关闭传感器组，其有益效果是进一步降低系统功耗，提高连续工作时间。

作为优选，传感器组包含了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，其有益效果是可对水体质量进行综合检测。

作为优选，无人机采用可悬停的多旋翼无人机，其有益效果是工作作业稳定，检测数据波动小。升降电机采用直流减速型，其有益效果是能够直接驱动卷筒旋转。