[发明专利]一种多类型复杂样品统一采样的多功能水下采样装置

权利要求书

1.一种多类型复杂样品统一采样的多功能水下采样装置，该装置包括用于样品采集的作业组件、辅助组件以及用于数据收集处理及反馈的控制组件，其特征在于：

所述作业组件包括水样采样单元(2)和土样采集单元(3)，其中，所述水样采样单元(2)被设计为基于注射器的分层水样自动采集器的形式，并配备有用于对所述采集器所处位置的水压数据进行实时监测的深度计(2-1)，并且将实时获取的水压数据等信息发送至所述控制组件；所述土样采集单元(3)被设计为振动式沉积物采样器的形式，并配备有用于对采样器的离底高度进行实时监测的高度计(3-1)，并且将实时的离底高度数据等信息发送至所述控制组件；

所述辅助组件包括运动推进单元(4)，所述运动推进单元(4)包括惯性导航器(4-1)，其中，所述惯性导航器(4-1)用于对整体的水下采样装置的位姿进行实时监测，同时将获得的位姿信息发送至所述控制组件，然后基于所述控制组件反馈的运动调整指令来驱动水下采样装置，由此实现水下采样装置的水下自由运动和位姿调整；

所述控制组件包括控制器单元(1)和上位机(8)，其中，所述控制器单元(1)被设计成辅助计算机和主控制板的双控制器架构形式，其中该主控制板用于接收所述作业组件和所述辅助组件实时收集的数据，并实时将数据传通过所述辅助计算机传输给上位机(8)，同时接受上位机(8)的控制命令实时向相应的模块输出指令。

2.根据权利要求1所述的水下采样装置，其特征在于，所述控制器单元(1)包括嵌入式辅助计算机(1-1)和STM32主控板(1-2)，所述嵌入式辅助计算机(1-1)用于实现所述上位机(8)STM32主控板(1-2)之间的通信中转。

3.根据权利要求1或2任一项所述的水下采样装置，其特征在于，所述运动推进单元(4)优选的还包括推进器驱动器(4-2)及推进器(4-3)，其中，推进器驱动器(4-2)及推进器(4-3)根据所述控制组件发送的指令实时完成水下采样装置包括航向角、俯仰角以及横滚角的姿态调整。

4.根据权利要求3所述的水下采样装置，其特征在于，所述推进器(4-3)的数量为四个，其中两个水平方向配置，另外两个垂直方向配置，水平配置的两个所述推进器(4-3)用来控制采样装置的前进、后退及转艏动作，垂直配置的两个所述推进器(4-3)用来控制采样装置的上浮、下潜及横滚动作。

5.根据权利要求1-4任一项所述的水下采样装置，其特征在于，所述水样采样单元(2)还包括采水舵机(2-2)，其中，所述深度计(2-1)的输出端与所述STM32主控板(1-2)连接，所述STM32主控板(1-2)的输出端与所述采水舵机(2-2)连接，所述深度计(2-1)用于测量水压数据并通过总线将数据发送到所述STM32主控板(1-2)，所述STM32主控板(1-2)用于计算获得水深值并控制采水舵机(2-2)动作。

6.根据权利要求1-5任一项所述的水下采样装置，其特征在于，所述土样采集单元(3)还包括振动电机驱动器(3-3)和振动电机(3-4)，其中，所述振动电机驱动器(3-3)的输入端与所述STM32主控板(1-2)连接，输出端与所述振动电机(3-4)连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的水下采样装置，其特征在于，所述辅助组件还包括安全检测单元(6)，所述安全检测单元(6)包括电压检测器(6-1)、电流检测器(6-2)及漏水检测器(6-3)，用于装置的安全监控。

8.根据权利要求1-7任一项所述的水下采样装置，其特征在于，所述辅助组件还包括照明监控单元(5)，所述照明监控单元(5)包括云台摄像机(5-1)和水下灯(5-2)，用于水下照明以及水下环境观察和采泥状态监控。

9.根据权利要求1-8任一项所述的水下采样装置，其特征在于，所述上位机(8)包括水样采集模块(8-1)、土样采集模块(8-2)、状态监测模块(8-3)、视频监控模块(8-4)、传感器标定模块(8-5)及通信设置模块(8-6)；其中，

所述水样采集模块(8-1)用于分层自动采水深度设定以及各注射器采水情况的显示；

所述土样采集模块(8-2)用于沉积物采样器的释放，振动器的开启、关闭以及振动频率的调节；

所述状态监测模块(8-3)用于实时显示装置入水深度，离底高度，空间姿态的工作数据，以及电流电压、是否漏水的安全数据；

所述视频监控模块(8-4)用于实时显示云台摄像机采集的水下高清视频画面；

所述传感器标定模块(8-5)用于对各传感器进行零点等参数的标定，确保测量的准确性；

所述通信设置模块(8-6)，用于配置网络通信的IP信息，实现与下位机的有效通信连接。