[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

说明书

本发明属于水下采集装置技术领域，公开了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，所述作业组件包括水样采样单元和土样采集单元，所述辅助组件包括运动推进单元，所述控制组件包括控制器单元和上位机。本发明能够仅仅通过一次采样操作即可同时精确高效地获取包含土样及水样在内的复杂采样对象，同时，在一次性完成多种复杂样品采集的过程中还显著提高了相应水下采样装置在进行工作时的采集点定位和运动位姿的精度，同时还具备整个装置结构紧凑、便于操控，工作稳定性强和适应于各类复杂水下环境等特点。

技术领域

本发明属于水下采集装置技术领域，更具体地，涉及一种多类型复杂样品统一采样的多功能水下采样装置。

背景技术

江河海洋等水域广袤无垠，包容万物，其蕴藏着丰富的油气资源、化学资源、空间资源等，是地球上实实在在的资源宝库。据统计，世界海洋中所蕴藏的石油资源量约占全球石油资源总量的34％左右。海水中可提取、可转化利用的化学物质高达50余种。除此之外，海洋中可开发利用的空间资源比陆地上的空间资源要多几倍甚至是几十倍。水下采样是进行水下调查，发掘丰富水下资源的重要途径，此外还对环境监测、水文分析具有十分重要的科学意义。

传统的水底沉积物采样方式有抓斗式采泥和重力式采泥。抓斗式采泥是通过抓斗抓取表层沉积物。重力式采泥是通过装置的重力砸入沉积物来获得柱状样品。但这些方法存在取样随机性大、准确性差、无法获知水下采样情况的缺点，采样效果并不理想。随后出现的更加专业的水下采样设备，将采样装置与中央控制系统、水下监测装置相结合，借助水下监测的实时监控和控制系统对采样装置的主动控制，使得人们可以自主操作采泥装置在水下的动作。一定程度上提高了采样的准确性，取得了较好的效果。

然而，进一步的研究表明，上述现有技术仍然具备以下的缺陷或不足：首先，这些水下采样装置缺乏更高精度的动力推进系统和运动控制功能，特别是无法在水下进行自由灵活的运动和姿态调整，以更加灵活准确地获取水下的样品；其次，这些现有设备通常在执行一次水下作业任务时只能进行一种样品的采集，无法同时对多种复杂样品(如水样、土样或者腐殖质等)进行一次性的完整同步采集，，存在采样效率低的问题。相应的，本领域亟需做出进一步的改善或改进，以便更好的满足现代采样装置采样面对的各类复杂问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多类型复杂样品统一采样的多功能水下采样装置，其中通过对其整个构造组成部件的设置方式及其工作原理重新作出设计，特别是对控制组件在整个水下采样过程中的信息采集及反馈、运动控制及工作工序的管理等多个方面做出改进，相应的能够仅仅通过一次采样操作即可同时精确高效地获取包含土样及水样在内的复杂采样对象，同时，在一次性完成多种复杂样品采集的过程中还显著提高了相应水下采样装置在进行工作时的采集点定位和运动位姿的精度，同时还具备整个装置结构紧凑、便于操控，工作稳定性强和适应于各类复杂水下环境等特点。

为了实现上述目的，本发明提供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和土样采集单元，其中，所述水样采样单元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，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，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，所述运动推进单元包括惯性导航器，其中，所述惯性导航器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；