[发明专利]一种耦合无人机的飞艇水样采集平台

说明书

本发明公开了一种耦合无人机的飞艇水样采集平台，包括无人飞艇以及多旋翼无人机。多旋翼无人机顶部加载有水样采集舱，无人飞艇底部挂载对接组件；对接组件包括对接连接组件、抽水管路组件、电源输出口；水样采集舱包括储水槽、水样采集组件、无人机受电接口；多旋翼无人机的水样采集舱与无人飞艇的对接组件进行对接时，对接连接组件用于固定连接水样采集舱，抽水管路组件用于从储水槽中抽取水样，电源输出口用于与无人机受电接口对接进行无人机充电。本发明结合无人飞艇航程长、载重大，而多旋翼电动无人机飞行姿态稳定、机动灵活的特点，能用于大型浅水湖泊、水库及近岸浅水海域水样高效采集。

技术领域

本发明涉及一种耦合无人机的飞艇水样采集平台。

背景技术

为修复严重富营养化的湖泊生态系统，我国近年来投入巨资对太湖、巢湖、滇池等大型湖泊开展生态治理。然而，水生态系统的复杂性决定了要成功实现湖泊生态修复并非一日之功。在长期的水体生态治理过程中，水环境监测是系统评估水污染治理成效，并准确制定后续针对性治理措施的关键。不过，水环境监测需要大量投入人力、物力、财力，主要流程包括由专业人员乘坐船只到指定水域，使用便携式水质检测设备现场测定pH、溶解氧、电导率、水温、透明度等常规理化指标，同时使用采水器采集水样带回实验室测定水体氮、磷、化学需氧量等指标。总体来看上述水环境监测工作存在以下几点问题：水上航行能耗大、耗时长，采样效率相对低下；采样所需时间较长，造成数据的空间差异易受采样时间差异的影响；在深水区域，人员安全风险大；而在浅水区域，驱动船只的马达难以正常工作，即使采到水样也易受航行干扰。为解决上述问题，已有的方案是构建永久性水环境监测台站，在台站中布设主要水质理化参数监测仪器设备，并通过数据传输设备实时获取各台站水环境数据。然而，该方案永久台站建设投入成本太高，而且每个台站都需要重复购置水质理化参数监测仪器设备，往往无法根据科学评估需要在监测水域布置足够数量的监测台站。

由于无人飞艇不需要专用起降跑道，具有飞行高度高、滞空时间长、可在空中悬停等优点，而且其载重大、易维护、寿命长，已被广泛用于旅游探险、航空摄影、环境监测等方面，然而无人飞艇一般航速较慢，且上升与下降过程需要重放氦气，机动性较差。与无人飞艇相比，多旋翼电动无人机飞行姿态稳定、机动灵活、安全性高、成本低，在上述三方面同样具有很大应用前景，不过，多旋翼电动无人机续航时间仅为30分钟左右，其航程较短的问题一直未能解决。为延长多旋翼电动无人机航程，在陆地上操作时，多旋翼电动无人机可采取中途降落到地面更换电池的方式，然而在大型湖泊、水库及近岸海域，中途更换电池操作难度较高，极大的限制了在相关领域的实际应用。

结合无人飞艇航程长、载重大，而多旋翼电动无人机飞行姿态稳定、机动灵活的特点，构建飞艇与无人机耦合系统可延长航程、提高机动性，在大型水域样品采集方面具有较大应用前景。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种耦合无人机的飞艇水样采集平台，具有滞空时间长、采样效率高的优点，能用于大型浅水湖泊、水库及近岸浅水海域水样高效采集。

技术方案：一种耦合无人机的飞艇水样采集平台，包括无人飞艇以及多旋翼无人机；所述多旋翼无人机顶部加载有水样采集舱，所述无人飞艇底部挂载对接组件；所述对接组件包括对接连接组件、抽水管路组件、电源输出口；所述水样采集舱包括储水槽、水样采集组件、无人机受电接口；所述多旋翼无人机的水样采集舱与所述无人飞艇的对接组件进行对接时，所述对接连接组件用于固定连接所述水样采集舱，所述抽水管路组件用于从所述储水槽中抽取水样，所述电源输出口用于与所述无人机受电接口对接进行无人机充电。

进一步的，所述无人飞艇上还设有水质分析模块，用于对所述抽水管路组件抽取的水样进行检测。

进一步的，所述无人飞艇上还设有水样储存模块，用于储存所述抽水管路组件抽取的水样。

进一步的，所述无人飞艇上还设有信号中继模块，用于所述多旋翼无人机飞离陆基台站监控范围时提供信号支撑服务。