一种应用于无人机的水体采样装置及方法

技术领域

本发明涉及水样监测技术领域，尤其是一种应用于无人机的水体采样装置及方法。

背景技术

随着现代工业的发展，对应排放多种污染物，并泄流至人类赖以生存的环境中，对于人类生活环境造成破坏，特别是水源污染，深度影响人类的日常生活，因此，及时精确采集水源，并判断其受污染程度至关重要。目前普遍应用无人机进行水体采样，而在采样过程中，如果采水容器被石头、水草等物体卡住而无法回收时，则需要紧急切断采水容器，否则无人机将无法返航直至坠落，造成巨大损失和安全隐患。现有技术中，往往使用机械运动装置对采水容器进行切割或者一次性释放采水器的全部线缆这两种方式，这两种方式均存在缺点，第一种方式中机械运动装置体积较大且重量过高，在无人机空间及载重恒定的情况下造成无人机飞行时间过短和水体采样容量下降的情况；第二种方式一次性释放采水器全部线缆的方式，会存在线缆打结导致线缆无法放出的情况，存在无法成功释放的风险且操作不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于无人机的水体采样装置，旨在解决现有技术中切断装置占用空间大、重量过高及操作不方便的问题。

本发明是这样实现的，一种应用于无人机的水体采样装置，其特征在于，包括连接组件、支撑组件、检测组件、悬挂组件、紧急切断机构及采水容器，连接组件与检测组件均与支撑组件固定连接，支撑组件与采水容器之间通过悬挂组件连接；紧急切断机构位于悬挂组件与支撑组件之间，紧急切断机构用于在紧急状态下切断采水器绳缆，紧急切断机构包括电热执行器件，电热执行器件置于采水器绳缆周围。

优选的，电热执行器件为高效电热阻丝。

优选的，紧急切断机构包括卡接板，卡接板上开设有至少一个减重孔，卡接板中心设置有圆形凹槽，电热执行器件设置于圆形凹槽内部，电热执行器件通过绝缘件连接至卡接板上。

优选的，支撑组件包括连接部，卡接板设置于连接部内部凹槽内。

优选的，支撑组件包括支撑体，且支撑组件内部具有收容空间，牵引件收容于收容空间，牵引件收纳或者释放采水器绳缆。

优选的，牵引件包括驱动马达、转轴、U型支架及卷筒，卷筒套设在转轴上，驱动马达与转轴转动连接，转轴贯穿连接U型支架的两个侧板上，U型支架底部设有使采水器绳缆通过的过孔。

优选的，牵引件还包括第一支架、第二支架，第一支架与U型支架的底板滑动连接，第二支架固定连接在U型支架的底板上，第一支架与第二支架位于U型支架底部过孔的两侧，第一支架的右侧边由两个弧边、第一横边、竖边及第二横边组成，第一横边、竖边及第二横边共同组成向右开口的凹槽，第二支架的左侧边与第一支架的右侧边对称设置，第一支架与第二支架整体形成 “口”字型内部空间。

优选的，还包括指示灯，指示灯固定设置于支撑体上，指示灯存在颜色显示及循环闪烁显示，颜色显示包括第一颜色显示及第二颜色显示，第二颜色显示与循环闪烁显示并存。

一种应用于无人机的水体采样方法，采用上述实施例中所提供的一种应用于无人机的水体采样装置进行水体采样，包括以下步骤：

用户同时开启无人机遥控器上的两个确认开关触发紧急断开采水器绳缆的功能；

指示灯以第二颜色显示与循环闪烁显示作为警示，提示用户已触发紧急断开采水器绳缆功能；

控制系统停止采水容器的上升下降操作，高效电热控制电路开始控制电热执行器件加热，电热执行器件在一定时间内烧断采水器绳缆；

用户关闭所述遥控器上任意一个确认开关停止加热，结束紧急切断采水器绳缆功能。

一种应用于无人机的水体采样方法，采用上述实施例中所提供的一种应用于无人机的水体采样装置进行水体采样，包括以下步骤：

用户同时开启无人机遥控器上的两个确认开关触发紧急断开采水器绳缆的功能；

指示灯以第二颜色显示与循环闪烁显示作为警示，提示用户已触发紧急断开采水器绳缆功能；

控制系统将停止采水容器的上升下降操作，高效电热控制电路开始控制电热执行器件加热且设置好加热时间，电热执行器件会在加热时间内烧断采水器绳缆；

加热时间过后，高效电热控制电路自动断开，结束紧急切断采水器绳缆功能。

与现有技术相比，本发明使用电热执行器件加热的方式来紧急断开采水容器绳索，装置小巧轻便，能够精准、快速地烧断采水容器绳缆，同时能够提高紧急断开采水容器绳索的成功率，并将紧急断开采水容器绳索后的损失降到最低，不会损坏其他系统部件。同时使用无人机遥控器控制紧急断开采水容器绳索的装置，保证了整个无人机水体采样系统的交互界面的一致性，能够提高用户使用体验。

附图说明

图1是本发明实施例提供的应用于无人机的水体采样装置分解图；

图2是本发明实施例提供的紧急切断机构示意图；

图3是本发明实施例提供的牵引件结构示意图；

图4是图3中的“A”部分结构放大图；

图5是本发明实施例提供的应用于无人机的水体采样装置整体结构示意图；

图6是应用本发明实施例提供的水体采样装置的无人机示意图；

图7是本发明实施例一提供的应用于无人机的水体采样方法流程图；

图8是本发明实施例二提供的应用于无人机的水体采样方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1、图2所示，为本发明提供较佳实施例。一种应用于无人机水体采样装置，包括连接组件1、支撑组件2、检测组件3、悬挂组件4、紧急切断机构5及采水容器6，连接组件1与检测组件3均与支撑组件2固定连接，支撑组件2与采水容器6之间通过悬挂组件4连接。紧急切断机构5位于悬挂组件4与支撑组件2之间，用于在紧急状态下切断采水器绳缆601，避免造成无人机损坏等巨大损失和安全隐患。紧急切断机构5包括电热执行器件501，优选的，电热执行器件501为高效电热阻丝，能够有效提高热传导效率。电热执行器件501置于采水器绳缆601周围，可快速烧断采水器绳缆601，这样设置可使紧急切断机构5小巧轻便，能够精准、快速地烧断采水器绳缆601。

进一步地，紧急切断机构5包括卡接板502，卡接板502中心设置有圆形凹槽503，电热执行器件501设置于圆形凹槽503内部，且通过绝缘件504连接至卡接板502上，这样可使电热执行器件501与卡接板502之间不导电。

进一步地，紧急切断机构5连接有电热控制电路，电热控制电路采用高耐热性材料，能够隔绝热量向其他系统部件传导，避免在紧急断开采水器绳缆601过程中造成其他系统部件的损坏。

进一步地，卡接板502上开设有至少一个减重孔505，可减轻卡接板502重量，进而减轻整个水体采样装置重量。

进一步地，支撑组件2包括连接部201，连接部201位于支撑组件2底部，卡接板502设置于连接部201内部凹槽内。

本实施例中，连接组件1包括固定件101和连接件102，连接件102与固定件101可拆卸组装，固定件101固定于支撑组件2，连接件102为类“工”字型，包括滑块1022和两个一字型长条1021，滑块1022和二一字型长条1021为一体结构，一字型长条1021两端设置通孔1023，固定件101包括滑槽1011，滑槽1011对应滑块1022设置，连接件102通过滑块1022与滑槽1011的卡合关系与固定件101可拆卸组装。支撑组件2包括支撑体202，且支撑组件2内部具有收容空间，牵引件206收容于收容空间。固定件101固定于支撑体202上表面。

进一步地，牵引件206包括驱动马达2061、转轴2062及卷筒2063，卷筒2063套设在转轴2062上，驱动马达2061与转轴2062转动连接，驱动马达2061驱动转轴2062旋转，进而带动卷筒2063转动。牵引件206还包括U型支架2064，转轴2061贯穿连接U型支架2064的两个侧板上。U型支架2064底部设有使采水器绳缆601通过的过孔。

进一步地，牵引件206还包括第一支架2066、第二支架2067，第一支架2066与U型支架2064的底板通过滑轨（未示出）滑动连接，第二支架2067固定连接在U型支架2064的底板上，第一支架2066与第二支架2067位于U型支架2064底部过孔的两侧。具体地，第一支架2066的右侧边由两个弧边2068、第一横边2069、竖边20610及第二横边20611组成，第一横边2069、竖边20610及第二横边20611共同组成向右开口的凹槽。第二支架2067与第一支架2066以竖直平面为对称面对称，具体地，第二支架2067的左侧边与第一支架2067的右侧边对称设置，第一支架2066与第二支架2067整体形成 “口”字型内部空间。

两个第二横边20611上设置有对射光耦20612，当采水器绳缆601上挂有重物时，采水器绳缆601从第一支架2066与第二支架2067之间穿过，两个弧边2068与采水器绳缆601接触起到导向作用，减少摩擦。当紧急切断机构切断采水器绳缆601后，驱动马达2061工作收纳采水器绳缆601，采水器绳缆601上升过程中端部离开对射光耦20612的检测范围，电磁铁2065启动，推动第一支架2066向靠近第二支架2067的方向运动，使得第一支架2066与第二支架2067夹紧采水器绳缆601，同时驱动马达2061停止工作，这样设置可避免采水器绳缆601已收纳至支撑组件2内部但驱动马达2061一直空转，节省成本。

进一步地，支撑体202为一体结构，包括第一指示部203、支撑部204及第二指示部205，第一指示部203、支撑部204及第二指示部205依次连接设置。第一指示部203包括第一壁2031、第一侧壁2032及第一底壁2033，第一壁2031与第一侧壁2032相连接，第一底壁2033与第一壁2031及第一侧壁2032相连接，第一侧壁2032为梯形。支撑部204包括第二侧壁2041及第二底壁2042，第二侧壁2041与第二底壁2042及第一侧壁2032相连接，连接部201连接在第二底壁2042上。第二指示部205包括第二壁2051、第三侧壁2052及第三底壁2053，第二壁2051与第一壁2031对应设置，第三侧壁2052与第二侧壁2041相连接，第三底壁2053与第二壁2051及第三侧壁2052相连接。

进一步地，本实施例还包括指示灯7，指示灯7固定设置于第二壁2051及第一侧壁2032上，指示灯7存在颜色显示及循环闪烁显示，颜色显示包括第一颜色显示及第二颜色显示，第二颜色显示与循环闪烁显示并存。第一颜色显示对应正常运行状态，第二颜色显示与循环闪烁显示对应紧急状态，警示用户已触发紧急断开采水容器绳索功能。

进一步地，悬挂组件4包括第一组件401及第二组件402，第一组件401与第二组件402通过螺栓可拆卸组装，采水器绳缆601贯穿于第一组件401，采水器绳缆601的一端固定于第一组件401，另一端固定于牵引件206，牵引件206收纳或者释放采水器绳缆601，实现对采水容器6的高度控制。本实施例中，牵引件206带动采水器绳缆601缠绕或释放，进而带动采水容器6沿竖直方向的上升或下降。第二组件402包括中部4021与两个端部4022，中部4021与第一组件401通过可拆卸组装，两个端部4022与采水容器6可拆卸组装。

检测组件3包括摄像头301和测距件302，摄像头301与测距件302设于第三底壁2053，并朝向水源表面方向。其中，摄像头301用于拍摄支撑组件2面向水源表面方向的环境状态，以确定水样采集装置是否到达采样点上方及采水容器6周围是否存在障碍物，测距件302可以为雷达，也可以为红外测距仪，用于测定支撑组件2到水源表面的距离。

一种无人机，包括机体8、遥控器9、控制系统，连接件102通过螺栓贯穿通孔1023与机体8可拆卸组装，通过遥控器9控制紧急切断机构5运行。紧急切断机构5连接有高效电热控制电路，高效电热控制电路控制电热执行器件501的运行和停止。使用遥控器9控制紧急断开采水器绳缆601的装置，保证了整个无人机水体采样系统的交互界面的一致性，能够提高用户使用体验。

一种应用于无人机水体采样方法，用于控制紧急切断机构5与用户的交互，实施例一包括以下步骤：

S101：用户同时开启无人机遥控器9上的两个确认开关触发紧急断开采水器绳缆601的功能；

S102：指示灯7以第二颜色显示与循环闪烁显示作为警示，提示用户已触发紧急断开采水器绳缆601功能；

S103：控制系统将停止采水容器的上升下降操作，高效电热控制电路开始控制电热执行器件501加热，电热执行器件501会在一定时间内烧断采水器绳缆601；

S104：用户关闭遥控器9上任意一个确认开关停止加热，结束紧急切断采水器绳缆601功能。

实施例二包括以下步骤：

S201：用户同时开启无人机遥控器9上的两个确认开关触发紧急断开采水器绳缆601的功能；

S202：指示灯7以第二颜色显示与循环闪烁显示作为警示，提示用户已触发紧急断开采水器绳缆601功能；

S203：控制系统将停止采水容器的上升下降操作，高效电热控制电路开始控制电热执行器件501加热且设置好加热时间，电热执行器件501会在加热时间内烧断采水器绳缆601；

S204：加热时间过后，高效电热控制电路自动断开，结束紧急切断采水器绳缆601功能。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。