一种水下水质自动检测的移动式机器人

技术领域

本发明涉及测试技术领域，具体为一种水下水质自动检测的移动式机器人。

背景技术

水质监测是管控水体质量的一种手段，主要是利用水质传感器对采集的水样进行水质参数测量，从而对水体中污染物的种类和浓度等进行判断。在野外进行探测，或者对污水场中各工序进行监管时，需采用在线水质检测系统定时进行水质检测。目前常见的在线水质检测设备包括取样机构和检测主体，通过取样机构自动取样，将采集的水样输送至检测主体进行水质检测。但在线水质检测设备需要多次进行水质检测，每次水质检测的取样和检测主体采用同一套设备，检测的水样容易残留在检测主体中。在下一次水质检测时，残留的水样将对后续采集的水样造成污染，导致后续水质检测结果与实际情况不符，难以对水质进行有效监管和处理。

发明内容

本发明意在提供一种水下水质自动检测的移动式机器人，以降低残留水样对水质检测结果的影响，提高水质检测结果的准确性。

本发明提供如下基础方案：

一种水下水质自动检测的移动式机器人，包括水质检测机构、采样机构，采样机构包括用于采集水样的取样管，水质检测机构包括检测主体，以及与检测主体连通的进水管；

还包括清洁机构和三通接头，清洁机构包括供清水流通的清洗管；取样管、清洗管分别与三通接头的进口连通，三通接头的出口与进水管连通；

进水管上设有水泵，还包括分别与检测主体、清洁机构连通的启闭控制机构，启闭控制机构和水泵用于控制检测主体中清水和水样的进入，以及控制清洁机构中清水的流出。

基础方案的有益效果：

本方案中，启闭控制机构用于控制检测主体内是否允许水样或清水进入，以及控制清洁机构是否允许清水流出。在进行水质检测时，通过启闭控制机构控制检测主体内允许水样进入，同时启动水泵，此时待测水体的水样依次经过取样管、三通接头、水泵和进水管进入检测主体，通过检测主体自动进行水样的水质检测。在检测完毕后，水样从检测主体中排出，在进行下一次检测前，通过启闭控制机构控制检测主体内允许清水进入以及清洁机构中允许清水流出，同时启动水泵，此时清水依次经过清洗管、三通接头、水泵和进水管进入检测主体，通过清水对三通接头、进水管、水泵、检测主体进行清洗。

采用本方案，通过三通接头、水泵及启闭控制机构的配合，使得检测主体连通不同的管路，从而通入不同液体，以此实现水样的水质检测和水质检测相关结构的清洗。通过清洁机构对水样流过的相关结构进行清洗，一是带走水质检测残留的水样，降低残留水样对下一次水质检测结果的干扰，二是对水质检测的相关结构进行冲洗，避免水样或杂质残留，从而提高水质检测结果的准确性。

进一步，采样机构还包括采样机架，采样机架上设有水管收卷器，水管收卷器包括转动轴、出水端和水管，水管一端通过出水端连通取样管，另一端沿转动轴周向缠绕。

有益效果：采样机架的设置，为水管收卷器提供安装结构，通过水管收卷器控制水管的收放，从而控制水管的端部下落至待测水体中的不同位置，以此实现对待测水体不同深度处的水样进行采集，从而实现对不同深度的水样进行水质检测。

进一步，还包括运动机构和滑轨，水质检测机构、采样机构、清洁机构均与运动机构连接；运动机构包括U型机架，U型机架的自由端均设有上滑轮，上滑轮位于滑轨两侧上方，上滑轮在滑轨上滚动。

有益效果：运动机构的设置，实现水质检测机构、采样机构和清洁机构的承载，同时基于上滑轮的设置，使得运动机构可沿滑轨运动，从而带动水质检测机构、采样机构和清洁机构到达不同区域，以进行水质的取样和检测，与现有技术相比，可对滑轨所在位置的任一点的水体进行取样和水质检测，有效增大水体的检测范围。

进一步，U型机架上设有下滑轮，下滑轮位于滑轨两侧下方，下滑轮可沿滑轨下表面滚动，下滑轮与上滑轮位置相对设置。

有益效果：下滑轮的设置，与上滑轮配合使用，在竖直方向上夹持滑轨，避免运动机构上下抖动，保证运动机构运动的稳定性。

进一步，U型机架的自由端均设有侧滑轮，侧滑轮的数量为多个，侧滑轮分别位于滑轨两侧，侧滑轮可沿滑轨侧壁滚动。

有益效果：多个侧滑轮的设置，在水平方向上夹持滑轨，避免运动机构左右晃动，进一步保证运动机构运动的稳定性，同时避免运动过程中滑轨对U型机架的碰撞。

进一步，检测主体内部开设有流通槽，进水管连通流通槽，检测主体可拆卸连接有水质传感器，水质传感器的检测端位于流通槽内。

有益效果：流通槽的设置，为采集的水样提供容纳空间，也是水质传感器检测水样的场所。水质传感器可拆卸连接，可根据需要更换不同检测项目的水质传感器，以扩大本方案的应用场景。

进一步，水质传感器的数量为多个。

有益效果：多个水质传感器的设置，同时对多种水质参数进行检测，提高检测效率。

进一步，检测主体上设有液位传感器，液位传感器设于流通槽侧壁的上方。

有益效果：液位传感器的设置，对流通槽内的液体进行液位检测，用于判断流通槽内的液体是否足够，例如当流通槽内通入水样时，液位传感器用于判断流通槽内的水样是否足够水质传感器检测。

进一步，检测主体上还设有另一液位传感器，另一液位传感器设于流通槽侧壁的下方。

有益效果：另一液位传感器的设置，用于判断流通槽内是否残留液体，例如当流通槽内排出水样时，另一液位传感器用于判断流通槽内的水样是否全部排出，便于后续使用清水进行清洗，以及避免影响后续水质检测结果。

进一步，清洁机构还包括用于存放清水的清洗瓶，启闭控制机构包括电磁气阀和气管，一气管的一端连通电磁气阀，另一端连通流通槽；另一气管的一端连通电磁气阀，另一端连通清洗瓶。

有益效果：清洗瓶的设置，用于存放清水，使得清洁机构可随运动机构自由移动，不受位置限制。电磁气阀的设置，用于控制流通槽和外界的连通，以此控制是否允许流通槽内的液体进出；同时也用于控制清洗瓶和外界的连通，以此控制是否允许流通槽内的清水流出。

附图说明

图1为本发明一种水下水质自动检测的移动式机器人实施例的俯视图；

图2为本发明一种水下水质自动检测的移动式机器人实施例的一视角下的结构示意图；

图3为本发明一种水下水质自动检测的移动式机器人实施例的另一视角下的结构示意图；

图4为本发明一种水下水质自动检测的移动式机器人实施例的运动机构的结构示意图；

图5为本发明一种水下水质自动检测的移动式机器人实施例的采样机构的结构示意图；

图6为本发明一种水下水质自动检测的移动式机器人实施例的检测主体的剖面图；

图7为本发明一种水下水质自动检测的移动式机器人实施例的U型挂架的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：滑轨1、运动机构2、U型机架21、上滑轮22、下滑轮23、侧滑轮24、底盘25、采样机构3、取样管31、底板32、水管收卷器33、水管34、伺服电机35、检测主体4、进水管41、第一横槽42、第二横槽43、竖槽44、上液位传感器45、下液位传感器46、水质传感器47、排水管48、电磁水阀49、三通接头5、清洗瓶6、清洗管61、进水管7、水泵71、气管8、电磁气阀81、U型挂架9、阻挡部91。

实施例

一种水下水质自动检测的移动式机器人，如附图1、2、3所示，包括滑轨1、运动机构2、采样机构3、水质检测机构和清洁机构，水质检测机构、采样机构3、清洁机构均与运动机构2连接。滑轨1设置在所需检测水质的场所上方，例如污水处理工序中涉及的生化池的上方，户外地下水质所在区域的上方。

如附图4所示，运动机构2包括U型机架21，U型机架21的自由端位于滑轨1两侧，U型机架21的自由端均设有上滑轮22，上滑轮22的数量为两个，上滑轮22位于滑轨1两侧上方，上滑轮22在滑轨1上滚动，即上滑轮22的周面与滑轨1的上表面相接触。

U型机架21上设有下滑轮23，下滑轮23位于滑轨1两侧下方，下滑轮23可沿滑轨1下表面滚动，下滑轮23的数量为两个，下滑轮23与上滑轮22位置相对设置，即下滑轮23的周面可与滑轨1的下表面相接触，位于滑轨1同侧的上滑轮22和下滑轮23共同夹持滑轨1。

U型机架21的自由端均设有侧滑轮24，侧滑轮24的数量为多个，侧滑轮24分别位于滑轨1两侧，侧滑轮24可沿滑轨1侧壁滚动。具体的，侧滑轮24的数量为四个，滑轨1每侧分布两个，侧滑轮24的周面可与滑轨1侧壁相接触，两侧的侧滑轮24共同夹持滑轨1。

上滑轮22、下滑轮23和侧滑轮24与U型机架21的连接为现有技术，在本实施例中，设置多个转轴，转轴与U型机架21固定连接，例如螺钉连接，转轴与上滑轮22、下滑轮23或侧滑轮24之间通过轴承转动连接。

运动机构2还包括底盘25，底盘25设于U型机架21下方，底盘25与U型机架21通过轴承转动连接，在本实施例中，U型机架21和轴承的数量均为两个，U型机架21沿滑轨1方向首末设置，轴承与U型机架21一一对应。

如附图5所示，采样机构3包括采样机架，以及用于采集水样的取样管31，具体的，采样机架包括底板32，底板32的一侧向上弯曲，且与底盘25的一侧固定连接。在本实施例中，底板32与底盘25通过螺钉连接，在其他实施例中，底板32与底盘25一体成型。

采样机架上设有水管收卷器33，具体的，水管收卷器33包括平行设置的两支板、转动轴、出水端和水管34，转动轴的一端穿过一支板，出水端设于另一支板，转动轴与两支板转动连接，水管34一端通过出水端连通取样管31，另一端沿转动轴周向缠绕。通过转动轴的转动，实现水管34的收放，从而使水管34远离出水端的一端能够下放到待测水体的不同深度，以采集不同深度的水样进行水质检测。水管收卷器33为现有技术，因此不再赘述。水管34一端与转动轴直接或间接固定，另一端缠绕在转动轴上，通过转动轴的转动，使得缠绕其上的水管34松开，从而使得水管34下放，通过转动轴的反向转动，使得水管34缠绕其上，从而使得水管34上升。

采样机架上还设伺服电机35，伺服电机35的输出轴与转动轴键连接，在本实施例中，伺服电机35通过螺栓安装在一支板远离另一支板的侧面上。通过伺服电机35，实现水管34的自动收放。水管34的自由端插接有沉头，沉头的设置，一是在采样时，避免水体中的杂质堵塞水管34，二是增加重量，使得水管34在下放过程中保持竖直状态，从而准确控制水管34的下放深度。

如附图6所示，水质检测机构包括检测主体4，以及与检测主体4连通的进水管41。检测主体4内部开设有流通槽，进水管41连通流通槽，进水管41与流通槽连通处设于流通槽侧壁的上方。具体的，流通槽包括第一横槽42、第二横槽43和多个用于容纳水质传感器47的竖槽44，多个竖槽44均匀分布。竖槽44的底部均与第一横槽42连通，竖槽44的底部为锥形，沿竖槽44的槽壁向第一横槽42倾斜，具体的，竖槽44的底部由上至下沿竖槽44的侧壁向第一横槽42倾斜。竖槽44均与第二横槽43连通，且第二横槽43位于第一横槽42的上方，进水管41与第二横槽43连通。

检测主体4上还设有两液位传感器，一液位传感器设于流通槽侧壁的上方，与第二横槽43处于同一水平位置，另一液位传感器设于流通槽侧壁的下方，与第一横槽42处于同一水平位置。为便于区分，将两液位传感器分别定义为上液位传感器45和下液位传感器46，液位传感器的安装为现有技术，因此不再赘述。

检测主体4可拆卸连接有水质传感器47，水质传感器47的检测端位于流通槽内。具体的，水质传感器47的数量为多个，用于检测不同的水质参数，水质传感器47与竖槽44一一对应。在本实施例中，水质传感器47设置在检测主体4的顶部，水质传感器47包括用于检测水质的检测端，以及传输数据的数据端，检测端位于流通槽内，数据端位于流通槽外。水质传感器47的安装为现有技术，因此不再赘述。在本实施例中，水质传感器47的数量为三个，分别为KNF-103B荧光法溶解氧传感器，KNF-104B浊度传感器和KNF-101数字水质传感器47。在使用时，可根据需要定制水质传感器47接口处，例如在检测主体4上开设连通流通槽的螺纹孔，定制水质传感器47接口为与螺纹孔配合使用的螺纹。

流通槽侧壁的下方设有排水口，排水口连通排水管48，排水管48上设有电磁水阀49。

还包括三通接头5，清洁机构包括供清水流通的清洗管61；取样管31、清洗管61分别与三通接头5的进口连通，三通接头5的出口与进水管41连通，进水管41上设有水泵71，水泵71的安装为现有技术，因此不再赘述。取样管31、清洗管61、进水管41与三通接头5插接。

还包括分别与检测主体4、清洁机构连通的启闭控制机构，启闭控制机构和水泵71用于控制检测主体4中清水和水样的进入，以及控制清洁机构中清水的流出。具体的，清洁机构还包括用于存放清水的清洗瓶6，清水为现有的纯净水，在其他实施例中，可为特制的清洗液。启闭控制机构包括电磁气阀81和气管8，一气管8的一端连通电磁气阀81，另一端连通流通槽；另一气管8的一端连通电磁气阀81，另一端连通清洗瓶6。气管8与电磁气阀81、检测主体4、清洗瓶6通过气管8接头连接。

在本实施例中，电磁气阀81的数量为两个，为便于区分分别定义为第一电磁气阀81和第二电磁气阀81，一气管8的一端连通第一电磁气阀81，另一端与流通槽侧壁的上方连接，以连通流通槽。另一气管8的一端连通第二电磁气阀81，另一端与清洗瓶6的顶部连接，以连通清洗瓶6。

电磁气阀81、水泵71、电磁水阀49、清洗瓶6均设置在底板32上，具体的，电磁气阀81、水泵71、电磁水阀49可通过螺钉固定，清洗瓶6可通过粘接固定。

如附图7所示，水质检测机构还包括U型挂架9，U型挂架9的一端弯曲，且与底盘25的另一侧固定连接，在本实施例中，U型挂架9与底盘25通过螺栓连接，在其他实施例中，U型挂架9与底盘25一体成型。U型挂架9的两侧相对延伸形成阻挡部91，检测主体4设于阻挡部91和U型挂架9形成的空间内，检测主体4的侧壁与阻挡部91相抵。

使用时，可安装电机驱动运动机构2沿滑轨1运动，也可由外部牵引，使得运动机构2在滑轨1上运动。初始状态下，电磁气阀81、水泵71、电磁水阀49均处于关闭状态，当运动机构2到达指定位置后，伺服电机35启动，下放水管34，随后控制第一电磁气阀81打开，流通槽与外界连通，此时启动水泵71，待测水体的水样经水管34、取样管31、三通接头5、进水管41进入流通槽内，此过程中上液位传感器45进行工作，当上液位传感器45发出信号时，代表流通槽内已充满水样，此时关闭水泵71，水质传感器47进行水质检测。当水质检测完毕后，打开电磁水阀49，排出流通槽内的水样，此过程中下液位传感器46进行工作，当下液位传感器46发出信号时，代表流通槽内的水样已经排空，控制伺服电机35反向转动，收卷水管34，完成一次水质检测。

为避免流通槽、进水管41等结构内残留的水样影响后续水质检测结果，对相应结构进行清洗，即在下液位传感器46发出信号后，关闭电磁水阀49，随后控制第二电磁气阀81打开，清洗瓶6内部与外界连通，此时启动水泵71，清洗瓶6内的清水经清洗管61、三通接头5、进水管41进入流通槽内，此过程中上液位传感器45进行工作，当上液位传感器45发出信号时，代表流通槽内已充满清水，此时关闭水泵71，并关闭第一电磁气阀81和第二电磁气阀81，使得清水在流通槽内静置一段时间，随后打开电磁水阀49，排出流通槽内的清水，此过程中下液位传感器46进行工作，当下液位传感器46发出信号时，代表流通槽内的清水已经排空。后续可控制运动机构2沿滑轨1运动至下一地点进行水质检测。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。