一种无人机水质检测装置

技术领域

本发明属于水质检测技术领域，具体是一种无人机水质检测装置。

背景技术

水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。水域监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各种各样的工业排水等。

由于水域检测范围广，传统水质检测设备不便于对多点进行快速检测，因此会采用技术日渐成熟的无人机对水体进行快速采样、检测等操作，以提高工作效率。

现有的无人机水质采样检测设备通常会采用悬浮在空中或漂浮在水面进行水质检测，其中，悬浮采样的方式采取投放采样模块进行采样，由于无人机需要进行短中期悬浮，导致无人机的工作时长降低；而漂浮采样的方式采取移动无人机在水面降落的方式进行采样，延长了无人机的工作时长。

但是，漂浮采样方式在采样过程容易受风力或浪潮的影响，使无人机在水面的位置发生移动或导致无人机发生侧翻的概率增加，导致无法准确的对需要检测的采样点进行取样或无法回收无人机。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机水质检测装置，保持无人机在水域采样过程中的稳定性，并提高采集样本的准确性和普遍性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种无人机水质检测装置，包括无人机本体，无人机本体上转动配合有若干螺旋翼；无人机本体底部中心处固定连接有安装杆，安装杆四周周向布置有若干支撑架；

安装杆底部固定连接有遮挡层，遮挡层外沿周向布置有若干气囊，遮挡层与安装杆之间连接有若干用于撑开遮挡层的连杆机构；

安装杆内从上到下依次设有用于对水质进行检测的检测机构和配重腔，检测机构外周向布置有若干储液腔，储液腔与检测机构之间分别连通有管道，管道上均连通对应的第一电磁阀；

储液腔顶部连通有进液管和第一连接管，储液腔底部连通有排液管，排液管上还连通有第二电磁阀，且进液管和排液管远离安装杆的一端均贯穿遮挡层；

无人机本体内还贯穿有气管，气管的进气口或出气口分别位于螺旋翼的下方，且气管通过第一连接管与储液腔连通。

采用上述方案后实现了以下有益效果：

当无人机降落在水面时，通过连杆机构撑开遮挡层，通过遮挡层进行水面支撑，与现有技术相比，增大无人机底部与水面的接触面积，提高无人机漂浮的稳定性。再通过连杆机构收缩遮挡层时，减少风阻，便于无人机进行移动。

同时，通过配重腔增大无人机底部中心的重量，降低重心，提高无人机检测过程中的抗侧翻能力，保持无人机在水域采样过程中的稳定性。

通过可转动的螺旋翼，使气管与第一连接管形成压强差，使外界的液体通过进液管吸入储液腔内，无需其他装置进行液体抽取，提高资源利用率。

通过水质检测机构对储液腔的液体进行检测，对存储不具有代表性或重复的样本的储液腔，启动对应的第二电磁阀排出储液腔内的样本，提高采集样本的准确性和普遍性。

进一步，连杆机构包括电推杆和中心杆，电推杆位于安装杆内，且电推杆位于检测机构的上方，电推杆的输出端同轴连接有滑块，滑块位于安装杆内，滑块并与安装杆滑动配合；安装杆的两侧均开有开口，滑块的两端固定连接有突出部，突出部位于开口内，突出部并与开口滑动配合；

中心杆与遮挡层一侧固定连接，中心杆的中心处铰接有第二杆，第二杆远离中心杆的一端与突出部铰接，第二杆的中心处铰接有第二辅助杆，第二辅助杆远离第二杆的一端与安装杆底部铰接；

中心杆远离安装杆的一端铰接有第一杆，第一杆并与遮挡层固定连接，第一杆靠近中心杆的一端还固定连接有延伸块，延伸块上铰接有第一辅助杆，第一辅助杆远离延伸块的一端与第二杆的八分之一处铰接；中心杆靠近安装杆的一端铰接有第三辅助杆，第三辅助杆远离中心杆的一端与第二辅助杆的三分之二处铰接。

有益效果：当电推杆推动滑块向下移动时，滑块带动第二杆一端向下移动，由于第二辅助杆对第二杆的支撑作用，使第二杆远离安装杆的一端推动中心杆向外侧移动，同时，第二辅助杆通过第三辅助杆绕第二杆与中心杆的铰接处进行转动；中心杆远离第三辅助杆的一端推动第一杆向外侧进行移动，第一杆受第一辅助杆的限制，使第一杆绕第一杆与中心杆的铰接处进行转动，从而使第一杆与中心杆保持水平状态，使遮挡层进行撑开。

同理可得，当电推杆带动滑块向上移动时，连杆机构带动遮挡层进行回缩。

进一步，配重腔顶部通过水管分别与储液腔顶部连通，水管上连通有第四电磁阀，第四电磁阀位于配重腔与储液腔之间；配重腔底部通过水管与外界连通，水管上连通有第三电磁阀，第三电磁阀位于配重腔的下方。

有益效果：通过第四电磁阀的控制使储液腔的液体对配重腔内的液体进行补充，增大配重腔的重量，降低重心，提高无人机检测过程中的抗侧翻能力；通过第三电磁阀的控制使配重腔内的液体排出，减轻无人机的负重。

进一步，排液管上还连通有单向阀，所述单向阀只能使储液腔内的液体单向流动至外界，单向阀位于排液管靠近遮挡层的一侧。

有益效果：单向阀使外界的水流不易进入排液管内，便于储液腔内的液体排出。

进一步，所述支撑架为可伸缩的电控缸。

有益效果：通过可伸缩的支撑架，即便于无人机在停靠时支撑架进行支撑，也便于连杆机构在回缩遮挡层时支撑架不造成阻碍。

进一步，支撑架远离无人机本体的一端固定连接有橡胶垫，橡胶垫内连通有第二连接管，第二连接管并与气管连通，第二连接管上连通有第五电磁阀；当支撑架的输出端伸出一半路程时，橡胶垫与遮挡层相抵。

有益效果：通过第五电磁阀控制第二连接管的开闭形成气压差，使橡胶垫对遮挡层进行吸附，便于支撑架固定在遮挡层上。

进一步，排液管靠近储液腔的一端高于排液管远离储液腔的一端。

有益效果：利用排液管两端的高度差便于将储液腔的液体排出。

进一步，无人机本体顶部固定连接有用于夜间显示的指示灯。

有益效果：通过指示灯在夜间对无人机本体进行指示，便于操作人员观察无人机的位置。

附图说明

图1为本发明实施例无人机水质检测装置的正视图。

图2为图1的螺旋翼的转动示意图。

图3为图1的遮挡层的俯视图。

图4为图2的安装杆的三维示意图。

图5为图2的局部A的放大图。

图6为图1的局部B的放大图。

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：无人机本体1、指示灯11、螺旋翼12、安装杆2、电推杆21、开口22、储液腔23、配重腔24、第三电磁阀241、第四电磁阀242、支撑架3、橡胶垫31、连杆机构4、滑块40、中心杆41、第一杆42、第二杆43、第一辅助杆44、第二辅助杆45、第三辅助杆46、遮挡层5、气囊51、气管6、第一连接管61、第二连接管62、检测机构7、第一电磁阀71、进液管81、排液管82、第二电磁阀821、单向阀822。

实施例1

实施例基本如附图1至图6所示：一种无人机水质检测装置，包括无人机本体1，无人机本体1上转动配合有若干螺旋翼12；无人机本体1底部中心处焊接有安装杆2，安装杆2四周周向布置有若干支撑架3；

安装杆2底部粘接有遮挡层5，遮挡层5外沿周向布置有若干气囊51，遮挡层5与安装杆2之间连接有若干用于撑开遮挡层5的连杆机构4；

连杆机构4包括电推杆21和中心杆41，电推杆21位于安装杆2内，且电推杆21位于检测机构7的上方，电推杆21的输出端同轴焊接有滑块40，滑块40位于安装杆2内，滑块40并与安装杆2滑动配合；安装杆2的两侧均开有开口22，滑块40的两端一体成型有突出部，突出部位于开口22内，突出部并与开口22滑动配合；

中心杆41与遮挡层5靠近安装杆2的一侧粘接，中心杆41的中心处铰接有第二杆43，第二杆43远离中心杆41的一端与突出部铰接，第二杆43的中心处铰接有第二辅助杆45，第二辅助杆45远离第二杆43的一端与安装杆2底部铰接；

中心杆41远离安装杆2的一端铰接有第一杆42，第一杆42并与遮挡层5粘接，第一杆42靠近中心杆41的一端还一体成型有延伸块，延伸块上铰接有第一辅助杆44，第一辅助杆44远离延伸块的一端与第二杆43的八分之一处铰接；中心杆41靠近安装杆2的一端铰接有第三辅助杆46，第三辅助杆46远离中心杆41的一端与第二辅助杆45的三分之二处铰接；

安装杆2内从上到下依次设有用于对水质进行检测的检测机构7(包括但不限于中国专利公布号为CN109813571B的专利一种水空两栖无人机环境监测装置公开的检测机构7)和配重腔24，检测机构7外周向布置有若干储液腔23，储液腔23与检测机构7之间分别连通有管道，管道上均连通对应的第一电磁阀71；

储液腔23顶部连通有进液管81和第一连接管61，储液腔23底部连通有排液管82，排液管82上还连通有第二电磁阀821，且进液管81和排液管82远离安装杆2的一端均贯穿遮挡层5；

无人机本体1内还贯穿有气管6，气管6的进气口或出气口分别位于螺旋翼12的下方，且气管6通过第一连接管61与储液腔23连通。

具体实施过程如下：

当无人机降落在水面时，通过连杆机构4撑开遮挡层5，电推杆21推动滑块40向下移动，滑块40带动第二杆43一端向下移动，由于第二辅助杆45对第二杆43的支撑作用，使第二杆43远离安装杆2的一端推动中心杆41向外侧移动，同时，第二辅助杆45通过第三辅助杆46绕第二杆43与中心杆41的铰接处进行转动；中心杆41远离第三辅助杆46的一端推动第一杆42向外侧进行移动，第一杆42受第一辅助杆44的限制，使第一杆42绕第一杆42与中心杆41的铰接处进行转动，从而使第一杆42与中心杆41保持水平状态，使遮挡层5进行撑开。通过遮挡层5进行水面支撑，与现有技术相比，增大无人机底部与水面的接触面积，提高无人机漂浮的稳定性。

同理可得，电推杆21带动滑块40向上移动时，连杆机构4带动遮挡层5进行回缩。通过连杆机构4收缩遮挡层5时，减少风阻，便于无人机进行移动。

同时，通过配重腔24增大无人机底部中心的重量，降低重心，由于遮挡在水面上呈弧形，由不倒翁原理可知，重心越低，无人机受到外界外力或浪击时，无人机易恢复到中心处，提高无人机检测过程中的抗侧翻能力，保持无人机在水域采样过程中的稳定性。

通过可转动的螺旋翼12，使螺旋翼12对气管6内的气体进行抽吸，使气管6内的气体处于高流速状态，气压低，而第一连接管61内气体处于常压状态，形成压强差，使外界的液体通过进液管81吸入储液腔23内，无需其他装置进行液体抽取，提高资源利用率。

通过水质检测机构7对储液腔23的液体进行检测，对存储不具有代表性或重复的样本的储液腔23，启动对应的第二电磁阀821排出储液腔23内的样本，提高采集样本的准确性和普遍性。

实施例2

与上述实施例不同之处在于，配重腔24顶部通过水管分别与储液腔23顶部连通，水管上连通有第四电磁阀242，第四电磁阀242位于配重腔24与储液腔23之间；配重腔24底部通过水管与外界连通，水管上连通有第三电磁阀241，第三电磁阀241位于配重腔24的下方。

具体实施过程如下：在无人机本体1通过遮挡层5漂浮在水面上时，储液腔23通过气管6的气压差使外界的液体吸入进液管81内，再通过第四电磁阀242的启动使储液腔23的液体对配重腔24内的液体进行补充，增大配重腔24的重量，降低重心，提高无人机检测过程中的抗侧翻能力；当无人机进行返航时，无人机离开水面，通过第三电磁阀241的启动使配重腔24内的液体排出，减轻无人机的负重。

实施例3

与上述实施例不同之处在于，排液管82上还连通有单向阀822，所述单向阀822只能使储液腔23内的液体单向流动至外界，单向阀822位于排液管82靠近遮挡层5的一侧。

具体实施过程如下：单向阀822使外界的水流不易进入排液管82内，便于储液腔23内的液体排出。

实施例4

与上述实施例不同之处在于，所述支撑架3为可伸缩的电控缸。

具体实施过程如下：通过可伸缩的支撑架3，即便于无人机在停靠时支撑架3进行支撑，也便于连杆机构4在回缩遮挡层5时支撑架3不造成阻碍。

实施例5

与上述实施例不同之处在于，支撑架3远离无人机本体1的一端焊接有橡胶垫31，橡胶垫31内连通有第二连接管62，第二连接管62并与气管6连通，第二连接管62上连通有第五电磁阀；当支撑架3的输出端伸出一半路程时，橡胶垫31与遮挡层5相抵。

具体实施过程如下：由于转动的螺旋翼12使气管6内的流速加快，气管6内的气压低，而第二连接管62内气压出于常压状态，形成气压差，橡胶垫31内气体会经第二连接管62进入气管6内，使橡胶垫31内部与外界空气形成压强差，使橡胶垫31对遮挡层5进行吸附，通过第五电磁阀控制第二连接管62的开闭，维持橡胶垫31内外的压强差，便于支撑架3固定在遮挡层5上。

当不需要橡胶垫31对遮挡层5进行吸附时，打开第五电磁阀以及关闭螺旋翼12，使橡胶垫31内外处于气压平衡，从而使橡胶垫31不再对遮挡层5进行吸附。

实施例6

与上述实施例不同之处在于，排液管82靠近储液腔23的一端高于排液管82远离储液腔23的一端。

具体实施过程如下：排液管82两端形成高度差，因液体自身的重力便于将储液腔23的液体排出。

实施例7

与上述实施例不同之处在于，无人机本体1顶部固定连接有用于夜间显示的指示灯11。

具体实施过程如下：通过指示灯11在夜间对无人机本体1进行指示，便于操作人员观察无人机的位置，从而便于操作人员回收无人机。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。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。