一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置及采集器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于水下航行器技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置及采集器。該水下水樣采集裝置包括用于安裝在自主水下航行器上的總支架，所述總支架上相對(duì)于所述自主水下航行器對(duì)稱設(shè)置有多個(gè)水樣采集單元，所述水樣采集單元包括豎直設(shè)置的兩端開通的采集管，所述采集管的上端設(shè)置有用于排出管內(nèi)空氣的單向閥，所述采集管的下端設(shè)置有用于控制進(jìn)出水的電磁閥，所述電磁閥的控制端電連接有繼電器。該裝置解決了傳統(tǒng)人工采集水樣的方法以及在惡劣條件下的水下采樣問(wèn)題；而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。
【專利說(shuō)明】
一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置及采集器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于水下航行器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置及采集器。
【背景技術(shù)】
[0002]自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)是一種無(wú)需人工操控自主航行于水下的航行體，它能夠完成水下勘探、偵測(cè)甚至是軍事上的進(jìn)攻防守等任務(wù)。AUV可搭載姿態(tài)傳感器、攝像頭、聲納等各類傳感器，具有導(dǎo)航算法，可在水下自主航行，避障，實(shí)時(shí)規(guī)劃最優(yōu)路徑。AUV具有活動(dòng)范圍大、潛水深度深、可進(jìn)入復(fù)雜結(jié)構(gòu)中、不需要龐大水面支持等優(yōu)點(diǎn)，還具有成本和維護(hù)費(fèi)用低、可重復(fù)利用、投放回收方便、續(xù)航能力長(zhǎng)等特點(diǎn)。在海洋開發(fā)日益重要的今天，各國(guó)大力開展AUV技術(shù)研究，使其在軍事、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、水下探測(cè)等方面能有更具體的應(yīng)用。
[0003]水質(zhì)監(jiān)測(cè)是大家非常關(guān)心的問(wèn)題，水質(zhì)的好壞直接影響了所有人的身體健康。但是現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測(cè)的方法仍采用比較傳統(tǒng)的方式，在船上采用繩子吊放容器入水采樣，耗時(shí)較大，且在水流速度比較大的情況下難以精確控制水質(zhì)的準(zhǔn)確采樣深度，影響采樣的準(zhǔn)確性。很難滿足社會(huì)供水系統(tǒng)水源、港口河道、漁業(yè)養(yǎng)殖等區(qū)域的采樣要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，該裝置解決了傳統(tǒng)人工采集水樣的方法以及在惡劣條件下的水下采樣問(wèn)題;而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。
[0005]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]方案一:
[0007]—種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:包括用于安裝在自主水下航行器上的總支架，所述總支架上相對(duì)于該自主水下航行器的相對(duì)兩側(cè)端對(duì)稱設(shè)置有多個(gè)水樣采集單元，所述水樣采集單元包括豎直設(shè)置的兩端開通的采集管，所述采集管的上端密封設(shè)置有用于排出管內(nèi)空氣的單向閥，所述采集管的下端密封設(shè)置有用于控制進(jìn)出水的電磁閥，所述電磁閥的控制端電連接有用于控制其的開關(guān)的繼電器。
[0008]上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn):
[0009]進(jìn)一步的，所述水下水樣采集裝置還包括用于測(cè)量水深的水深測(cè)量傳感器，用于根據(jù)水深控制繼電器通斷的單片機(jī)，所述水深測(cè)量傳感器的I/O輸出端電連接單片機(jī)的I/O輸入端，所述單片機(jī)的I/O輸出端電連接所述繼電器的控制端。
[0010]進(jìn)一步的，所述總支架包括用于橫搭于自主水下航行器上的橫向支板，所述橫向支板的兩端對(duì)應(yīng)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)連接板和多個(gè)水樣采集單元支架。
[0011]進(jìn)一步的，所述水樣采集單元支架包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的豎向側(cè)板，所述豎向側(cè)板之間橫向連接有兩個(gè)端部固定板，所述端部固定板的中部設(shè)置有供采集管貫穿的通孔，所述采集管的兩端面設(shè)置為臺(tái)階面，所述采集管的兩端臺(tái)階面卡設(shè)在兩個(gè)端部固定板之間，所述端部固定板的兩側(cè)部折彎與豎向側(cè)板貼合，并通過(guò)螺釘固定。
[0012]進(jìn)一步的，所述豎向側(cè)板上垂直設(shè)置有多個(gè)與端部固定板的兩側(cè)折彎部固定的固定孔，所述固定孔設(shè)置為腰圓孔。
[0013]進(jìn)一步的，所述采集管的上端通過(guò)PPR直管密封連接所述單向閥。
[0014]進(jìn)一步的，所述采集管的下端密封連接有PPR彎管的一端，所述PPR彎管的另一端密封連接有銅質(zhì)直通管，所述銅質(zhì)直通管上設(shè)置所述電磁閥。
[0015]進(jìn)一步的，所述PPR彎管的彎曲角度為90°。
[0016]方案二:
[0017]—種水下水樣采集器，其特征在于:包括上述水下水樣采集裝置，所述水下水樣采集裝置安裝在自主水下航行器上，所述自主水下航行器包含總框架，所述總框架上設(shè)置有浮體和設(shè)備艙;所述浮體的上部設(shè)置有垂直推進(jìn)器，其側(cè)部設(shè)置有水平推進(jìn)器;所述總框架的前部設(shè)置有前視攝像頭，其下部設(shè)置有下視攝像頭，所述總框架上還設(shè)置有聲學(xué)探測(cè)器。
[0018]本實(shí)用新型的基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置及采集器，可控性強(qiáng)、可在惡劣條件下作業(yè)，最多可攜帶多個(gè)水樣采集單元，結(jié)構(gòu)緊湊，可作為單獨(dú)模塊直接掛載在開架式水下航行器上;本裝置可通過(guò)預(yù)先設(shè)置自主航行到規(guī)定位置，在此過(guò)程中能適應(yīng)復(fù)雜水文情況可自主識(shí)別并規(guī)避水中障礙物，可一次性實(shí)施多水域多深度的精確水質(zhì)采樣。在社會(huì)供水系統(tǒng)水源、港口河道、漁業(yè)養(yǎng)殖等領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度水樣采集，并可節(jié)省大量人力物力。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1中所示的總支架以及水樣采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為圖1中所示的水樣采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為圖3的側(cè)視不意圖；
[0023]圖中:1、總支架;2、浮體;3、水平推進(jìn)器;4、垂直推進(jìn)器;5、聲學(xué)探測(cè)器;6、前視攝像頭;7、下視攝像頭;8、總框架;9、設(shè)備艙;1、橫向支板;11、連接板;12、水樣采集單元;13、端部固定板；14、豎向側(cè)板；15、采集管；16、單向閥；17、電磁閥；18、PPR直管；19、PPR彎管；20、固定孔;21、銅質(zhì)直通管。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4，為本實(shí)用新型的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；該水下水樣采集裝置包括用于安裝在自主水下航行器上的總支架，總支架I上相對(duì)于該自主水下航行器的相對(duì)兩側(cè)端對(duì)稱設(shè)置有多個(gè)水樣采集單元12，水樣采集單元12相對(duì)于自主水下航行器前后、左右均對(duì)稱；水樣采集單元12包括豎直設(shè)置的兩端開通的采集管15，采集管15的上端密封設(shè)置有用于排出管內(nèi)空氣的單向閥16，采集管15的下端密封設(shè)置有用于控制進(jìn)出水的電磁閥17，電磁閥17的控制端電連接有用于控制其的開關(guān)繼電器。
[0026]水下水樣采集裝置還包括用于測(cè)量水深的水深測(cè)量傳感器，用于根據(jù)水深控制繼電器通斷的單片機(jī)，水深測(cè)量傳感器的I/O輸出端電連接單片機(jī)的I/O輸入端，單片機(jī)的
I/ O輸出端電連接繼電器的控制端。
[0027]到達(dá)需要采水的深度后，單片機(jī)控制繼電器將電磁閥17打開，由于水下壓差的作用，水通過(guò)電磁閥17流入采集管15內(nèi)部，同時(shí)采集管15內(nèi)的空氣通過(guò)單向閥16排出，水充滿采集管15后在控制電磁閥17關(guān)閉。
[0028]總支架I包括用于橫搭于自主水下航行器上的橫向支板10，橫向支板10的兩端對(duì)應(yīng)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)連接板11和多個(gè)水樣采集單元支架。
[0029]水樣采集單元支架包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的豎向側(cè)板14，豎向側(cè)板14之間橫向連接有兩個(gè)端部固定板13，端部固定板13的中部設(shè)置有供采集管15貫穿的通孔，采集管15的兩端面設(shè)置為臺(tái)階面，采集管15的兩端臺(tái)階面卡設(shè)在兩個(gè)端部固定板13之間，通過(guò)兩個(gè)端部固定板13將采集管15固定在兩個(gè)豎向側(cè)板14之間；端部固定板13的兩側(cè)部折彎與豎向側(cè)板14貼合，并通過(guò)螺釘固定。
[0030 ]豎向側(cè)板14上垂直設(shè)置有多個(gè)與端部固定板13的兩側(cè)折彎部固定的固定孔20，垂直設(shè)置有多個(gè)固定孔20以適合于長(zhǎng)度相差較大的不同長(zhǎng)度的采集管15;固定孔20設(shè)置為腰圓孔，以適合于長(zhǎng)度相差較小的不同長(zhǎng)度的采集管15，通過(guò)螺釘在固定孔20內(nèi)的滑動(dòng)調(diào)節(jié)，本實(shí)施例中的采集管15容量約250ml，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)采集管15的容量。
[0031]采集管15的上端通過(guò)PPR直管18密封連接單向閥16，防止外界水的回流。采集管15的下端密封連接有PPR彎管19的一端，PPR彎管19的另一端密封連接有銅質(zhì)直通管21，銅質(zhì)直通管21上設(shè)置電磁閥17。PPR彎管的彎曲角度為90°，使電磁閥17水平設(shè)置在銅質(zhì)直通管21上，保證流入采集管15的水為同一層的水。
[0032]總支架I和總框架8均采用鋁合金材質(zhì)制成，質(zhì)量輕、強(qiáng)度高。
[0033]水下水樣采集器包括上述水下水樣采集裝置，水下水樣采集裝置安裝在自主水下航行器上，自主水下航行器包含總框架8，總框架8上設(shè)置有浮體2和設(shè)備艙9;浮體2的上部設(shè)置有垂直推進(jìn)器4，其側(cè)部設(shè)置有水平推進(jìn)器3，通過(guò)垂直推進(jìn)器4控制航行器上浮下潛，通過(guò)水平推進(jìn)器3提供前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎的動(dòng)力;總框架8的前部設(shè)置有前視攝像頭6，其下部設(shè)置有下視攝像頭7，總框架8上還設(shè)置有聲學(xué)探測(cè)器5。聲學(xué)、視覺(jué)和激光探測(cè)裝置，提供深度和水中圖像信息，配合自動(dòng)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)航行器定深潛航、循跡航行、識(shí)別目標(biāo)和規(guī)避障礙等功能。
[0034]該裝置的工作過(guò)程:首先將每個(gè)水樣采集單元12進(jìn)行編號(hào)，并存貯在單片機(jī)中，而且在單片機(jī)中設(shè)計(jì)每個(gè)水樣采集單元12的采水的水深，達(dá)到需要采水的深度后，AUV的四個(gè)垂向推進(jìn)器工作使自主水下航行器穩(wěn)定在一個(gè)特定的高度，單片機(jī)對(duì)相對(duì)應(yīng)深度的水樣采集單元12發(fā)出采集水樣的指令，繼電器打開，電磁閥17開始工作，電磁閥17打開閥門，此時(shí)水進(jìn)入采集管15將采集管15中的空氣從單向閥16排出，直至水充滿整個(gè)采集管15。單片機(jī)設(shè)定電磁閥17額定的打開時(shí)間，采樣完成后，單片機(jī)發(fā)出關(guān)閉采集水樣指令，關(guān)閉電磁閥17，一次水樣采集完成。通過(guò)設(shè)定AUV的航行軌跡，可以在水下任意位置進(jìn)行水樣采集。
[0035]本實(shí)用新型的基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，可控性強(qiáng)、可在惡劣條件下作業(yè)，最多可攜帶多個(gè)水樣采集單元12，結(jié)構(gòu)緊湊，可作為單獨(dú)模塊直接掛載在開架式水下航行器上；本裝置可通過(guò)預(yù)先設(shè)置自主航行到規(guī)定位置，在此過(guò)程中能適應(yīng)復(fù)雜水文情況可自主識(shí)別并規(guī)避水中障礙物，可一次性實(shí)施多水域多深度的精確水質(zhì)采樣。在社會(huì)供水系統(tǒng)水源、港口河道、漁業(yè)養(yǎng)殖等領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度水樣采集，并可節(jié)省大量人力物力。
[0036]盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在說(shuō)明書的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本實(shí)用新型保護(hù)之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:包括用于安裝在自主水下航行器上的總支架(I)，所述總支架(I)上相對(duì)于該自主水下航行器的相對(duì)兩側(cè)端對(duì)稱設(shè)置有多個(gè)水樣采集單元(12)，所述水樣采集單元(12)包括豎直設(shè)置的兩端開通的采集管(15)，所述采集管(15)的上端密封設(shè)置有用于排出管內(nèi)空氣的單向閥(16)，所述采集管(15)的下端密封設(shè)置有用于控制進(jìn)出水的電磁閥(17)，所述電磁閥(17)的控制端電連接有用于控制其的開關(guān)的繼電器。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:所述水下水樣采集裝置還包括用于測(cè)量水深的水深測(cè)量傳感器，用于根據(jù)水深控制繼電器通斷的單片機(jī)，所述水深測(cè)量傳感器的I/O輸出端電連接單片機(jī)的I/O輸入端，所述單片機(jī)的I/O輸出端電連接所述繼電器的控制端。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:所述總支架(I)包括用于橫搭于自主水下航行器上的橫向支板(1)，所述橫向支板(I O)的兩端對(duì)應(yīng)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)連接板(11)和多個(gè)水樣采集單元支架。4.如權(quán)利要求3所述的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:所述水樣采集單元支架包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的豎向側(cè)板(14)，所述豎向側(cè)板(14)之間橫向連接有兩個(gè)端部固定板(13)，所述端部固定板(13)的中部設(shè)置有供采集管(15)貫穿的通孔，所述采集管(15)的兩端面設(shè)置為臺(tái)階面，所述采集管(15)的兩端臺(tái)階面卡設(shè)在兩個(gè)端部固定板(13)之間，所述端部固定板(13)的兩側(cè)部折彎與豎向側(cè)板(14)貼合，并通過(guò)螺釘固定。5.如權(quán)利要求4所述的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:所述豎向側(cè)板(14)上垂直設(shè)置有多個(gè)與端部固定板(13)的兩側(cè)折彎部固定的固定孔(20)，所述固定孔(20)設(shè)置為腰圓孔。6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:所述采集管(15)的上端通過(guò)PPR直管(18)密封連接所述單向閥(16)。7.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:所述采集管(15)的下端密封連接有PPR彎管(19)的一端，所述PPR彎管(19)的另一端密封連接有銅質(zhì)直通管(21)，所述銅質(zhì)直通管(21)上設(shè)置所述電磁閥(17)。8.如權(quán)利要求7所述的一種基于自主水下航行器的水下水樣采集裝置，其特征在于:所述PPR彎管(19)的彎曲角度為90°。9.一種水下水樣采集器，其特征在于:包括權(quán)利要求1?權(quán)利要求8所述的水下水樣采集裝置，所述水下水樣采集裝置安裝在自主水下航行器上，所述自主水下航行器包含總框架(8)，所述總框架(8)上設(shè)置有浮體(2)和設(shè)備艙(9);所述總框架(8)上設(shè)置有垂直推進(jìn)器(4)和水平推進(jìn)器(3);所述總框架(8)的前部設(shè)置有前視攝像頭(6)，其下部設(shè)置有下視攝像頭(7)，所述總框架(8)上還設(shè)置有聲學(xué)探測(cè)器(5)。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK205449549SQ201521098140
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日
【發(fā)明人】王日鑫, 魏恒來(lái), 王映翔, 周楊, 梁昊姣, 劉書強(qiáng)
【申請(qǐng)人】西安海士鉑電子科技有限公司