机载水质检测装置
技术领域
本实用新型属于水质检测技术领域，具体涉及一种机载水质检测装置。
背景技术
传统水质检测设备无法实现对大范围目标水域的多点快速检测，而随着无人机技术的日渐成熟，人们开始利用无人机对水体进行快速采样、检测等操作，但现有技术中的无人机水质采样检测设备存在诸多缺陷，其一是采样设备再投放时，由于缆绳受到风力、水浪等的影响，缆绳长度无法真实反映采样容器没入水层的深度，因此无法精确的对目标水层的水体进行采样，其二是现有采样设备和检测设备无法同时对多个水层多个水域的水体进行连续采样和检测，检测效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种机载水质检测装置,能够对多点位水域进行不返航连续远程检测，提高检测效率。
本实用新型采取的技术方案具体如下：
一种机载水质检测装置，包括安装在无人机下方的检测容器，所述检测容器内设有水质检测传感器，所述水质检测传感器包括用于检测以下一种或几种参数的一个或多个检测单元：温度、PH、ORP、电导率、盐度、溶解氧、浊度、叶绿素A浓度、蓝绿藻浓度、若丹明浓度、水中油浓度、氨氮浓度、COD；所述检测容器上部设有进液口，检测容器底部设有排液口，排液口上设有电控阀。
所述进液口位于检测容器的侧壁上端，所述进液口内侧设有用于开闭进液口的闸板。
所述闸板沿检测容器高度方向与检测容器内壁活动配合。
所述电控阀包括设置在排液口内侧的阀板，所述阀板的边缘与排液口内侧边缘挡接。
阀板的顶面为锥面状。
阀板与检测容器下方设置的阀板驱动元件相连，阀板驱动元件为直线电机或电磁离合器。
所述阀板通过连接杆与闸板固接，当阀板闭合时闸板开启，当阀板开启时闸板闭合。
所述检测容器下方还设有水平设置的引风管，所述引风管的两端设有喇叭状结构，所述排液口与引风管中部连通。
所述阀板驱动元件安装在引风管底部，阀板驱动元件的伸缩杆穿过所述引风管并与阀板固接。
一种基于无人机的水质检测系统，包括所述的机载水质检测装置。
本实用新型取得的技术效果为：引风管能够在检测容器的排液口产生负压，当阀板开启时能够快速的将检测容器内的水质样品抽出，并抛洒向无人机尾部，一方面能够提高检测模块的循环检测效率，另一方面能够避免废弃的水质样品在抛洒过程中溅射到机身的电器元件上。
附图说明
图1 是本实用新型的实施例所提供的基于无人机的水质检测系统的立体图；
图2是本实用新型的实施例所提供的基于无人机的水质检测系统的俯视图；
图3是本实用新型的实施例所提供的基于无人机的水质检测系统的爆炸图，图中隐去了无人机；
图4是图3的A-A剖视图；
图5是图4的B-B剖视图；
图6是本实用新型的实施例所提供的压感锁止机构锁止状态的原理图；
图7是本实用新型的实施例所提供的压感锁止机构解锁状态的原理图；
图8是本实用新型的实施例所提供的压感锁止机构的楔形锁止装配结构示意图；
图9是本实用新型的实施例所提供的水质检测系统的立体图，图中采样模块处于回收状态；
图10是本实用新型的实施例所提供的水质检测系统的立体图；图中采样模块处于待回收状态；
图11是图10所示水质检测系统所处状态的剖视图；
图12是图11的C-C剖视图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用新型的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用新型具体请求的保护范围进行严格限定。
实施例1
如图1、2所示，一种基于无人机的水质检测系统，包括无人机10、采样模块20以及检测模块30，所述检测模块30和采样模块20均搭载于无人机10上，无人机10上还设有用于将采样模块20释放至待测水体内并能够将采样模块20从待测水体内回收至无人机10的收放装置40，所述采样模块20用于采集待测水体样品，所述检测模块30用于对采样的水体样品进行检测，所述无人机10具有无线通讯模块，所述检测模块30的检测数据通过无线通讯模块发送至远程终端。本实用新型提供的无人机10的水质检测系统能够实现大面积水域的定点快速采样，同时搭载机载检测模块30，实现对水质参数的远程检测和数据的远程传输，提高了大面积水域的水质检测效率，能够建立水域水质分布图，提供更加直观精准的检测数据。
优选的，如图3-12所示，所述采样模块20包括采样容器21，所述采样容器21上设有进出液口，所述进出液口与压感抽吸模块相连，所述压感抽吸模块被装配为当采样容器21没入水体预设深度时该预设深度的水压能够触发压感抽吸模块动作使压感抽吸模块将该预设深度位置处的水体抽吸至采样容器21内；所述采样容器21为一端封闭另一端敞开的圆筒状容器，所述压感抽吸模块包括沿采样容器21轴线方向滑动设置在采样容器21内的活塞211，所述活塞211边缘设有与采样容器21内环面贴合的橡胶圈，所述活塞211与采样容器21之间设有第一弹性元件2123，所述第一弹性元件2123被装配为其弹力能够驱使活塞211向远离采样容器21封闭端的方向滑动；压感抽吸模块还包括压感锁止机构，所述压感锁止机构被装配为能够活塞211锁止在采样容器21内的指定位置，且当采样容器21没入水体预设深度时压感锁止机构能够将活塞211释放使其在第一弹性元件2123作用下向远离采样容器21封闭端的方向滑动。本实用新型提供的采样模块20能够利用特定深度的水压自动触发抽吸模块动作，进而精准采集特定深度的水体样本，避免传动采样过程中风、浪等因素造成的采样深度误差。
具体的，所述活塞211朝向采样容器21敞开端的一侧连有活塞杆212，所述活塞杆212远离活塞211的一端设有端板213，所述端板213上设有与活塞杆212平行的锁止销221，所述采样容器21旁侧设有与采样容器21固接的锁止座22，所述锁止座22上设有供锁止销221穿过的销孔，所述锁止座22内设有楔形锁舌223，所述楔形锁舌223沿销孔径向凸伸至销孔内侧，所述锁止销221上设有与楔形锁舌223相配合的楔形卡槽，所述楔形锁舌223安装在一滑座222上，所述滑座222沿销孔径向滑动设置在锁止座22内，所述滑座222上设有柱塞224，所述柱塞224的轴线方向与滑座222的滑动方向平行，所述柱塞224通过锁止座22上开设的孔道凸伸至锁止座22外部；所述滑座222与锁止座22之间还设有第二弹性元件225，所述第二弹性元件225被装配为其作用在滑座222上的弹力与采样容器21没入水体后柱塞224端面受到的水体的压力方向相反，当柱塞224端面受到的水体压力小于第二弹性元件225的弹力时滑座222在第二弹性元件225的作用下带动楔形锁舌223凸伸至销孔内，当柱塞224端面受到的水体压力大于第二弹性元件225的弹力时滑座222在柱塞224的推动下带动楔形锁舌223从销孔内移出。常压下，楔形锁舌223在第二弹性元件225的作用下向销孔内凸伸，此时当楔形卡槽与楔形锁舌223正对时，楔形锁舌223将锁止销221卡紧，进而阻止活塞211向上运动，而当柱塞224受到的水压大于第二弹性元件225的弹力时，柱塞224推动滑座222滑动，使楔形锁舌223从销孔内撤出，此时锁止销221解除限位，活塞211在第一弹性元件2123的作用下向上运动进而抽吸该水层的水体样品。
进一步的，所述楔形锁舌223与滑座222活动连接且楔形锁舌223与滑座222的相对运动方向与滑座222自身的滑动方向平行，所述楔形锁舌223与滑座222之间还设有第三弹性元件228，所述第三弹性元件228被装配为其弹力能够驱使楔形锁舌223相对于滑座222向销孔中心方向运动，锁舌与滑座222之间还设有用于限制楔形锁舌223在滑块上的位移量的限位构件229；所述楔形锁舌223通过导柱227与滑座222上设置的导孔构成滑动配合，所述限位构件229包括导柱227远离楔形锁舌的一端设置的限位块所述限位块与导孔远离楔形锁舌223的一端挡接；楔形锁舌223与滑座222弹性连接是为了便于锁止销221的复位，第三弹性元件228的弹性系数小于第二弹性元件225的弹性系数，锁止销221插入销孔时会在楔形锁舌223上方斜面的作用下推动楔形锁舌223收缩，此时楔形锁舌223会压缩第三弹性元件228，因而无需推动滑座222滑动，进而减小锁止销221插入销孔时的阻力。所述锁止座22上还设有调节螺栓226，所述调节螺栓226与锁止座22上开设的螺纹孔螺纹连接，调节螺栓226位于螺纹孔内部的一端与所述第二弹性元件225抵接，通过旋转调节螺栓226能够调整第二弹性元件225的弹力，从而调整柱塞224推动滑座222时的临界压力，以便根据实际需求对不同深度的水体进行采样。
进一步的，所述活塞211与采样容器21封闭端之间还设有至少一个无杆活塞214，所述无杆活塞214的周面上设有与采样容器21内环面贴合的橡胶圈；所述进出液口设有至少两个，进出液口的数量等于无感活塞211的数量加1，各进出液口沿采样容器21的轴向等距间隔设置在采样容器21的环形侧壁上，各进出液口与一阀体相连，所述阀体包括具有圆柱形内腔的阀壳23，以及滑动设置在阀壳23内的阀杆231，所述阀杆231与采样容器21的轴线方向平行，所述阀杆231上设有环形槽232，所述阀杆231内设有径向通流孔和轴向通流孔，所述径向通流孔的一端贯通至环形槽232，另一端延伸至阀杆231中心，所述轴向通流孔的一端与径向通流孔连通另一端贯通至阀杆231端部；所述阀壳23上设有贯通阀壳23侧壁的通孔，所述通孔的数量与进出液口的数量一致，各进出液口与各通孔一一对应连通，所述环形槽232在阀杆231轴向上的宽度与相邻通孔之间的间距一致；所述阀杆231与所述端板213固接，且阀杆231贯穿端板213设置；当活塞211、无杆活塞214、采样容器21封闭端三者合拢时环形槽232靠近端板213的一侧与最靠近采样容器21封闭端的一个通孔的中心平齐。本实用新型提供的采样模块20一次投放就能够对多个水层的水体进行采样，其具体实现原理为：当采样模块20下沉至第一目标水层时，压感锁止机构将活塞211释放一段行程，使最下层无杆活塞214与次下层无杆活塞214的贴合面刚好到达次下层的进出液口，此过程中阀体将最下层的进出液口与水体连通，而其它进出液口均闭合，因此活塞211与各无杆活塞214之间均为真空，此时活塞211上行会同时带动下方所有无杆活塞214上行，从而将水体样本抽吸至最下层无杆活塞214的下方，而当最下层无杆活塞214与次下层无杆活塞214的贴合面到达次下层的进出液口时，阀体刚好能够将最下层进出液口封闭并且将次下层进出液口与水体连通；当采样模块20到达第二目标水层时，压感锁止机构再次将活塞211释放一段行程，使次下层无杆活塞214与第三下层无杆活塞214的贴合面刚好到达第三下层的进出液口，此过程中阀体保持次下层的进出液口与水体连通，而其它进出液口均闭合，因此活塞211与除最下层以外的所有无杆活塞214之间均为真空，此时活塞211上行会同时带动除最下层以外的所有无杆活塞214上行，从而将水体样本抽吸至次下层无杆活塞214与最下层无杆活塞214之间，而当次下层无杆活塞214与第三下层无杆活塞214的贴合面到达第三下层的进出液口时，阀体刚好能够将次下层进出液口和最下层进出液口封闭并且将第三下层进出液口与水体连通，如此循环，就能够将不同水层的水体样品分别抽吸至各相邻活塞211及无杆活塞214之间。
具体的，所述压感锁止机构的数量与进出液口的数量一致，各压感锁止机构沿平行于采样容器21轴线的方向间隔设置，各压感锁止机构共用同一锁止销221；自采样容器21封闭端向采样容器21敞口端布置的各压感锁止机构的第二弹性元件225的弹力依次增大；所述采样容器21的封闭端还设有配重块215，所述采样容器21的敞开端设有用于连接吊绳的径向销2122，所述活塞杆212上设有供径向销2122穿过并与径向销2122滑动配合的条形孔2121，所述活塞杆212中心设有穿线孔，穿线孔自条形孔2121内壁贯穿至所述端板213，吊绳41一端与径向销2122连接，另一端穿过所述穿线孔并用于连接所述收放装置40，所述收放装置40为安装在无人机10上的卷扬机，所述吊绳41卷绕在卷扬机滚筒上。
优选的，所述检测模块30包括检测容器31，所述检测容器31内设有水质检测传感器32，所述水质检测传感器32包括用于检测以下一种或几种参数的一个或多个检测单元：温度、PH、ORP、电导率、盐度、溶解氧、浊度、叶绿素A浓度、蓝绿藻浓度、若丹明浓度、水中油浓度、氨氮浓度、COD。
所述检测容器31上部设有进液口，检测容器31底部设有排液口，排液口上设有电控阀；还包括导流装置，所述导流装置包括采样模块20的端板213上端设置的导流板61，所述导流板61的顶面为斜面，所述无人机10下方设有引导环62，所述引导环62与导流板61的周面构成滑动插接配合，引导环62的外侧壁上设有环形导流槽63，所述环形导流槽63的底壁倾斜设置且环形导流槽63的低端与所述检测容器31的进液口连通，所述环形导流槽63上端设有一盖板64，所述引导环62的上端与盖板64底面间隔设置，所述导流板61的中心设有一向上凸伸设置的管柱611，所述管柱611的中心孔贯穿导流板61板面设置，管柱611的中心孔与采样模块20的活塞杆212上的穿线孔同轴设置，当管柱611上端与盖板64底面抵接时导流板61的顶面凸伸至引导环62的上端面上方且导流板61的底面位于引导环62内；所述盖板64上与管柱611中心孔对应位置设有供吊绳41穿过的过线孔；所述盖板64上端设有用于连接无人机10机体的连接支架65；所述盖板64上设有排气孔。本实用新型利用采样模块20的提升动作实现采样模块20中水体样本的释放，其原理为：当管柱611与盖板64底面抵靠时，导流板61、引导环62和环形导流槽63三者围城闭合空间，随着卷扬机的继续提升，采样模块20的采样容器21继续上行，而活塞211则在盖板64的阻挡下停止上行，进而使活塞211将水质样品从采样容器21中挤出，水质样品通过阀杆231内的通流孔进入到上述闭合空间中，在经由该闭合空间流入检测容器31内。
优选的，所述进液口位于检测容器31的侧壁上端，所述进液口内侧设有用于开闭进液口的闸板35，所述闸板35沿检测容器31高度方向与检测容器31内壁活动配合，所述电控阀包括设置在排液口内侧的阀板33，所述阀板33的边缘与排液口内侧边缘挡接，阀板33的顶面为锥面状，阀板33与检测容器31下方设置的阀板驱动元件37相连，阀板驱动元件37为直线电机或电磁离合器，所述阀板33通过连接杆36与闸板35固接，当阀板33闭合时闸板35开启，当阀板33开启时闸板35闭合；所述检测容器31下方还设有水平设置的引风管34，所述引风管34的两端设有喇叭状结构，所述排液口与引风管34中部连通，所述阀板驱动元件37安装在引风管34底部，阀板驱动元件37的伸缩杆穿过所述引风管34并与阀板33固接。引风管34能够在检测容器31的排液口产生负压，当阀板33开启时能够快速的将检测容器31内的水质样品抽出，并抛洒向无人机10尾部，一方面能够提高检测模块30的循环检测效率，另一方面能够避免废弃的水质样品在抛洒过程中溅射到机身的电器元件上。
进一步的，包括清洗装置，所述清洗装置包括无人机10上设置的清水箱50，所述清水箱50通过管路与盖板64底面上设置的喷头连通，管路上设有清洗泵51。
实施例2
一种基于无人机10的水质在线检测方法，采用无人机10携带的机载采样模块20对水体进行采样，并通过机载检测模块30对采集的水体样品进行检测，无人机10上还设有用于将采样模块20释放至待测水体内并能够将采样模块20从待测水体内回收至无人机10的收放装置40，所述无人机10具有无线通讯模块，无线通讯模块将检测结果与水样采集点的GPS坐标进行匹配并将检测数据发送至远程终端；包括如下步骤：
步骤1：设备调试，将采样模块20和检测模块30安装在无人机10上，并确保无人机10与远程终端通讯正常；
步骤2：采样，无人机10操作手控制无人机10飞抵目标水域上空，并使无人机10在目标水域上空悬停；无人机10释放采样模块20，采样模块20进入目标水域的水体对水体进行样品收集；采样模块20在目标水域浸没预设时间后无人机10将采样模块20回收至机体下方；
步骤3：检测，采样模块20将水体样品释放至检测模块30，检测模块30与水体样品进行检测，并将检测数据及样品所在水域的GPS坐标发送至远程终端；
步骤4：重复上述步骤2、3，完成对所有目标水域的水质检测。
所述步骤2中，采样模块20释放前，活塞211被压缩至靠近或紧贴采样容器21封闭端的位置，并被压感锁止机构锁止，当采样模块20到达目标水体指定深度时，压感锁止机构在水压作用下自动将活塞211释放，活塞211在第一弹性元件2123的作用下向远离采样容器21封闭端的方向运动，从而抽吸目标水层内的水体。
所述步骤2中，采样容器21的一次下潜会对该目标水域多个不同水层的水体进行采样。
所述步骤2中，采样装置每次只释放一个水层的水体样品进行检测，每个水体杨平检测完毕后，检测容器31底部电控阀开启，将检测过的水体样品直接排出，然后电控阀关闭，采样装置再释放下一个水层的水体样品进行检测，如此循环完成对同一目标水域内不同水层所有样品的检测。
所述步骤2中，电控阀开启的同时闸板35关闭，使检测容器31与环形导流槽63隔离，此时检测容器31排水的过程中，采样模块20提前将下一水体样品释放到环形导流槽63以加快检测速率。
所述步骤2中，检测模块30每检测完一份样品，清洗装置对导流装置和检测容器31清洗一次。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实用新型中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
