一种无人机挂载的高精度多点水体采样装置及采样方法

技术特征：
1.一种无人机挂载的高精度多点水体采样装置，其特征在于：包括壳体（1）、升降机构（2）、采样机构（3）、输送机构（4）、存储机构（5）、控制模块（6）和位置探测机构（9）；所述壳体（1）挂载在外部的无人机上；所述采样机构（3）通过所述升降机构（2）安装在所述壳体（1）的左侧，用于对水体进行采样；所述存储机构（5）安装在所述壳体（1）的下部；所述输送机构（4）的输入端伸入到所述采样机构（3）的内侧，输出端与所述存储机构（5）连通，用于将所述采样机构（3）内采样的水体输送到所述存储机构（5）内进行存储；所述位置探测机构（9）安装在所述壳体（1）的下部；所述控制模块（6）安装在所述壳体（1）的内侧，所述控制模块（6）分别与所述升降机构（2）、所述输送机构（4）和所述位置探测机构（9）电连接。2.根据权利要求1所述的高精度多点水体采样装置，其特征在于，还包括弹性导向机构（7），所述弹性导向机构（7）包括第一支架（71）、第二支架（72）、若干根导向杆（73）、若干个弹簧（74）、第一导向块（75）和第二导向块（76）；所述第一支架（71）和第二支架（72）均设置在所述壳体（1）的下部左侧；所述第二支架（72）通过若干根所述导向杆（73）与所述第一支架（71）竖直滑动连接；若干根所述导向杆（73）、若干个所述弹簧（74）的数量相等且分别对应，若干个所述弹簧（74）分别套设在对应的若干根所述导向杆（73）的外圈上；所述第一导向块（75）固定安装在所述第二支架（72）的下部，所述第一导向块（75）的底部开设有导向凹槽，所述第二导向块（76）的下部固定安装在所述采样机构（3）的上部，所述第二导向块（76）的上部形成有导向凸起，所述导向凸起和所述第一导向块（75）底部开设的导向凹槽相配合。3.根据权利要求1所述的高精度多点水体采样装置，其特征在于，所述升降机构（2）包括电机（21）、两块定位板（22）、齿轮组件（23）、转盘（24）和拉绳；所述转盘（24）通过两块所述定位板（22）安装在所述壳体（1）的内侧，所述转盘（24）与两块所述定位板（22）转动连接；所述电机（21）安装在其中一块所述定位板（22）上，所述电机（21）的输出轴通过所述齿轮组件（23）与所述转盘（24）传动连接；所述电机（21）与所述控制模块（6）电连接；所述拉绳一端固定在所述转盘（24）上，另一端缠绕在所述转盘（24）的外圈上，并固定连接在所述采样机构（3）上。4.根据权利要求1至3任一项所述的高精度多点水体采样装置，其特征在于，所述输送机构（4）包括输送件（41）、分液电磁阀（42）、第一采样管、第二采样管和第三采样管；所述输送件（41）和所述分液电磁阀（42）均安装在所述壳体（1）上，且均与所述控制模块（6）电连接；所述第一采样管一端伸入到所述采样机构（3）的内侧，另一端连接在所述输送件（41）的输入端上；所述第二采样管一端连接在所述输送件（41）的输出端上，另一端连接在所述分液电磁阀（42）的输入端上；所述第三采样管一端连接在所述分液电磁阀（42）的输出端上，另一端伸入到所述存储
机构（5）的内侧。5.根据权利要求4所述的高精度多点水体采样装置，其特征在于，还包括限位开关，所述限位开关安装在所述采样机构（3）的上部，所述限位开关与所述控制模块（6）电连接，用于对所述采样机构（3）的上升位置进行限定。6.根据权利要求5所述的高精度多点水体采样装置，其特征在于，还包括定时器，所述定时器集成在所述控制模块（6）内，所述定时器与所述控制模块（6）电连接。7.根据权利要求6所述的高精度多点水体采样装置，其特征在于，还包括均与所述控制模块（6）电连接的排液机构（8）和密封机构；所述存储机构（5）的下部开设有排液孔，所述排液机构（8）安装在所述排液孔内，用于将所述存储机构（5）内的采样水体排出；所述存储机构（5）的上部开设有出气孔，所述密封机构安装在所述出气孔的内侧，用于控制所述出气孔的开闭。8.根据权利要求7所述的高精度多点水体采样装置，其特征在于，所述存储机构（5）包括多个留样瓶（51）和安装板；多个所述留样瓶（51）通过所述安装板安装在所述壳体（1）的下部，所述排液孔和所述出气孔的数量均与所述留样瓶（51）的数量相等，且分别对应，所述排液孔和所述出气孔开设在对应的所述留样瓶（51）上，所述密封机构设置在对应的所述留样瓶（51）上部的所述出气孔内；所述排液机构（8）设置在对应的所述留样瓶（51）下部的所述排液孔内。9.一种多点水体采样方法，其特征在于，使用权利要求8所述的高精度多点水体采样装置进行水体采样，其具体包含如下步骤：步骤s1、利用控制模块（6）启动升降机构（2），升降机构（2）驱动采样机构（3）运动，实现采样机构（3）的复位；步骤s2、在控制模块（6）的控制下，利用采样机构（3）和输送机构（4）对指定位置的水体进行首次采样，利用首次采样的水体对第一个留样瓶（51）的内壁进行清洗，并通过对应的排液机构（8）将清洗后的水体排出；步骤s3、在控制模块（6）的控制下，利用采样机构（3）和输送机构（4）对指定位置的水体进行第二次采样，并将采样的水体输送到第一个留样瓶（51）内进行存储；步骤s4、重复步骤s1至步骤s3，对其他位置的水体进行采样，并分别输送到其他不同的留样瓶（51）内，实现多点水体采样。10.根据权利要求9所述的多点水体采样方法，其特征在于，所述步骤s2具体包含如下步骤：步骤s21、启动电机（21），电机（21）正转，定时器启动，采样机构（3）下降到对应的高度，关闭定时器，静止一段时间，以便采样机构（3）对水体进行采集；待静止的时间达到第一预定时间后，电机（21）反转，定时器启动，采样机构（3）逐步上升，直至采样机构（3）复位；步骤s22、采样机构（3）复位后，开启输送机构（4）和定时器，定时器开始计时，输送机构（4）吸取采样机构（3）中的水样至第一个留样瓶（51）中，待第二指定时间后，采样机构（3）中首次采样的水体被全部输送到第一个留样瓶（51）内；步骤s23、利用首次采样的水体对第一个留样瓶（51）的内壁进行清洗；步骤s24、关闭第一个留样瓶（51）上的密封机构，电机（21）正转，定时器启动，待第三指
定时间后，采样机构（3）下降到指定的高度，此时输送机构（4）中的第一采样管从采样机构（3）内自然露出；步骤s25、利用输送机构（4）向第一个留样瓶（51）输送空气，增大第一个留样瓶（51）内部的气压，并开启对应的排液机构（8）和计时器，计时器开始计时，第一个留样瓶（51）通过排液孔排出，待第四指定时间后，第一个留样瓶（51）内的首次采样的水体排出。

技术总结
本发明涉及水体采样技术领域，具体为一种无人机挂载的高精度多点水体采样装置及采样方法，装置包括：壳体、升降机构、采样机构、输送机构、存储机构、控制模块和位置探测机构；采样机构通过升降机构安装在壳体的左侧；存储机构安装在壳体的下部；输送机构的输入端伸入到采样机构的内侧，输出端与存储机构连通，用于将采样机构内采样的水体输送到存储机构内进行存储，位置探测机构安装在壳体的下部；控制模块安装在壳体的内侧，控制模块分别与升降机构、输送机构、位置探测机构电连接；本发明中的输送机构为电磁式，通过电磁式的输送机构，可稳定、准确、可靠的进行多次取样，并且能够自主释放并存储采样水体；同时本发明采样效率高、可拓展性强。可拓展性强。可拓展性强。


技术研发人员：毛建旭 夏浩男 王耀南 张辉 陶梓铭 易俊飞 钟杭 刘彩苹 朱青 刘敏 莫洋
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2022.11.15
技术公布日：2023/1/13