一种水质采样多旋翼飞行器的制造方法
【专利摘要】本发明属于多旋翼飞行器领域，涉及可以应用于江河、湖泊、浅海等远离岸边人工不易进行水质采样的场合的一种水质采样多旋翼飞行器。本发明包括自身装载有自驾仪系统和取水系统，自驾仪系统由传感系统、微处理器、动力系统构成，取水系统由舵机和水质采样装置组成，安装于水质采样多旋翼飞行器下方；传感系统包括惯性导航传感器由陀螺仪和加速度计组成，完成对水质采样多旋翼飞行器的姿态检测；导航定位传感器由电子罗盘和GPS组成，得到水质采样多旋翼飞行器的航向信息和空间位置、速度信息。本发明提供一种水质采样多旋翼飞行器，成本较低，多旋翼飞行器操作方便快捷，省时省力，而且保证了采样地点水质不被破坏。
【专利说明】 一种水质采样多旋翼飞行器
【技术领域】
[0001]本发明属于多旋翼飞行器领域，涉及可以应用于江河、湖泊、浅海等远离岸边人工不易进行水质采样的场合的一种水质采样多旋翼飞行器。
【背景技术】
[0002]在环境污染的监测和水体污染的调查工作中，要真实地反映水质污染状况，必须采集具有代表性的水样，而水质采样器就起到了这种效果。水质采样器是采集水质样品的一种装置，分为水质人工采样器和水质自动采样器两种。水质人工采样器的材料必须对水样的组成不产生影响，且易于洗涤，对先前的样品不能有任何残留。水质自动采样器是适合于与流量成比例的斗式采样器，它是一种智能化多功能吸入式水样分瓶采样装置，可以根据水样采样要求实现多种采样方式(定量采样、定时定量采样、定时流量比例采样、定流定量米样和远程控制米样)及多种装瓶方式(每瓶单次米样一单米和每瓶多次米样一混采)。上述的两种传统的水质采样方式较为适用于企业排放水等人员可在岸边操作的场合，远离岸边人工不易进行水质采样的场合则需采样人员乘船或汽艇至采样地点进行水质采样，但这种方法的弊端也很明显，一方面采样人员乘船或汽艇耗时又耗力，有时还需要多人合作才能完成任务；另一方面采样人员所乘的船或汽艇驶向采样地点，很可能破坏采样地点水质，导致研究结果不准确。近年来小型多旋翼飞行器成为国内外各大高校及科研机构研究的热点，已被应用于航空拍摄、电路巡线、森林防火、资源勘探等领域，具有广阔的应用前景。将水质采样装置设计为机械臂装置悬挂于小型多旋翼飞行器上，可以应用于江河、湖泊、浅海等远离岸边人工不易进行水质采样的场合，用以自动采集水面水质样品。使用起来方便简单快捷，在应用该设备进行水质采样时，可根据需要迅速采集不同地点水面水质样品，是未来环保、科研等水质采样时所必备的用具。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种解决江河、湖泊、浅海等远离岸边人工不易进行水质采样的问题的水质采样多旋翼飞行器。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
[0005]本发明包括自身装载有自驾仪系统和取水系统，自驾仪系统由传感系统、微处理器、动力系统构成，取水系统由舵机和水质采样装置组成，安装于水质采样多旋翼飞行器下方；传感系统包括惯性导航传感器由陀螺仪和加速度计组成，完成对水质采样多旋翼飞行器的姿态检测；导航定位传感器由电子罗盘和GPS组成，得到水质采样多旋翼飞行器的航向信息和空间位置、速度信息；所述的微处理器接收传感系统的数据确定水质采样多旋翼飞行器的飞行姿态、飞行位置及方向；接收人工发送控制舵机信号，发送PWM控制信号控制舵机；接收水位检测装置反馈的水位检测信号，当水位达到设定值时，再次发送PWM控制信号控制舵机；舵机用以控制水质采样装置的高度，舵机正转，使得水质采样装置下降；舵机反转，使得水质采样装置上升，水质采样装置内部装有水位检测装置实时监测水质采样装置水位。
[0006]本发明的有益效果在于:
[0007]传统的水质采样方式是采样人员乘船或汽艇至采样地点进行水质采样，但这种方法的弊端也很明显，一方面采样人员乘船或汽艇耗时又耗力，有时还需要多人合作才能完成任务；另一方面采样人员所乘的船或汽艇驶向采样地点，很可能破坏采样地点水质，导致研究结果不准确。本发明提供一种水质采样多旋翼飞行器，完全可以避免以上弊端，由一位采样人员就可以完成水质采样任务，成本较低，多旋翼飞行器操作方便快捷，省时省力，而且保证了采样地点水质不被破坏。该水质采样多旋翼飞行器特别适用于江河、湖泊、浅海等远离岸边人工不易进行水质采样的场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1水质采样多旋翼飞行器总体原理图【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0010]本发明公开一种水质采样多旋翼飞行器，涉及多旋翼无人机及液体采样工具领域。本发明提供的一种水质采样多旋翼飞行器，自身装载有自驾仪系统和取水系统，自驾仪系统包括传感系统、微处理器和动力系统，主要用于保证水质采样多旋翼飞行器的稳定性和精确性；取水系统由舵机和水质采样装置组成，并在水质采样装置内部安装有水位检测装置实时监测水位，主要完成水质采样任务。水质采样多旋翼飞行器操作方便快捷，省时省力，而且保证了采样地点水质不被破坏，可用于江河、湖泊、浅海等远离岸边人工不易进行水质采样的场合。
[0011]图中:1自驾仪系统、11传感系统、12微处理器、13动力系统、2取水系统、21舵机、
22水质采样装置。
[0012]传统的水质采样方式是采样人员乘船或汽艇至采样地点进行水质采样，但这种方法的弊端也很明显，一方面采样人员乘船或汽艇耗时又耗力，有时还需要多人合作才能完成任务；另一方面采样人员所乘的船或汽艇驶向采样地点，很可能破坏采样地点水质，导致研究结果不准确。水质采样多旋翼飞行器可以避免以上弊端，由一位采样人员完全可以完成水质采样任务，成本较低，多旋翼飞行器操作方便快捷，省时省力，而且保证了采样地点水质不被破坏。
[0013]本发明采用的技术方法是:
[0014]本发明提供一种水质采样多旋翼飞行器，自身装载有自驾仪系统和取水系统，自驾仪系统主要用于保证水质采样多旋翼飞行器的稳定性和精确性；取水系统主要完成水质采样任务。
[0015]上述的自驾仪系统进一步由传感系统、微处理器、动力系统构成。所述的传感系统具体包括:惯性导航传感器由陀螺仪和加速度计组成，完成对水质采样多旋翼飞行器的姿态检测；导航定位传感器由电子罗盘和GPS组成，得到水质采样多旋翼飞行器的航向信息和空间位置、速度信息，从而使其精确到达目的地完成定点水质采样任务。
[0016]上述的微处理器完成对传感系统的数据处理，确定水质采样多旋翼飞行器的飞行姿态、飞行位置及方向，最终实现水质采样多旋翼飞行器的稳定飞行；接收人工发送控制舵机信号，信号处理后发送PWM控制信号控制舵机；接收水位检测装置反馈的水位检测信号，当水位达到设定值时，再次发送PWM控制信号控制舵机。
[0017]上述的动力系统由电子调速器和直流无刷电机组成，其接收经过微处理器处理后输出的控制命令，实时调节水质采样多旋翼飞行器的飞行姿态、飞行位置及方向，安全准确的到达目的地。
[0018]所述的取水系统由舵机和水质采样装置组成，安装于水质采样多旋翼飞行器下方。
[0019]上述的水质采样装置，主要用于水质采样，内部装有水位检测装置，实时监测水位。
[0020]上述的舵机用以控制水质采样装置的高度。舵机正转，使得水质采样装置下降；舵机反转，使得水质采样装置上升。
[0021]参照图1 一种水质采样多旋翼飞行器，自身装载有自驾仪系统I和取水系统2，自驾仪系统I主要用于保证水质采样多旋翼飞行器的稳定性和精确性；取水系统2主要完成水质采样任务。
[0022]所述的自驾仪系统I进一步由传感系统11、微处理器12、动力系统13构成。所述的传感系统11具体包括:惯性导航传感器由陀螺仪和加速度计组成，加速度计在短时间内数据不准确，但是在经过长时间的测量之后，数据将变得准确，而陀螺仪的测量结果却与加速度计效果相反，鉴于上述情况，为获得比较精确的测量结果，将加速度计和陀螺仪结合使用，并将其获得的数据进行数据融合，完成对水质采样多旋翼飞行器的姿态检测；导航定位传感器由电子罗盘和GPS组成，GPS虽然在导航、定位等方面能起重要作用，但在其上方被遮蔽的环境中使用，如在桥梁下方进行水质采样，由于GPS的数据是接收卫星数据进行解算得到，若处于桥梁下方等相对密闭的环境中或者在干扰较强的环境中，GPS获取数据误差较大，因此常常将GPS与电子罗盘组合使用，组合后测得的数据进行数据融合将比单一传感器更准确，从而得到水质采样多旋翼飞行器的航向信息和空间位置、速度信息，从而使其精确到达目的地完成定点水质采样任务。
[0023]所述的微处理器12接收传感系统11的数据并做相应数据处理，确定水质采样多旋翼飞行器的飞行姿态、飞行位置及方向，最终实现水质采样多旋翼飞行器的稳定飞行；接收人工发送控制舵机信号，信号处理后发送PWM控制信号控制舵机21 ;接收水位检测装置反馈的水位检测信号，当水位达到设定值时，再次发送PWM控制信号控制舵机21。
[0024]所述的动力系统13由电子调速器和直流无刷电机组成，其接收经过微处理器12处理后输出的控制命令，实时调节水质采样多旋翼飞行器的飞行姿态及飞行方向。
[0025]所述的取水系统2由舵机21和水质采样装置22组成，属于一种机械臂装置，安装于水质采样多旋翼飞行器下方。进一步所述的舵机21，用以控制水质采样装置22的高度。由人工遥控或自主导航的水质采样多旋翼飞行器飞至水质采样地点，悬停于水面之上，微处理器12向舵机21发送PWM控制信号，舵机21正转，使得水质采样装置22下降至水中；所述的水质采样装置22，内部装有水位检测装置，实时检测水质采样装置22内部水位，当水位达到设定值时，将发送取样成功信号至微处理器12，由微处理器12发送PWM控制信号控制舵机21，舵机21反转，使得水质采样装置22上升，水质采样完成，由人工遥控或自主导 航水质采样多旋翼飞行器返回。
【权利要求】
1.一种水质采样多旋翼飞行器，包括自身装载有自驾仪系统(I)和取水系统(2)，其特征在于:自驾仪系统(I)由传感系统(11)、微处理器(12)、动力系统(13)构成，取水系统(2)由舵机(21)和水质采样装置(22)组成，安装于水质采样多旋翼飞行器下方；传感系统包括惯性导航传感器由陀螺仪和加速度计组成，完成对水质采样多旋翼飞行器的姿态检测；导航定位传感器由电子罗盘和GPS组成，得到水质采样多旋翼飞行器的航向信息和空间位置、速度信息；所述的微处理器(12)接收传感系统(11)的数据确定水质采样多旋翼飞行器的飞行姿态、飞行位置及方向；接收人工发送控制舵机信号，发送PWM控制信号控制舵机(21);接收水位检测装置反馈的水位检测信号，当水位达到设定值时，再次发送PWM控制信号控制舵机(21);舵机(21)用以控制水质采样装置(22)的高度，舵机(21)正转，使得水质采样装置(22)下降；舵机反转(21)，使得水质采样装置(22)上升，水质采样装置(22)内部装有水位检测装置实时监测水质采样装置(22)水位。
【文档编号】G01N1/10GK103983474SQ201410206178
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】莫宏伟, 蒋兴洲, 董会云, 徐立芳, 孟祥雨, 刘晓龙, 吕甜甜 申请人:哈尔滨工程大学