一种恒温海洋水质自主取样系统的制作方法

本发明涉及一种恒温海洋水质自主取样系统。

背景技术：

在海洋与河流水质检测中，水质采样一直是一个复杂、费时费力的工作。一般需要人工进行采样，同时需要多人协作才能完成。随着水面无人艇的发展，海洋水质检测由传统的人工方式向更加无人自主的方向迈进。无人艇是一种新型的水面无人设备，可广泛应用于执行各种水上任务，如海岸线巡逻，近海防卫，港口巡逻，军舰护航，环境监测等等。通过在无人艇上搭载不同的任务载荷，可实现不同的功能需求。

现有的水样采集工作的设备和装置不能很好的与无人艇等进行很好的配合，阻碍了海洋水质检测迈向自主检测的步伐。

技术实现要素：

为解决海洋水质监测取样困难的问题，本发明提供了一种恒温海洋水质自主取样系统，用于实现更加方便、自主、无人化的水质采样检测。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种恒温海洋水质自主取样系统，包括水样自主采集系统、水样自主分配系统、水样自主存储系统；所述水样自主采集系统与水样自主分配系统连接，用于对水质样本进行自动采样；所述水样自主分配系统位于水样自主存储系统的上方，将采集的水样根据不同的需求分配到不同的水质采样瓶中。

所述水样自主采集系统包括电动卷管绞盘、抽水泵、第一软管、增压泵、卷管支撑架、卷管、吸水头、滤网，所述卷管卷绕在电动卷管绞盘上，一端与抽水泵连接，另一端通过卷管支撑架支撑伸出船体外，此端的头部设有吸水头，在吸水头的管口部设有滤网；所述抽水泵与增压泵连接，增压泵通过第一软管连接水样自主分配系统；通过控制电动卷管绞盘来控制吸水头垂直升降，实现不同深度层海水的多层采样，然后经过增压泵将采集后的海水水样增压后经第一软管送入水样自主分配系统。

所述水样自主分配系统包括y轴水平伺服移动平台，注水头系统，x轴水平伺服移动平台，所述x轴水平伺服移动平台为丝杠螺母结构，将电机的转动转化为螺母的平动，在螺母上固定一个滑块，所述y轴水平伺服移动平台也是丝杠螺母结构，其跟随x轴水平伺服移动平台上的滑块沿x轴水平移动，在y轴水平伺服移动平台的螺母上也固定一个滑块，所述注水头系统连接在此滑块上，从而能够在二维平面上移动。所述注水头系统包括第二软管、流量计、注水头、电动推杆、电动推杆安装底座、两位两通电磁阀，所述两位两通电磁阀一端连接第一软管，其输出端通过第二软管和流量计连接注水头，所述注水头通过电动推杆驱动进行竖直方向的运动，电动推杆安装在电动推杆安装底座上。

所述水样自主存储系统包括水质采样瓶、采样瓶放置箱、恒温冰箱，所述恒温冰箱固定在船体甲板上，采样瓶放置箱固定在恒温冰箱内部，若干水质采样瓶置于采样瓶放置箱内；所述恒温冰箱顶部固定水样自主分配系统。

与现有技术相比，本发明具有如下的突出的实质性特点和显著的优点：

本发明通过在无人艇上搭载水质采样设备，可实现对海洋河流水质的自主采样监测。从水质采样到监测都实现了无人化的操作，而且通过无人艇也可以实现更加方便的定点采样，这些都使得水质采样监测变得更加方便快捷。

本发明大大减少了水质采样工作人员的劳动强度及作业风险，实现了水质采样的自主化，提高了采样效率，为水质采样工作带来了极大的便利。

附图说明

图1为本发明整体系统示意图。

图2为本发明中水样自主采集系统的示意图。

图3为本发明中水样自主分配系统的示意图。

图4为本发明中水样自主存储系统的示意图。

图5为本发明中注水头系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。

如图1所示，一种恒温海洋水质自主取样系统，包括水样自主采集系统1、水样自主分配系统2、水样自主存储系统3；所述水样自主采集系统1与水样自主分配系统2连接，用于对水质样本进行自动采样；所述水样自主分配系统2位于水样自主存储系统3的上方，将采集的水样根据不同的需求分配到不同的水质采样瓶中。

水样自主采集系统1完成抽水和增压；水样自主分配系统2完成注水头21的xy平面运动与垂直运动，完成水样的自主分配，将采集水装入水质采样瓶18中；水样自主存储系统3将水质采样瓶18中的水样保持在0~4℃之间。

如图2所示，所述水样自主采集系统1包括电动卷管绞盘4、抽水泵5、第一软管6、增压泵7、卷管支撑架8、卷管9、吸水头10、滤网11，所述卷管9卷绕在电动卷管绞盘4上，一端与抽水泵5连接，另一端通过卷管支撑架8支撑伸出船体外，此端的头部设有吸水头10，在吸水头10的管口部设有滤网11；所述抽水泵5与增压泵7连接，增压泵7通过第一软管6连接水样自主分配系统2；通过控制电动卷管绞盘4来控制吸水头10垂直升降，实现不同深度层海水的多层采样，然后经过增压泵7将采集后的海水水样增压后经第一软管6送入水样自主分配系统2。

如图3所示，所述水样自主分配系统2包括进入孔12、y轴水平伺服移动平台13、注水头系统14、x轴水平伺服移动平台15，所述进入孔12为第一软管6进入恒温冰箱16内的入口，所述x轴水平伺服移动平台15为丝杠螺母结构，将电机的转动转化为螺母的平动，在螺母上固定一个滑块，所述y轴水平伺服移动平台13也是丝杠螺母结构，其跟随x轴水平伺服移动平台15上的滑块沿x轴水平移动，在y轴水平伺服移动平台13的螺母上也固定一个滑块，所述注水头系统14连接在此滑块上，从而能够在二维平面上移动。

如图5所示，所述注水头系统14包括第二软管19、流量计20、注水头21、电动推杆22、电动推杆安装底座23、两位两通电磁阀24，所述两位两通电磁阀24一端连接第一软管6，其输出端通过第二软管19和流量计20连接注水头21，所述注水头21通过电动推杆22驱动进行竖直方向的运动，电动推杆22安装在电动推杆安装底座23上。

通过控制y轴水平伺服移动平台13和x轴水平伺服移动平台15，将注水头21移动到指定水质采样瓶18上方；通过控制电动推杆22使注水头21上下移动，将注水头21插入水质采样瓶18中；通过控制两位两通电磁阀24进行注水，根据流量计20来确定是否结束对某一水质采样瓶18的注水。

如图4所示，所述水样自主存储系统3包括水质采样瓶18、采样瓶放置箱17、恒温冰箱16，所述恒温冰箱16固定在船体甲板上，采样瓶放置箱17固定在恒温冰箱16内部，若干水质采样瓶18置于采样瓶放置箱17内；所述恒温冰箱16顶部固定水样自主分配系统2。

水质采样瓶18根据不同任务需求采用不同规格，并且水平依次摆放在采样瓶放置箱17内部，便于样本水的自主注入。水质采样瓶18瓶盖采用单向隔膜盖，注水头21插入时可实现样本水的注入，注水头21拔出时单项隔膜自动封住水质采样瓶，防止采样水的外泄。

本发明系统的使用过程如下：

搭载本系统的无人艇驶入到待采样海域，将吸水头10放入待采样海域，根据对水质采样深度需求的不同，控制电动卷管绞盘4的运动进而控制吸水头10垂直升降，从而实现多层水质采样，然后经过增压泵7将采集后的海水增压后送入水样自主分配系统2。水样自主分配系统2通过控制y轴水平伺服移动平台13和x轴水平伺服移动平台15，将注水头21移动到指定水质采样瓶18上方，通过控制电动推杆22使注水头21上下移动，将注水头21插入水质采样瓶18中打开两位两通电磁阀24进行注水，根据流量计20来控制注水的多少，注水完成后关闭两位两通电磁阀24结束注水。水样分配完成后，通过水样存储系统3中的恒温冰箱16可实现对采集水样的恒温存储，以便于后续实验室的水样分析。至此完成整个水样采集、分配、存储过程，控制搭载采样水的无人艇返回即可。