基于光谱分析的水质采样分析无人船的制作方法

本实用新型实施例涉及水质监测技术领域，特别是涉及一种基于光谱分析的水质采样分析无人船。

背景技术：

对于人类盲目的生产活动，将生产污水随意排放，造成了水资源环境严重的恶化，若再不进行及时的处理管控，将会对人类的生活饮用水的水质造成严重影响。

在对水资源的管控中，其中的一个步骤是对河流、湖泊等水域进行水质的监测工作，然后，根据监测的水质的存在问题进行对症处理。目前的水质监测工作过程是，需要人工的在水质检测区域取水后，将水样携带回实验室进行水质检测，根据检测结果判断水质状况。其中，检测过程耗时较长，水样的水质检测过程不够及时，路途中容易受外界环境因素、时间因素等影响，容易造成水质监测结果的准确性较差，且若频繁检测，则会耗费大量的人力成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种基于光谱分析的水质采样分析无人船，主要目的在降低水质监测人力成本的同时，提高水质监测精度。

为达到上述目的，本实用新型实施例主要提供如下技术方案：

本实用新型的实施例提供一种基于光谱分析的水质采样分析无人船，包括：

船体；

定位导航装置，与所述船体的行驶机构通信连接，用于对船体的行驶的位置进行导向；

水样采集装置；

光谱分析装置，用于光谱分析所述水样采集装置采集的样品；

无线通信装置；

处理器，分别电连接所述定位导航装置、所述水样采集装置、所述光谱分析装置、所述无线通信装置。

本实用新型实施例的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，前述的基于光谱分析的水质采样分析无人船，其中所述水样采集装置包括：m个采样器、载体以及驱动机构，所述m个采样器设置于所载体，所述驱动机构连接所述载体，用于驱动所述载体运动，以使m个采样器分别置于所述光谱分析装置的光谱分析区域。

可选的，前述的基于光谱分析的水质采样分析无人船，其中所述载体为盘体，m个采样器设置于所述盘体的一周，所述驱动机构用于驱动所述盘体转动；或

所述载体为条体，m个采样器顺次排列于所述条体的长度方向，所述驱动机构用于驱动所述条体在长度方向上的位移。

可选的，前述的基于光谱分析的水质采样分析无人船，其中所述水样采集装置的采集器包括针头、针筒、活塞、舵机，所述针头设置于所述针筒的端部，所述活塞活动地设置于所述针筒内，所述舵机的动力输出端连接所述活塞，用于驱动所述活塞在所述针筒内活动，所述舵机与所述处理器电连接。

可选的，前述的基于光谱分析的水质采样分析无人船，其中所述舵机包括电机、第一连杆、第二连杆；

所述电机的旋转轴固定连接所述第一连杆的第一端，以驱动所述第一连杆摆动，所述第一连杆的第二端与所述第二连杆的第一端可转动地连接，所述第二连杆的第二端可转动地连接所述活塞的杆件。

可选的，前述的基于光谱分析的水质采样分析无人船，其中所述光谱分析装置包括：光源以及光谱接收分析器，所述光源的发光方向朝向所述光谱接收分析器；

所述针筒的样品采集储藏区位于所述光源以及所述光谱接收分析器之间。

可选的，前述的基于光谱分析的水质采样分析无人船，其中还包括：

图像采集装置，与所述处理器电连接。

借由上述技术方案，本实用新型技术方案提供的基于光谱分析的水质采样分析无人船至少具有下列优点：

本实用新型的实施例提供的技术方案中，可以对选择的水质监测区域预先设定预定位置，通过定位导航装置导向所述船体行驶至预定的位置，然后启动所述水样采集装置对预定位置的水域进行采样以得到样品，启动光谱分析装置对所述样品分析得水质分析结果，再通过所述无线通信装置将所述水质分析结果发送至远程数据站。相对于现有技术的水质采样分析方法，本方案中，通过现场采样，现场分析的方式，可以及时的对采样样本进行水质分析，并将水质分析结果通过无线网络发送至远程数据站，提高了水质监测精度的同时，无需人工的采样监测，降低水质监测人力成本。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型的实施例提供的一种基于光谱分析的水质采样分析无人船的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例提供的一种基于光谱分析的水质采样分析无人船采样器的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例提供的一种基于光谱分析的水质采样分析无人船光谱分析装置的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例提供的一种基于光谱分析的水质采样分析无人船的采样分析方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型实施例目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型实施例提出的基于光谱分析的水质采样分析无人船其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1至图3为本实用新型提供的基于光谱分析的水质采样分析无人船一实施例，请参阅图1至图3，本实用新型的一个实施例提出的基于光谱分析的水质采样分析无人船，包括：船体10、定位导航装置20、水样采集装置30、光谱分析装置40、无线通信装置50以及处理器60，定位导航装置20与所述船体10的行驶机构通信连接，用于对船体10的行驶的位置进行导向；光谱分析装置40用于光谱分析所述水样采集装置30采集的样品；处理器60分别电连接所述定位导航装置20、所述水样采集装置30、所述光谱分析装置40、所述无线通信装置50。

本实用新型的实施例提供的技术方案中，可以对选择的水质监测区域预先设定预定位置，通过定位导航装置导向所述船体行驶至预定的位置，然后启动所述水样采集装置对预定位置的水域进行采样以得到样品，启动光谱分析装置对所述样品分析得水质分析结果，再通过所述无线通信装置将所述水质分析结果发送至远程数据站。相对于现有技术的水质采样分析方法，本方案中，通过现场采样，现场分析的方式，可以及时的对采样样本进行水质分析，并将水质分析结果通过无线网络发送至远程数据站，提高了水质监测精度的同时，无需人工的采样监测，降低水质监测人力成本。

通常的，在对水质监测中，对于一个水域，存在着多个监测点位，所述水样采集装置30包括：m个采样器31、载体32以及驱动机构，所述m个采样器31设置于所载体32，所述驱动机构连接所述载体31，用于驱动所述载体31运动，以使m个采样器31分别置于所述光谱分析装置40的光谱分析区域。本方案的实施例中，通过一个光谱分析装置即可实现对多个采集点位的水域进行水质采样分析工作。采样分析过程中，启动所述水样采集装置对预定位置的水域进行采样以得到样品，启动光谱分析装置对所述样品分析得水质分析结果包括：在不同的预定位置分别启动不同的采样器，分别对不同的预定位置的水域进行采样以得到样品；驱动机构驱动所述载体运动，以使不同的采样器分别置于所述光谱分析装置的光谱分析区域，光谱分析装置依次对不同的预定位置的样品分析得水质分析结果。

在一些实施例中，所述载体为盘体，m个采样器设置于所述盘体的一周，所述驱动机构用于驱动所述盘体转动，所述盘体转动至不同的角度中，以使不同的采样器分别置于所述光谱分析装置的光谱分析区域。或在一些实施例中，所述载体为条体，m个采样器顺次排列于所述条体的长度方向，所述驱动机构用于驱动所述条体在长度方向上的位移，所述条体移动至不同的位置中，以使不同的采样器分别置于所述光谱分析装置的光谱分析区域。

在具体的实施当中，上述的基于光谱分析的水质采样分析无人船，所述水样采集装置的采集器31包括针头311、针筒312、活塞313、舵机314，所述针头313设置于所述针筒312的端部，所述活塞313活动地设置于所述针筒312内，所述舵机314的动力输出端连接所述活塞313，用于驱动所述活塞313在所述针筒312内活动，所述舵机314与所述处理器60电连接。水样采集装置采用针筒式结构保证光谱分析水样的新鲜度，同时极大的方便检测人员清洗。其中，所述舵机314包括电机、第一连杆315、第二连杆316；所述电机的旋转轴固定连接所述第一连杆315的第一端，以驱动所述第一连杆315摆动，所述第一连杆315的第二端与所述第二连杆316的第一端可转动地连接，所述第二连杆316的第二端可转动地连接所述活塞313的杆件。采集器的针头可以保持于水面下方。电机的旋转轴驱动所述第一连杆第一方向摆动中，第二连杆上拉活塞的杆件，以使水样采集装置的针头采集水域的水样。电机的旋转轴驱动所述第一连杆第二方向摆动中，第二连杆下压活塞的杆件，以使水样采集装置的针筒内的水样被外排，以使采集器可以采样后再次的采样并对采样的样品进行分析。

在具体的实施当中，上述的基于光谱分析的水质采样分析无人船，所述光谱分析装置40包括：光源41以及光谱接收分析器42，所述光源41的发光方向朝向所述光谱接收分析器42；所述针筒312的透明样品采集储藏区位于所述光源41以及所述光谱接收分析器42之间，针筒式结构无需再次将样品转换位置进行分析，可以保证光谱分析水样的新鲜度。

其中，基于光谱分析的水质采样分析无人船还包括：图像采集装置60，图像采集装置70与所述处理器60电连接。针筒对准水质检测点后，无人船可通过图像采集装置对预定位置的水域进行图像采集，然后通过所述无线通信装置将采集的图像发送至远程数据站。

基于上述实施例提供的基于光谱分析的水质采样分析无人船一实施例，请参阅图4，本实用新型的一个实施例提出的基于光谱分析的水质采样分析无人船的采样分析方法，包括：

101、通过定位导航装置导向所述船体行驶至预定的位置；

预定的位置可以预先设置，存储于水质采样分析无人船的存储介质中，或者，通过无线通信装置发送至水质采样分析无人船的定位导航装置等。

102、启动所述水样采集装置对预定位置的水域进行采样以得到样品，启动光谱分析装置对所述样品分析得水质分析结果；

到达预定的位置后，水样采集装置可以实施采样工作。当存在着多个监测点位，预定的位置为多个，地面站将预先设定好的多处采样的位置发送给无人船，在到达不同的预定位置后分别启动不同的采样器，不同的采样器分别对不同的预定位置的水域进行采样以得到样品，驱动机构可以驱动所述载体运动，以使不同的采样器分别置于所述光谱分析装置的光谱分析区域，光谱分析装置依次对不同的预定位置的样品分析得水质分析结果。

103、通过所述无线通信装置将所述水质分析结果发送至远程数据站。

本实用新型的实施例中，可以实现预先设定无人船的行驶轨迹以及对预定的位置的水域进行采样分析工作，实现无人船的自动化水质采样分析工作。例如，抵达第一个采样点后，启动第一个舵机，采集器抽取水样，之后启动驱动机构转动盘体，使盘体上携带有水样的针筒对准光谱分析装置水质检测点，无人船可通过图像采集装置传输水质图片。启动检测光源以及光谱接收分析器，光谱接收分析器可以为微型光谱分析仪，光谱分析仪分析完成后将初始水质数据传至处理器，再通过无线通信装置发送至地面远程数据站。完成一次采样和检测后再次启动无人船，前往下一个水质采样点。本实用新型将水源采样与水质光谱分析相结合，便携式光谱分析仪的应用使该船本身也做到了便携，无人船得到采样点数据后即为智能化全自动处理，无需人为操控，省时省力，水样采集装置的针筒式结构可以保证光谱分析水样的新鲜度，同时极大的方便检测人员清洗。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的装置解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的部件进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的部件组合成一个部件，以及此外可以把它们分成多个子部件。除了这样的特征中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何装置的所有部件进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以它们的组合实现。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本实用新型可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中，这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。