本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境，具體是一種基于生態(tài)環(huán)境指數(shù)測評的濕地樣品取樣裝置。

背景技術(shù)：

1、濕地是指地表有水或土壤濕潤程度處于一定范圍內(nèi)的地帶。濕地作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在維持生物多樣性、凈化水源、調(diào)控氣候等方面發(fā)揮著重要的生態(tài)功能，在濕地研究領(lǐng)域，濕地生態(tài)環(huán)境指數(shù)的研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。濕地資源比較豐富地區(qū)，擁有河流、沼澤、湖泊、庫塘等多種類型，因此濕地生態(tài)環(huán)境指數(shù)不容忽視。長期以來，濕地遭到人們過度開發(fā)和破壞，濕地面積和生態(tài)功能迅速下降，許多濕地面臨退化威脅，濕地生態(tài)環(huán)境指數(shù)測評可以準(zhǔn)確掌握濕地資源的現(xiàn)狀及其動態(tài)變化，為濕地保護(hù)、管理和科學(xué)研究提供及時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。為更好地保護(hù)沼澤濕地，獲取水文信息尤為重要，由此出現(xiàn)了多種形式的濕地信息取樣裝置。

2、現(xiàn)有的濕地樣品取樣裝置多數(shù)為采用人工取樣，這類取樣方式常常需要借助多種工具，取樣效率較低，濕地環(huán)境影響因素較多，操作人員操作不當(dāng)時，容易導(dǎo)致對取樣樣品不夠精確。且濕地范圍較廣，當(dāng)通訊設(shè)備沒電時迷失信號，可能導(dǎo)致操作人員失聯(lián)，存在一定的危險性。而使用無人機(jī)方式進(jìn)行取樣的裝置，在濕地環(huán)境中存在多種生態(tài)植物，無人機(jī)在低空進(jìn)行取樣時，植物根莖容易纏繞在無人機(jī)螺旋槳葉片上，導(dǎo)致無人機(jī)無法飛行而掉入濕地環(huán)境中損壞；設(shè)置有破碎裝置的無人機(jī)對植物進(jìn)行切除的裝置，容易導(dǎo)致對生態(tài)環(huán)境的破壞，從而影響濕地生態(tài)環(huán)境，由此有必要提出一種取樣效率較高且不會對環(huán)境進(jìn)行破壞的生態(tài)環(huán)境指數(shù)測評的濕地樣品取樣裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述對植物進(jìn)行切除的無人機(jī)裝置容易導(dǎo)致對生態(tài)環(huán)境造成破壞的問題，本發(fā)明的目的是提高一種基于生態(tài)環(huán)境指數(shù)測評的濕地樣品取樣裝置，通過設(shè)有的保護(hù)組件在遇植物遮擋時，將植物分散開，不對植物進(jìn)行切除，降低對濕地環(huán)境指數(shù)的干擾和破壞。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于生態(tài)環(huán)境指數(shù)測評的濕地樣品取樣裝置，包括基座，基座沿其周向固定連接有若干機(jī)臂，機(jī)臂另一端固定連接有驅(qū)動組件，驅(qū)動組件用于驅(qū)動裝置在空中飛行，基座底部外側(cè)固定連接有連接桿，連接桿為中空桿，連接桿另一端設(shè)有采集組件，采集組件用于采集濕地樣品，采集組件位于中空桿內(nèi)部上下移動，連接桿外側(cè)設(shè)有保護(hù)組件，保護(hù)組件用于裝置在遇到遮擋物時將遮擋物分離，提供裝置在濕地環(huán)境中的保護(hù)。

3、基礎(chǔ)方案的原理是：當(dāng)需進(jìn)行濕地環(huán)境樣品取樣時，首先通過驅(qū)動組件帶動此裝置在空中任意飛行。到達(dá)需取樣位置后，由于濕地環(huán)境植物生長茂盛，當(dāng)遇到有植物遮擋時，通過保護(hù)組件處于打開狀態(tài)，將生長在一堆的植物分開，并保持穩(wěn)定；利用采集組件，對濕地樣本進(jìn)行采集，可分別采集水質(zhì)樣本和土質(zhì)樣本。樣本采集完成后，收起保護(hù)組件，利于裝置快速的飛行，再收回此裝置，完成對樣本的采集工作，使此裝置在采集樣本工作時，不損壞植物，對濕地生態(tài)環(huán)境相對友好。

4、基礎(chǔ)方案的有益效果是：1、與現(xiàn)有技術(shù)中需人工操作裝置相比，此裝置采用無人機(jī)實現(xiàn)快速飛行，能覆蓋較廣的濕地環(huán)境，在短時間內(nèi)完成大量采樣點樣本，顯著的提高采樣效率。濕地環(huán)境復(fù)雜多變，可能存在沼澤、深水、有毒植物等危險因素，對操作人員構(gòu)成一定的危險，無人機(jī)能到達(dá)人力難以進(jìn)入的濕地深處或危險區(qū)域，如沼澤、灘涂等，為獲取更全面的濕地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)提供依據(jù)，具有高安全性的優(yōu)勢，避免人工操作失誤而出現(xiàn)意外事故。

5、2、與現(xiàn)有技術(shù)中無人機(jī)取樣時對植物進(jìn)行切除裝置相比，此裝置設(shè)有的保護(hù)組件，在遇植物遮擋時，將植物分散開，不會破壞生態(tài)環(huán)境，降低對濕地環(huán)境指數(shù)的干擾和破壞，對維護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性具有積極作用。無人機(jī)在進(jìn)行低空取樣時，可能會被泥水、沼氣等濺撒在機(jī)器表面，從而導(dǎo)致對金屬元件的腐蝕，保護(hù)組件能避免此類情況出現(xiàn)，進(jìn)一步提高裝置在濕地環(huán)境取樣的安全性。

6、進(jìn)一步，驅(qū)動組件包括驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)電連接有電池，電池位于基座內(nèi)部，驅(qū)動電機(jī)信號連接有控制器，驅(qū)動電機(jī)輸出軸同軸固定連接有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固定連接有若干螺旋槳。

7、基礎(chǔ)方案的有益效果是：通過驅(qū)動電機(jī)控制螺旋槳旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)空氣流過這種螺旋槳翼型葉片時，就會產(chǎn)生升力，當(dāng)螺旋槳轉(zhuǎn)速越來越快時，升力就會變大，其自身重力也就會慢慢被抵消掉，直到升力大于重力，此裝置就會上升起來。當(dāng)達(dá)到一定高度時，同時降低螺旋槳的轉(zhuǎn)速，直到升力和重力完全平衡時，此裝置就會在空中懸停。當(dāng)提高部分螺旋槳轉(zhuǎn)速，同時降低另一部分螺旋槳轉(zhuǎn)速，會使得裝置兩側(cè)的升力大小不同，裝置的姿態(tài)就會向一方傾斜，傾斜時在水平方向產(chǎn)生了一個分力，這個分力就讓此裝置有了水平方向上的加速度，從而使得裝置任意方向移動。通過控制器實現(xiàn)此裝置的遠(yuǎn)程操控，快速準(zhǔn)確地到達(dá)任意位置取樣，減少人力成本的投入，為濕地環(huán)境取樣提供更多的便捷性。

8、進(jìn)一步，采集組件包括電動伸縮桿和采集筒，采集筒可拆卸連接于連接桿底部，采集筒頂部開有開口，開口與中空桿連通，電動伸縮桿頂部固定連接于中空桿內(nèi)壁，電動伸縮桿伸縮軸位于中空桿內(nèi)部上下移動，伸縮軸另一端與采集筒可拆卸連接，電動伸縮桿與控制器信號連接。

9、基礎(chǔ)方案的有益效果是：當(dāng)需進(jìn)行采集工作時，因為采集筒可拆卸連接于連接桿底部，采集筒頂部開有開口，所以能通過控制器控制電動伸縮桿，把采集筒往需采集樣本位置延伸，到達(dá)取樣位置后，通過重力作用，樣本會掉入采集筒內(nèi)，再由控制器把電動伸縮桿往回收，使采集筒與連接桿契合，完成對樣本的采集工作。實現(xiàn)對樣本快速精確的采集，提高采集效率，為后續(xù)濕地生態(tài)研究提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

10、進(jìn)一步，保護(hù)組件包括套筒，套筒套設(shè)于連接桿外側(cè)，連接桿外側(cè)固定連接有滑塊，套筒內(nèi)壁開有與滑塊對應(yīng)的滑槽，套筒在滑槽內(nèi)與滑塊連接桿滑動配合，套筒內(nèi)設(shè)有運動件，運動件用于提供套筒在連接桿外側(cè)上下移動的驅(qū)動力，套筒沿其周向鉸接有若干連接軸，連接軸另一端鉸接有支架，支架遠(yuǎn)離基座一端鉸接于連接桿外側(cè)，相鄰支架之間固定連接有柔性材料。

11、基礎(chǔ)方案的有益效果是：濕地水分含量大，土壤潮濕，生長有多種多樣的植物，當(dāng)進(jìn)行采集工作遇到植物遮擋時，利用保護(hù)組件可對裝置進(jìn)行保護(hù)。通過套筒設(shè)有的運動件實現(xiàn)套筒在連接桿外側(cè)上下移動，因為套筒與連接軸鉸接，連接軸與支架鉸接，支架與連接桿鉸接，所以在套筒向下移動時，能把支架向外撐開，相反支架向上移動時能把支架向內(nèi)收縮，撐開時通過支架之間的柔性材料，形成一道保護(hù)屏障，將濕地中植物分散開。避免植物根莖枝葉纏繞到螺旋槳葉片上而導(dǎo)致無法飛行，甚至掉入到濕地中而損壞；同時也能保護(hù)濕地環(huán)境，避免對濕地生態(tài)植物造成破壞；另一方面保護(hù)組件形成的屏障也能對濕地中泥水和沼氣進(jìn)行隔絕，避免無人機(jī)電器金屬元件的銹蝕或損壞。采樣完成后合攏支架，便于無人機(jī)在空中的飛機(jī)，保障取樣工作順利完成，提高濕地環(huán)境取樣效率。

12、進(jìn)一步，運動件包括齒輪、齒條和步進(jìn)電機(jī)，齒輪和齒條相互嚙合，齒條固定連接于連接桿外側(cè)，套筒內(nèi)開有空腔，步進(jìn)電機(jī)與控制器信號連接，步進(jìn)電機(jī)固定連接于空腔內(nèi)壁，步進(jìn)電機(jī)輸出軸與齒輪同軸固定連接，齒條與空腔滑動配合，齒條兩端均固定連接有限位塊。

13、基礎(chǔ)方案的有益效果是：當(dāng)保護(hù)組件需打開支架時，通過控制器控制步進(jìn)電機(jī)啟動，步進(jìn)電機(jī)帶動齒輪順時針轉(zhuǎn)動時，由于步進(jìn)電機(jī)固定連接于套筒空腔內(nèi)壁，所以能實現(xiàn)套筒在連接桿上向下移動，套筒向下移動時打開支架，相反則通過控制器能控制套筒向上移動；限位塊用于限定套筒移動距離，避免套筒滑動到連接桿外側(cè)。通過控制器就能實現(xiàn)支架的開合，提供遠(yuǎn)程操控的便捷性，保障取樣裝置穩(wěn)定運行，進(jìn)一步提升取樣裝置在濕地環(huán)境取樣的工作效率。

14、進(jìn)一步，連接桿外側(cè)靠近基座位置環(huán)設(shè)有若干支撐桿，支撐桿兩端分別與基座和連接桿外側(cè)固定連接，支撐桿用于提供連接桿與基座的支撐。

15、基礎(chǔ)方案的有益效果是：連接桿上設(shè)有較多組件，增加了裝置的重量，通過支撐桿能提供連接桿穩(wěn)定的支撐，在進(jìn)行濕地取樣時，確保無人機(jī)穩(wěn)定的懸?；虻退亠w行，減小因無人機(jī)晃動而導(dǎo)致的取樣誤差，進(jìn)一步提高取樣效率。

16、進(jìn)一步，基座內(nèi)部設(shè)有攝像頭，基座外側(cè)開有供攝像頭拍攝的開口，攝像頭與控制器信號連接。

17、基礎(chǔ)方案的有益效果是：攝像頭為裝置提供視覺支撐，使操控者在操控?zé)o人機(jī)時，遇見障礙物好及時躲避，通過圖像識別技術(shù)，提高飛行路線的精確性，進(jìn)一步提高裝置的安全性和遠(yuǎn)程操控的便捷性；也能獲取高分辨率圖像，輔助識別濕地植被，對濕地生態(tài)生物多樣性進(jìn)行檢測，為濕地生態(tài)研究提供依據(jù)。

18、進(jìn)一步，攝像頭開口連接處設(shè)有密封膠圈，密封膠圈用于阻擋外界水分進(jìn)入基座內(nèi)部。

19、基礎(chǔ)方案的有益效果是：濕地環(huán)境泥水、沼氣較多，密封膠圈能夠有效防止水分、泥沙和其他雜質(zhì)進(jìn)入無人機(jī)內(nèi)部，從而保護(hù)電路、電機(jī)和其他關(guān)鍵部件免受損壞，增強無人機(jī)的氣密性和水密性，有效防止外部環(huán)境的侵蝕，使其在濕地等潮濕環(huán)境中更加穩(wěn)定和安全地運行，從而延長無人機(jī)使用壽命。

20、進(jìn)一步，基座內(nèi)部設(shè)有g(shù)ps定位器，gps定位器與控制器信號連接。

21、基礎(chǔ)方案的有益效果是：gps定位器為無人機(jī)提供精確的定位信息，為裝置提供導(dǎo)航，避免偏離目標(biāo)區(qū)域，從而提高取樣精度，實時監(jiān)測無人機(jī)的位置和飛行軌跡，對已采樣位置進(jìn)行標(biāo)記，避免重復(fù)采樣，進(jìn)一步提高此裝置取樣的工作效率，當(dāng)裝置沒電或失去控制時，通過gps定位器能被找到，也提高了裝置的安全性。

22、進(jìn)一步，采集筒底部固定連接有鉆頭，鉆頭為圓錐形。

23、基礎(chǔ)方案的有益效果是：在進(jìn)行土質(zhì)采樣時，鉆頭能高效的鉆入濕地底泥或土壤，能快速取得所需樣本，精確鉆取特定深度樣本，能采取到濕地不同深度的土質(zhì)、水分和微生物等生態(tài)環(huán)境樣本，有助于科研人員獲取更具代表性的數(shù)據(jù)，從而提高濕地生態(tài)研究的準(zhǔn)確性。