本發(fā)明涉及水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于高原的水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在監(jiān)測(cè)高原湖泊水質(zhì)的過程中，監(jiān)測(cè)人員常常需要攜帶多種監(jiān)測(cè)工具，在各個(gè)湖泊之間輾轉(zhuǎn)，由于湖泊數(shù)量眾多，高原地區(qū)地形復(fù)雜，這極大的增加了監(jiān)測(cè)人員的工作量；

2、另外，監(jiān)測(cè)人員通常只能在岸邊選擇固定點(diǎn)位區(qū)域進(jìn)行水樣采集，無法對(duì)湖泊其他區(qū)域的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使得在水質(zhì)監(jiān)測(cè)的過程中無法獲得高原地區(qū)湖泊水域的全面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，致使水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差；現(xiàn)有的無人機(jī)技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)過程中，雖然能夠在一定程度上解決上述問題，但是現(xiàn)有的無人機(jī)取水樣過程，一般是在無人機(jī)的底部掛載一個(gè)取水桶，啟動(dòng)無人機(jī)前往指定區(qū)域進(jìn)行取水樣，將取水桶的水樣運(yùn)回岸邊或者拿回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，在這個(gè)過程中，無人機(jī)取水常常需要在各個(gè)待測(cè)區(qū)域和岸邊頻繁的往返，由于高原地區(qū)的溫度、濕度、光照等因素，致使被監(jiān)測(cè)的水樣發(fā)生蒸發(fā)、變質(zhì)等問題，從而無法獲得正確的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；此外，利用取水桶取水樣，取水桶常常只能取得湖泊或河流表面的水樣，無法對(duì)湖泊或河流內(nèi)指定深度的水體進(jìn)行取水樣操作，使得在高原地區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)的過程中，無法獲得較為全面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種用于高原的水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置及方法，用于解決在高原地區(qū)無人機(jī)需要在湖泊和岸邊進(jìn)行頻繁的往返，在此過程中可能會(huì)造成水樣的揮發(fā)、變質(zhì)等問題，以至于無法獲得水樣的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于高原的水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置，包括：無人機(jī)以及設(shè)置在無人機(jī)底面的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的底面間隔設(shè)置第一連接桿、第二連接桿；所述第一連接桿和第二連接桿的頂部與所述無人機(jī)固定連接；所述第一連接桿的側(cè)面上安裝第一滑軌組，所述第二連接桿的側(cè)面上安裝第二滑軌組；在所述第一連接桿和第二連接桿之間設(shè)有橫桿；

3、所述第一滑軌組與所述橫桿的一端滑動(dòng)配合，所述第二滑軌組與所述橫桿的另一端滑動(dòng)配合；所述豎桿與所述橫桿固定連接，且所述豎桿的設(shè)置方向與所述第一滑軌組、第二滑軌組的運(yùn)動(dòng)方向平行；

4、還包括：豎桿、旋轉(zhuǎn)座和安裝桿，所述安裝桿的一端設(shè)有第一取水裝置、以及用于調(diào)整第一取水裝置進(jìn)水口朝向的第一電機(jī)；安裝桿的另一端設(shè)有第二取水裝置、以及用于調(diào)整第二取水裝置進(jìn)水口朝向的第二電機(jī)；

5、所述豎桿的底部與所述旋轉(zhuǎn)座固定連接；所述旋轉(zhuǎn)座與所述安裝桿固定連接；所述旋轉(zhuǎn)座用于驅(qū)動(dòng)所述安裝桿繞輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述輸出軸垂直于豎桿的軸線；

6、所述第一取水裝置和第二取水裝置內(nèi)部設(shè)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊；

7、還包括：用于控制所述第一滑軌組、第二滑軌組、水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊、第一取水裝置和第二取水裝置的第一控制器。

8、在現(xiàn)有的無人機(jī)取水樣的過程中，一般是在無人機(jī)的底部掛載一個(gè)取水桶，啟動(dòng)無人機(jī)前往指定區(qū)域獲取水樣，然后將水桶的水樣運(yùn)回岸邊或者拿回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)；在該過程中，無人機(jī)取水常常需要在各個(gè)待測(cè)區(qū)域和岸邊頻繁的往返，由于高原地區(qū)的溫度、濕度、光照等因素，致使被監(jiān)測(cè)的水樣發(fā)生蒸發(fā)、變質(zhì)等問題；因此，本技術(shù)提出了一種用于高原的水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置，包括：在安裝桿的兩側(cè)設(shè)置的第一取水裝置和第二取水裝置，以及安裝在第一取水裝置和第二取水裝置內(nèi)部的水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊；將第一取水裝置和第二取水裝置浸入水中，讓水進(jìn)入第一取水裝置和第二取水裝置內(nèi)部，通過水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊對(duì)水樣進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸至第一控制器；該水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置能夠有效的杜絕現(xiàn)有技術(shù)中的因無人機(jī)的輸送而導(dǎo)致的水樣的變質(zhì)、揮發(fā)等問題，對(duì)水質(zhì)起到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的作用，提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；此外，現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)取水樣往往對(duì)待測(cè)區(qū)域只進(jìn)行一次取樣，在監(jiān)測(cè)過程中，水樣的取樣次數(shù)較少，可能會(huì)導(dǎo)致水樣的水質(zhì)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)偏差，該水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置中的第一取水裝置和第二取水裝置能夠?qū)ν淮郎y(cè)區(qū)域進(jìn)行兩次取樣，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)，能夠顯著的提升水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性以及準(zhǔn)確性；

9、另外，現(xiàn)有的無人機(jī)取水桶往往只能提取水層表面的水樣，無法對(duì)湖泊或者河流進(jìn)行指定深度的水樣提取，因此，本技術(shù)還包括：用于驅(qū)動(dòng)安裝桿轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)座，以及用于調(diào)整第一取水裝置進(jìn)水口朝向的第一電機(jī)、調(diào)整第二取水裝置進(jìn)水口朝向的第二電機(jī)；當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置完成了對(duì)水層表面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)過程后，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)座，旋轉(zhuǎn)座內(nèi)的輸出軸帶動(dòng)安裝桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使得安裝桿與豎桿，在豎直方向上具有高度差，此時(shí)，第一取水裝置位于安裝桿的底部，第二取水裝置位于安裝桿的頂部；同時(shí)，第一取水裝置和第二取水裝置的進(jìn)水口開口豎直向上；將第一取水裝置和第二取水裝置一次浸入水中，且第一取水裝置和第二取水裝置的進(jìn)水口位于水面之下；然后水流進(jìn)入第一取水裝置和第二取水裝置內(nèi)，監(jiān)測(cè)第一取水裝置和第二取水裝置內(nèi)水樣的水質(zhì)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果輸送至第一控制器；本技術(shù)提供的一種用于高原的水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置能夠?qū)Ω咴牡貐^(qū)的河流或者湖泊進(jìn)行水層表面的水樣提取并監(jiān)測(cè)，還能對(duì)指定深度下的河流或者湖泊進(jìn)行水樣的提取并監(jiān)測(cè)，使得對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行較為全面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，使得水質(zhì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性、有效性和全面性。

10、進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括：固定基座以及工字型旋轉(zhuǎn)部，所述固定基座的頂部設(shè)有第一空腔，所述第一空腔內(nèi)安裝第三電機(jī)，且所述第三電機(jī)的輸出軸上設(shè)置第一斜齒輪；

11、所述固定基座的底部設(shè)有第二空腔；所述工字型旋轉(zhuǎn)部的頂部放置在第二空腔內(nèi)；

12、所述第二空腔的開口處安裝用于支撐所述工字型旋轉(zhuǎn)部頂部的限位板；在所述第二空腔的內(nèi)部，所述限位板的頂面上設(shè)有滾珠，所述滾珠與位于第二空腔內(nèi)的所述工字型旋轉(zhuǎn)部接觸；

13、所述第一空腔和第二空腔通過第二通孔相互連通；在所述第二通孔內(nèi)沿軸向方向設(shè)有傳動(dòng)軸，所述傳動(dòng)軸的一端與所述工字型旋轉(zhuǎn)部的頂面固定連接，另一端固定安裝第二斜齒輪；所述第二斜齒輪與所述第一斜齒輪嚙合傳動(dòng)；

14、所述第三電機(jī)與第一控制器信號(hào)連接。

15、在對(duì)高原地區(qū)的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，湖泊或者河流的水面常常漂浮著一些固體懸浮物，以至于在無人機(jī)取水樣的過程中，安裝桿常常觸碰到這些固定懸浮物，致使安裝桿以及安裝桿兩端的第一取水裝置和第二取水裝置因觸碰到這些固體漂浮物而受到損壞，因此，在無人的底部設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，啟動(dòng)第三電機(jī)，使得第一斜齒輪傳動(dòng)至第二斜齒輪，從而帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)工字型旋轉(zhuǎn)部轉(zhuǎn)動(dòng)，使得第一連接桿和第二連接桿帶動(dòng)位于其下方的安裝桿轉(zhuǎn)動(dòng)，有利于安裝桿能夠繞過固體漂浮物，防止這些固體漂浮物對(duì)第一取水裝置和第二取水裝置進(jìn)行破壞，同時(shí)還是對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)起到干擾作用。

16、進(jìn)一步地，所述第一取水裝置包括：用于夾持罐體的夾持部，所述夾持部包括：第三連接桿，所述第三連接桿的一端固定連接固定部，且所述固定部連接所述第三連接桿的表面；另一端設(shè)有活動(dòng)部，所述活動(dòng)部和所述第三連接桿通過第三滑軌組連接；還包括：用于驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)部在所述第三滑軌組上做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第一電動(dòng)推桿；

17、所述第一電機(jī)的輸出軸穿過所述安裝桿與所述第三連接桿固定連接。

18、通過采用上述技術(shù)方案，利用固定部和活動(dòng)部夾持罐體，使得罐體能夠?qū)椿蚝恿鞯乃畬颖砻孢M(jìn)行取水樣，還能對(duì)指定深度下的河流或者湖泊進(jìn)行水樣提取，由水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊對(duì)水樣在水中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將水樣運(yùn)回岸邊由實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行再次監(jiān)測(cè)，提高水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的全面性。

19、進(jìn)一步地，所述第一取水裝置還包括：相互配合的罐體和罐蓋，所述罐體的內(nèi)部設(shè)有與罐體內(nèi)壁連接的支撐板，所述支撐板頂部設(shè)有第二電動(dòng)推桿，所述第二電動(dòng)推桿的頂部與所述罐蓋固定連接；

20、還包括：用于控制第二電動(dòng)推桿實(shí)現(xiàn)所述罐蓋在罐體上開合的第二控制器；

21、在所述罐體的進(jìn)水口處設(shè)有用于過濾雜質(zhì)的濾網(wǎng)；所述罐蓋上設(shè)有用于流通水流的電動(dòng)閥門；所述電動(dòng)閥門與所述第一控制器信號(hào)連接；

22、所述水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊安裝在所述罐體的底部；

23、所述第二控制器與所述第一控制器信號(hào)連接。

24、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)罐體浸入水體中時(shí)，由于罐體在水中受到壓強(qiáng)，致使與罐體配合罐蓋難以打開，因此，在罐蓋上設(shè)有一個(gè)電動(dòng)閥門，打開電動(dòng)閥門有利于讓外部水流先浸入罐體內(nèi)部，有利于平衡罐體內(nèi)外部的壓強(qiáng)差；然后，第二電動(dòng)推桿伸展，打開罐體頂部的罐蓋，讓水進(jìn)入罐體內(nèi)部，同時(shí)，進(jìn)入罐體內(nèi)部水流中可能存在一些雜質(zhì)或者生物，為避免該類雜質(zhì)或者生物進(jìn)入罐體內(nèi)，因此，在罐體的開口處設(shè)有濾網(wǎng)，保證水流水質(zhì)的純凈，同時(shí)防止雜質(zhì)附著在水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊上，對(duì)水樣的水質(zhì)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)偏差。

25、進(jìn)一步地，所述水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊包括以下任意一種或多種：溶解氧監(jiān)測(cè)探頭、酸堿度監(jiān)測(cè)探頭、溫度監(jiān)測(cè)探頭和渾濁度監(jiān)測(cè)探頭。

26、進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)座包括：第一連接塊，以及設(shè)置在第一連接塊側(cè)面的第二連接塊；第一安裝孔沿豎直方向設(shè)置在第一連接塊的頂部；所述第一連接塊的底部設(shè)有貫通的第一通孔；所述第四電機(jī)的輸出軸穿過所述第一通孔，且所述輸出軸的端部與所述第二連接塊固定連接；所述第二連接塊設(shè)有用于安裝安裝桿的第二安裝孔；

27、所述第四電機(jī)與所述第一控制器信號(hào)連接。

28、通過采用上述技術(shù)方案，啟動(dòng)第四電機(jī)，輸出軸帶動(dòng)第二連接塊轉(zhuǎn)動(dòng)，由于安裝桿與第二連接塊固定連接，使得安裝桿隨著輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)座使得安裝桿兩端的第一取水裝置和第二取水裝置能夠?qū)椿蛘吆恿魉畬颖砻娴乃|(zhì)進(jìn)行取水樣并監(jiān)測(cè)，還能夠?qū)χ付ㄉ疃鹊暮椿蛘吆恿鬟M(jìn)行取水樣并監(jiān)測(cè)。

29、進(jìn)一步地，還包括：用于對(duì)安裝桿進(jìn)行限位的限位組件，所述限位組件包括：第三滑軌、u型限位部，所述第三滑軌固定設(shè)置在所述豎桿的兩側(cè)，所述u型限位部的內(nèi)壁與所述第三滑軌滑動(dòng)配合；所述第三滑軌的軸線與輸出軸的軸線平行且共面；

30、還包括：用于驅(qū)動(dòng)u型限位部在所述第三滑軌上做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第三電動(dòng)推桿。

31、通過采用上述技術(shù)方案，由旋轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)安裝桿至豎直狀態(tài)時(shí)，由于監(jiān)測(cè)區(qū)域河流或者湖泊的水面晃動(dòng)，可能造成安裝桿承受過多的負(fù)載，因此，利用u型限位部對(duì)安裝桿進(jìn)行保護(hù)，防止其承受過大負(fù)載。

32、進(jìn)一步地，在所述無人機(jī)的兩側(cè)設(shè)有向下延伸的支撐桿，所述支撐桿的頂端與所述無人機(jī)固定連接、底端與所述懸浮模塊連接。

33、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)無人機(jī)距離河流或者湖泊的水面較近時(shí)，且河流或者湖泊水面有風(fēng)浪，可能致使無人機(jī)掉進(jìn)水里，而懸浮模塊能夠?qū)o人機(jī)在水面上起到支撐作用，防止掉落進(jìn)水里。

34、進(jìn)一步地，所述裝置還包括：用于對(duì)水體進(jìn)行圖像獲取的圖像獲取設(shè)備、以及與圖像獲取設(shè)備信號(hào)連接的第一控制器。

35、進(jìn)一步地，包括：

36、s1、無人機(jī)前往待監(jiān)測(cè)水域；

37、s2、到達(dá)指定水域后，橫桿向下運(yùn)動(dòng)，第一取水裝置和第二取水裝置浸入水中；打開第一取水裝置和第二取水裝置的進(jìn)水口，使得水進(jìn)入第一取水裝置和第二取水裝置中；監(jiān)測(cè)第一取水裝置和第二取水裝置內(nèi)的水質(zhì)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果輸送至第一控制器；

38、s3、橫桿向上運(yùn)動(dòng)，提升第一取水裝置、第二取水裝置的高度，使得第一取水裝置和第二取水裝置露出水面；第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一取水裝置、第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二取水裝置，使得第一取水裝置和第二取水裝置中的進(jìn)水口開口朝下，排出第一取水裝置和第二取水裝置中水樣，然后復(fù)原第一取水裝置、第二取水裝置進(jìn)水口開口向上；

39、s4、啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)座，旋轉(zhuǎn)座的輸出軸帶動(dòng)安裝桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使得第一取水裝置和第二取水裝置在豎直高度上呈現(xiàn)高度差；此時(shí)，在豎直方向上，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一取水裝置、第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二取水裝置，使得第一取水裝置和第二取水裝置的進(jìn)水口向上；

40、s5、降低無人機(jī)的豎直高度，橫桿向下運(yùn)動(dòng)，將第一取水裝置浸入水中，使得第一取水裝取得第一指定深度的水樣；此時(shí)，第二取水裝置在水面之上；然后，提升無人機(jī)的豎直高度，橫桿向上運(yùn)動(dòng)，使得第一取水裝置露出水面；啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)座，降低無人機(jī)的豎直高度，橫桿向下運(yùn)動(dòng)，使得第二取水裝置浸入水中，使得第二取水裝置取得第二指定深度下的水樣，此時(shí)第一取水裝置露出水面；最后，提升無人機(jī)的豎直高度，橫桿向上運(yùn)動(dòng)，使得第二取水裝置露出水面，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)座，使得第一取水裝置和第二取水裝置在豎直高度上無高度差；啟動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊，監(jiān)測(cè)第一取水裝置和第二取水裝置中水樣的水質(zhì)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸至第一控制器；

41、s6、第一電機(jī)調(diào)整第一取水裝置進(jìn)水口朝下、第二電機(jī)調(diào)整第二取水裝置進(jìn)水口朝下，排出內(nèi)部水樣；然后復(fù)原第一取水裝置和第二取水裝置的進(jìn)水口豎直向上。

42、本發(fā)明提供了一種用于高原的水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置及方法，至少具有以下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

43、1．在安裝桿的兩側(cè)設(shè)有第一取水裝置、第二取水裝置，以及用于驅(qū)動(dòng)安裝桿轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)座，還包括用于調(diào)整第一取水裝置進(jìn)水口開口的第一電機(jī)、調(diào)整第二取水裝置的第二電機(jī)，使得能夠?qū)Ω咴牡貐^(qū)的河流或者湖泊進(jìn)行水層表面的水樣提取并監(jiān)測(cè)，還能對(duì)指定深度下的河流或者湖泊進(jìn)行水樣的提取并監(jiān)測(cè)，使得對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行較為全面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，使得水質(zhì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性、有效性和全面性；

44、2．在第一連接桿的側(cè)面安裝第一滑軌、第二連接桿的側(cè)面安裝第二滑軌，且橫桿的一端與第一滑軌滑動(dòng)配合，另一端與第二滑軌滑動(dòng)配合，另外，豎桿的一端與橫桿固定連接，另一端與旋轉(zhuǎn)座固定連接，使得第一取水裝置和第二取水裝置能夠?qū)恿骰蛘吆催M(jìn)行不同深度下的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，對(duì)同一待測(cè)區(qū)域，該結(jié)構(gòu)提升了水質(zhì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)的全面性；

45、3．利用夾持部夾持罐體，利用罐體取水樣，并在罐體內(nèi)對(duì)水樣進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，同時(shí)還可以將水樣運(yùn)回岸邊通過監(jiān)測(cè)人員對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，避免水質(zhì)監(jiān)測(cè)中數(shù)據(jù)的偏差，使得結(jié)果更具有說服力；

46、4．在無人機(jī)的兩側(cè)設(shè)有向下延伸的支撐桿，在支撐桿的底部連接懸浮模塊，對(duì)無人機(jī)在水面上起到支撐作用，防止無人機(jī)掉落進(jìn)水里。