一種無人水樣採樣艇的製作方法

2023-08-03 14:39:16

專利名稱：一種無人水樣採樣艇的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可以在水面上自由航行的水質採樣設備，具有智能和自動採集水樣的功能，具體地說是一種無人水樣採樣艇。
背景技術：
我國的水環境監測主要依靠兩部分，一是水質在線監測技術；二是現場採樣實驗室分析實驗技術，根據監測目的不同，對於採樣實驗室分析來說，需要大量的周期性定點現場採樣，由於水環境的採樣環境多樣，造成人工採樣不方便，或者具有危險性。其中，傳統的方法是使用人工駕駛的採樣船進行採樣，但是該種採樣的方式較為落後，成本高且效率低。 近年來出現一種無人採樣船，通過採用無線智能控制或衛星定位系統進行自動的採樣作業，例如中國專利200910107500中公布的一種可遠程遙控自導航採樣分析裝置，就是一種智能的採樣設備，它包括船體、無線通信模塊、採樣分析模塊、環境傳感器模塊、遠程監控平臺、自導航系統和控制模塊，可以進行多用途的水質採樣和分析。但是他所公布的採樣船結構設計不夠合理，在使用的過程中會出現運輸、攜帶、下水不方便的問題，採集水樣不準確。

實用新型內容為解決人工現場採樣對採樣環境的適用、安全和採樣的規範化問題，本實用新型提供一種可攜式的無人水樣採樣艇，優化船體結構，根據國家實驗室質控管理規定的採樣規範，設計無線遙控採樣艇，對不方便人工到達或者危險的地方，實現標準化採集水樣的目的。本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是一種無人水樣採樣艇，其特徵是，包括船體，所述船體由前艙和後艙組合而成，且所述前艙和後艙之間可摺疊，所述前艙和後艙之間鉸接連接，兩艙具有摺疊和展開兩種相對狀態，且在兩者之間設有可以使兩者保持在摺疊狀態和展開狀態的鎖緊機構；所述前艙重量小於後艙重量，使船體在水中時船體與水平面成一定的夾角；所述船體上載有，動力系統，所述動力系統包括布置在船體兩側的輪子，所述輪子分別由單獨的電機控制，所述輪子上設有槳葉構造；所述輪子具有淺灘行走和水中划行的雙重作用；取樣系統，所述取樣系統包括採樣管收放裝置、水樣分配及留樣裝置。進一步地，所述採樣管收放裝置安裝在後艙中，所述採樣管收放裝置包括採樣泵、 採樣管、收放輪，三通件和採樣管定位浮子，所述採樣管下端通過掛鈎連接一配重坨，所述採樣管纏繞在由電機驅動的收放輪上，所述三通件的三個接口分別連接採樣管、排水閥和留樣總管閥門，且在所述採樣管和三通件之間的管路上接入一採樣泵；所述採樣管定位浮子軟連接在船身上，採樣管定位浮子上安裝具有監測採樣管下潛深度的儀器；所述水樣分配及儲藏裝置安裝在前艙中，所述水樣分配及留樣裝置包括留樣總管、留樣瓶、放水閥；所述留樣總管隨船體處於傾斜狀態，若干所述留樣瓶分別並列的連接
3到留樣總管上，且在所述留樣瓶和留樣總管之間設有電磁閥門，所述留樣總管的一端連接到三通件的留樣總管閥門，另一端通過放水閥貫通到前艙的艙外。還包括安裝在船身尾部的方向舵，所述方向舵可向上摺疊。所述留樣總管上還設有支管，所述支管內插入可以檢測水質的檢測元件，所述檢測元件為PH計檢測元件、溶解氧檢測元件、鹽度檢測元件、COD檢測元件、氨氮檢測元件中的一種或幾種，實現實時檢測。所述船體上還載有無線電通信模塊和自動控制模塊。在所述船身上還設有數據採集分析及信號發射儀器。所述採樣管外套置具有保護作用的蛇皮管，在採樣管與蛇皮管之間，在每間隔一定距離設置射頻標記，採樣水位定位浮子可以對採樣管上的射頻標記進行記錄。所述留樣瓶上還設有一個排氣口，所述排氣口上設置具有止水的單向閥。所述的採樣管定位浮子包括浮子和安裝在浮子上的射頻閱讀器。在水中時船身與水平面形成10度至60度夾角。本實用新型的有益效果是本實用新型通過無線遙控的自動採樣艇技術，採用可摺疊方式的艦艇樣式，將艦艇和自動無線自動控制結合起來，運輸和搬運方便輕捷，實現了在非惡劣採樣環境中的規範採樣，減少了採樣樣品的不合格性，增加了現場採樣工作人員操作的安全性，提高了工作效率和實驗室質控的樣品質量。尤其是，1、獨特的摺疊式船身設計，便於攜帶和搬運；2、配合自動導航、單片機控制，是一種智能的設備，可以自動的完成定點採樣的工作；3、獨特的傾斜船身設計，配合船尾的輪子可以有效的提高無人船的適應能力；4、採樣管收放裝置，配合自動測量裝置，可以高效精確的實現一定深層的水樣的採集，且每次採樣之前都會排空管中的幹擾水，樣品符合國家標準要求，質量高；5、獨特的採集瓶管道設計，可以方便收集採樣水和防止水樣流出；6、還可以在艇身上安裝其他測量裝置、傳感器等，提高綜合性能；7、採樣泵設置在船艙內，避免了採樣泵的振動擾動水體，影響採樣樣本。

圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為取水管路結構示意圖；圖3為留樣瓶結構示意圖；圖4為採樣管定位浮子結構示意圖；圖5為採樣管結構示意圖；圖6為船體的尾部示意圖。11前艙，12後艙，13鉸接連接，21輪子，22方向舵，31採樣泵，32採樣管，33三通件，331排水閥，332留樣總管閥門，34收放輪，35採樣水位定位浮子，36蛇皮管，37射頻標記，38射頻閱讀器，41留樣總管，42留樣瓶，421排氣口，43放水閥，44電磁閥門，5檢測元件，6配重坨，8電池組，9水平面。
具體實施方式
如圖1 圖6所示，一種無人水樣採樣艇，包括船體和安裝在船體上的自控模塊、取樣系統、動力系統和電池組8。船體，船體設計獨特，由前艙11和後艙12組合而成，且前艙11和後艙12分別為獨立的密封船艙，兩艙之間可摺疊的鉸接連接13在一起，鉸接點處於上部。鉸接點既可以為一個鉸軸，也可以為連杆機構，可實現摺疊功能即可。前艙11摺疊180度後和後艙12成為一體，兩艙具有摺疊和展開兩種相對狀態。展開狀態為使用狀態，整體呈船型；摺疊狀態為攜帶狀態，便於運輸和攜帶。在兩艙之間設有可以保持在摺疊狀態和展開狀態的鎖緊機構， 鎖緊機構可以為卡扣或鎖緊銷，將兩艙鎖定，保持船體的穩定，也可以為其他結構形式的鎖緊機構，這是一般技術人員容易實施的。配備完畢後，為保證正常使用，前艙11重量必須小於後艙12重量，使其在水中時船身與水平面9成一定的夾角，這樣，船身後端的輪子才能發揮水中航行和自排水的功能，最佳的傾斜角度為10度至60度。船體上載有無線電通信模塊和自動控制模塊，這是自動控制部分，可以自動控制和運行的功能。該電路既可以設計在前艙或後艙中，根據情況具體分配。動力系統是船體前進或轉彎的組件，動力系統包括布置在船體後部兩側的輪子 21，輪子分別由單獨的電機控制，可以實現直線行走和轉彎的作用，輪子21的一側或兩側設有具有水中划行的槳葉構造，槳葉構造就是設置在輪子一側或輪軸上槳葉，用於撥動水體進行前進，所以既可以在淺水區域利用輪子行走，也可以在深水區利用輪子上的槳葉構造划行，實現一物兩用。為增加船體的機動性和靈活性，在後艙的尾部安裝一個方向舵22， 方向舵由單獨的電機驅動，可左右擺動，用於輔助轉向，同時，為便於攜帶，方向舵22可以向上摺疊，具體可以為鉸接加彈簧的結構，這是很容易實現的。取樣系統是採集水樣的主要部分，取樣系統包括泵及採樣管收放裝置、水樣分配及留樣裝置，泵及採樣管收放裝置用於採集水樣，並配備有採樣管入水深檢測裝置，水樣分配及留樣裝置以便於水樣的收集和管道的清洗為主要目的。泵及採樣管收放裝置安裝在後艙12中，泵及採樣管收放裝置包括採樣泵31、採樣管32、三通件33、收放輪34和採樣管定位浮子35。採樣管32為一軟膠管，採樣管32外套置具有保護作用的蛇皮管36，在採樣管與蛇皮管之間，在每間隔一定距離設置射頻標記 37，其餘電纜也布置在採樣管與蛇皮管之間，採樣水位定位浮子35上的射頻閱讀器38可以對採樣管上的射頻標記進行記錄。收放輪34內部的橫向預設一個通孔，通孔的兩個埠分別連接採樣管和採樣泵，並在通孔和採樣泵之間的管道上設有旋轉接頭，採樣泵的出水端連接到三通件33，三通件的另兩個閥門分別為排水閥331、留樣總管閥門332，分別用於排出幹擾水和保存留樣水。採樣管32纏繞在由電機驅動的收放輪上，所述採樣管32下端連接配重坨6，配重坨可以設計為組合式的多個，可以根據當地的水流情況選擇合適的進行配置。採樣管定位浮子通過繩索軟連接在船身上。採樣管定位浮子上安裝具有測採樣泵下潛深度的射頻閱讀器，射頻閱讀器市場有售。水樣分配及儲藏裝置安裝在前艙中，水樣分配及留樣裝置包括留樣總管41、留樣瓶42、放水閥43。船正常行駛時，留樣總管41處於傾斜狀態，才能保證水流的順利流淌。若干所述留樣瓶分別並列的連接到留樣總管41上，且在所述留樣瓶和留樣總管之間設有電磁閥門44，這樣通過控制電磁閥的啟閉就可以決定留樣的時機。留樣總管41的一端連接到採樣盤管的留樣總管閥門332，實現留樣水的無縫連接，留樣總管41另一端通過放水閥43 貫通到前艙11的艙外，這樣通過放水閥就可以實現排水和清洗管道的目的。為了實現實時檢測水質的目的，可以在留樣總管內插入需要的檢測元件5，用於檢測相關數據，所述的檢測元件可以為為PH計檢測元件、溶解氧檢測元件、鹽度檢測元件、 COD檢測元件、氨氮檢測元件中的一種或幾種。此處的留樣瓶是單獨設計的，留樣瓶42上蓋上有兩個孔，一個連接到留樣總管上，另一個為排氣口 421，排氣口上設置具有止水的單向閥，可以保證瓶內空氣的排除，當水滿時，排氣口自動封閉，防止水的濺出。為增加採樣船的綜合性能，還可以在船身上還設有數據採集儀器或其他電子儀
ο上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域相關技術人員對本實用新型的各種變形和改進，均應擴如本實用新型權利要求書所確定的保護範圍內。
權利要求1.一種無人水樣採樣艇，其特徵是，包括船體，所述船體由前艙和後艙組合而成，且所述前艙和後艙之間可摺疊，所述前艙和後艙之間鉸接連接，兩艙具有摺疊和展開兩種相對狀態，且在兩者之間設有可以使兩者保持在摺疊狀態和展開狀態的鎖緊機構；所述前艙重量小於後艙重量，使船體在水中時船體與水平面成一定的夾角；所述船體上載有，動力系統，所述動力系統包括布置在船體兩側的輪子，所述輪子分別由單獨的電機控制，所述輪子上設有槳葉構造；取樣系統，所述取樣系統包括採樣管收放裝置、水樣分配及留樣裝置。
2.根據權利要求1所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，所述採樣管收放裝置安裝在後艙中，所述採樣管收放裝置包括採樣泵、採樣管、收放輪，三通件和採樣管定位浮子，所述採樣管下端通過掛鈎連接一配重坨，所述採樣管纏繞在由電機驅動的收放輪上，所述三通件的三個接口分別連接採樣管、排水閥和留樣總管閥門，且在所述採樣管和三通件之間的管路上接入一採樣泵；所述採樣管定位浮子軟連接在船身上，採樣管定位浮子上安裝具有監測採樣管下潛深度的儀器；所述水樣分配及儲藏裝置安裝在前艙中，所述水樣分配及留樣裝置包括留樣總管、留樣瓶、放水閥；所述留樣總管隨船體處於傾斜狀態，若干所述留樣瓶分別並列的連接到留樣總管上，且在所述留樣瓶和留樣總管之間設有電磁閥門，所述留樣總管的一端連接到三通件的留樣總管閥門，另一端通過放水閥貫通到前艙的艙外。
3.根據權利要求2所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，還包括安裝在船身尾部的方向舵，所述方向舵可向上摺疊。
4.根據權利要求2所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，所述留樣總管上還設有支管，所述支管內插入可以檢測水質的檢測元件，所述檢測元件為PH計檢測元件、溶解氧檢測元件、鹽度檢測元件、COD檢測元件、氨氮檢測元件中的一種或幾種。
5.根據權利要求1或2所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，所述船體上還載有無線電通信模塊和自動控制模塊。
6.根據權利要求2所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，在所述船身上還設有數據採集分析及信號發射儀器。
7.根據權利要求2所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，所述採樣管外套置具有保護作用的蛇皮管，在採樣管與蛇皮管之間，在每間隔一定距離設置射頻標記，採樣水位定位浮子可以對採樣管上的射頻標記進行記錄。
8.根據權利要求2所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，所述留樣瓶上還設有一個排氣口，所述排氣口上設置具有止水的單向閥。
9.根據權利要求2所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，所述的採樣管定位浮子包括浮子和安裝在浮子上的射頻閱讀器。
10.根據權利要求1所述的一種無人水樣採樣艇，其特徵是，在水中時船身與水平面形成10度至60度夾角。
專利摘要本實用新型公開一種無人水樣採樣艇，是一種水質採樣設備。它包括船體，所述船體由前艙和後艙組合而成，且所述前艙和後艙之間可摺疊，所述前艙和後艙之間鉸接連接，兩艙具有摺疊和展開兩種相對狀態，且在兩者之間設有可以使兩者保持在摺疊狀態和展開狀態的鎖緊機構；所述前艙重量小於後艙重量，使船體在水中時船體與水平面成一定的夾角；所述船體上載有動力系統和取樣系統。本實用新型獨特的摺疊式船身設計，便於攜帶和搬運；獨特的傾斜船身設計，配合船尾的輪子可以有效的提高無人船的適應能力；採樣泵設置在船艙內，避免了採樣泵的振動擾動水體，影響採樣樣本。
文檔編號B63C11/52GK202213706SQ201120335170
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者俞少平 申請人:俞少平