一種適應惡劣水域環境的水質採樣機器船的製作方法

2023-05-11 13:30:21 1

本實用新型涉及水質監測技術設備領域，具體是指一種適應惡劣水域環境的水質採樣機器船。

背景技術：

江河、湖泊水質監測是地表水環境保護的重要內容，監測數據是反應水質汙染程度的重要依據，監測數據的準確性對所採取的環境保護措施有重要影響。在江河、湖泊等地表水體的水質監測中，地表水體離岸監測一直是困擾環境監測部門的難題。

傳統水質採樣的方法主要為兩種，一種是使用大型船，這類船隻雖然功能全面，對抗惡劣水域環境的能力較強，但價格昂貴，需要大量的專業人才操作及維護，而且這類船隻一般都使用燃油動力，本身對水質有一定的汙染。並且大船開動時對水面攪動很大，影響水樣的真實性。另一種是工作人員划船到規定地方採樣，這種方式取樣較慢，工作量也較大，遇到較惡劣的水域環境，甚至給工作人員帶來危險。

隨著科技的發展，現已有採用水質採樣機器船進行自動水質採樣，大大提高了採樣效率，同時也將不會對工作人造成危險，但是現有的水質採樣機器船多為小型船，應付惡劣環境的能力低下，一般只能選擇水面平靜，天氣溫和的情況，才能進行水質的採樣，這樣既有很大的局限性，如果遇到惡劣水域，或者惡劣天氣，水質採樣機器船容易發生側翻、沉沒。而且現有水質採樣機器船為了保證水面運行的平穩性，增加了太多的附屬設備，以保證其穩定性，如船體姿態系統等，增加了製造成本，有些時候還需要工作人員進行遠程操控，十分不便，極大的限制了水質採樣機器船在水質監測領域的發展。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種無需增加穩定性設備，且能夠適應惡劣水域環境的水質採樣機器船。

本實用新型通過下述技術方案實現：一種適應惡劣水域環境的水質採樣機器船，包括控制設備室，所述控制設備室兩端各設有一個充氣浮輪，所述充氣浮輪內置有小型輪轂電機，所述小型輪轂電機通過空心連接杆與控制設備室相連，控制設備室兩側還設有對稱的儲水箱，控制設備室下部設有與其相連的採水裝置，採水裝置兩端各設有輸水管與儲水箱連接。

本技術方案的工作原理為，將機器船的外形改造成啞鈴形，即兩端為充氣浮輪，中間為控制設備室，並在充氣浮輪內設置小型輪轂電機。中間的控制設備室兩側還設有對稱的儲水箱，控制設備室下部設有與其相連的採水裝置，採水裝置兩端各設有輸水管與儲水箱連接。

中間的控制設備室實現對採水位置定位，水質採樣、控制命令接收以及驅動小型輪轂電機的等一系列功能的控制，節約該機器船的空間，並提升了穩定性，無需為機器船的平衡性而增設其他設備，由於本技術方案採用採用輪轂電機進行作為主要動力輸出，因此，中部的控制設備室不隨充氣浮輪轉動。

為了更好的實現本實用新型，進一步地，所述控制設備室內還安置有供電系統，以及分別與供電系統相連的通信系統、控制系統、GPS定位模塊，所述控制系統還分別與GPS定位模塊、通信系統相連；控制系統還分別通過數據線纜與採水裝置和小型輪轂電機相連，所述採水裝置通過供電線纜連接到供電系統，所述通信系統還與地面基站無線連接。控制系統通過通信系統接受地面基站的控制命令，通過控制兩個小型輪轂電機的運動狀態來控制運動軌跡，同時從系統GPS定位模塊確定所在位置，並通過通信系統將位置信息傳輸回地面基站，到達水質取樣位置時，控制系統控制採水裝置進行水質採樣，採水裝置向控制系統反饋水質採樣情況，所述供電系統為小型輪轂電機、通信系統、控制系統、GPS定位模塊以及採水裝置提供電力。

為了更好的實現本實用新型，進一步地，所述控制系統包括微處理器，以及分別與微處理器連接的動力驅動模塊、GPS定位模塊、通訊模塊以及採水裝置，所述驅動模塊與小型輪轂電機相連，通訊模塊與通信系統相連。

為了更好的實現本實用新型，進一步地，所述小型輪轂電機包括電機外殼和電機軸，所述電機軸貫穿在電機外殼中部，且電機軸通過法蘭盤與電機外殼固定，電機軸的兩端均設有與電機外殼固定連接的推力軸承；電機外殼內部設有逆變器，逆變器嵌插固定在電機軸上，所述逆變器內部安裝有金屬線芯，金屬線芯與電機軸內部通入的電機電纜相連，所述電機電纜通過空心連接杆與控制設備室相連。

為了更好的實現本實用新型，進一步地，所述小型輪轂電機的電機外殼內還設有強制送風裝置，所述金屬線芯為銅線芯。

為了更好的實現本實用新型，進一步地，所述採水裝置包括信號傳輸模塊，以及分別與信號傳輸模塊相連接的汲水器、鼓輪、深度計數器，信號傳輸模塊與控制系統的微處理器連接，所述鼓輪還連接有重錘，汲水器連接汲水管，所述重錘與汲水管固定在一起。

為了更好的實現本實用新型，進一步地，所述控制設備室外層為不鏽鋼層，空心連接杆的材質為不鏽鋼。增設不鏽鋼外層以及使用不鏽鋼均是為了避免生鏽，同時起到防水的作用。

為了更好的實現本實用新型，進一步地，所述充氣浮輪為硬橡膠輪，且充氣浮輪表面密布有凹陷的六邊形凹格。使用硬橡膠輪作為充氣浮輪是為了避免有硬物刺破充氣浮輪，同時在充氣浮輪表面密布凹陷的六邊形凹格，是為了增強充氣浮輪在水面運動的能力，而且也不易纏繞上水草等汙物，影響充氣浮輪的正常運行。

所述儲水箱內還設有水量感應裝置，水量感應裝置與控制設備室連接。水量感應裝置用來感應儲水箱內的水量的多少，並將水量信息反饋給控制設備室，通過控制設備室控制採水裝置，及其調整採水情況。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

（1）本實用新型通過將傳統機器船的船型結構改造成啞鈴型結構，降低了不必要的空間浪費和製造成本，同時由於啞鈴的外形，使其的穩定性大大提高，適應惡劣水面環球能力強，不會發生側翻，倒轉等現象，無需加裝船體姿態系統，在控制其運動方面也更為便捷；

（2）本實用新型通過在啞鈴外形的機器船的充氣浮輪中使用輪轂電機，將機器船動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，大大提升了該機器船的運動空間和增強了靈活性；

（3）本實用新型的可準確對不同地區和不同深度的水質進行採樣，實用價值高，且不受惡劣環境影響，適宜廣泛推廣應用。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其他特徵、目的和優點將會變更為明顯：

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；

圖2為本實用新型功能示意框圖；

圖3為小型輪轂電機結構示意圖；

圖4為採水裝置內部結構示意框圖。

其中：1—控制設備室，2—小型輪轂電機，3—空心連接杆，4—充氣浮輪,5—儲水箱，6—採水裝置，7—輸水管，21—電機殼，22—電機電纜，23—逆變器，24—推力軸承，25—金屬線芯，26—電機軸。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；也可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

實施例1：

本實施例的主要結構，如圖1所示，一種適應惡劣水域環境的水質採樣機器船，其特徵在於：包括控制設備室1，所述控制設備室1兩端各設有一個充氣浮輪4，所述充氣浮輪4內置有小型輪轂電機2，所述小型輪轂電機2通過空心連接杆3與控制設備室1相連，控制設備室1兩側還設有對稱的儲水箱5，控制設備室下部設有與其相連的採水裝置6，採水裝置6兩端各設有輸水管7與儲水箱5連接。

將該啞鈴外形的機器船放入需要探測的水域中，由於該機器船其具備啞鈴外形，因此平衡性無需考慮，由控制設備室1內的設備接受工作人員遠程發送的命令，開始驅動小型輪轂電機2轉動，小型輪轂電機2帶動充氣浮輪4轉動，從而實現該機器船的運動；控制設備室1內到達指定的水質採樣位置，開始通過採水裝置6進行一定深度的水質採樣，水通過輸水管7進入儲水箱5中，採水結束後，機器船返回岸邊，由工作人員回收儲水箱5內的水，進行檢測化驗，由此實現水質採樣的過程。

實施例2：

本實施例在上述實施例的基礎上，進一步優化了控制設備室內具體功能設備，如圖2所示，所述控制設備室1內還安置有供電系統，以及分別與供電系統相連的通信系統、控制系統、GPS定位模塊，所述控制系統還分別與GPS定位模塊、通信系統相連；控制系統還分別通過數據線纜與採水裝置6和小型輪轂電機2相連，所述採水裝置6通過供電線纜連接到供電系統，所述通信系統還與地面基站無線連接。所述控制系統通過通信系統接受地面基站的控制命令，通過控制兩個小型輪轂電機2的運動狀態來控制運動軌跡，同時從系統GPS定位模塊確定所在位置，並通過通信系統將位置信息傳輸回地面基站，到達水質取樣位置時，控制系統控制採水裝置6進行水質採樣，採水裝置6向控制系統反饋水質採樣情況，所述供電系統為小型輪轂電機2、通信系統、控制系統、GPS定位模塊以及採水裝置提供電力。

其中，所述控制系統包括微處理器，以及分別與微處理器連接的動力驅動模塊、GPS定位模塊、通訊模塊以及採水裝置6，所述驅動模塊與小型輪轂電機2相連，通訊模塊與通信系統相連。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，不再贅述。

實施例3：

本實施例在上述實施例的基礎上，進一步優化了小型輪轂電機2的具體結構，如圖3所示，所述小型輪轂電機2包括電機外殼21和電機軸26，所述電機軸26貫穿在電機外殼21中部，且電機軸26通過法蘭盤與電機外殼21固定，電機軸26的兩端均設有與電機外殼固定連接的推力軸承24；電機外殼21內部設有逆變器23，逆變器23嵌插固定在電機軸26上，所述逆變器23內部安裝有金屬線芯25，金屬線芯25與電機軸26內部通入的電機電纜22相連，所述電機電纜22通過空心連接杆3與控制設備室1相連。

其中，所述小型輪轂電機2的電機外殼21內還設有強制送風裝置，所述金屬線芯25為銅線芯。

通過在啞鈴外形的機器船的充氣浮輪中使用輪轂電機，將機器船動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，大大提升了該機器船的運動空間和增強了靈活性，可以進入各種複雜水域，無盲區，提高水質採樣的範圍。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，不再贅述。

實施例4：

本實施例在上述實施例的基礎上，進一步優化了採水裝置6的具體功能結構，如圖4所示，所述採水裝置6包括信號傳輸模塊，以及分別與信號傳輸模塊相連接的汲水器、鼓輪、深度計數器，信號傳輸模塊與控制系統的微處理器連接，所述鼓輪還連接有重錘，汲水器連接汲水管，所述重錘與汲水管固定在一起。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，不再贅述。

實施例5：

本實施例在上述實施例的基礎上，進一步做了具體部件的結構優化，所述控制設備室1外層為不鏽鋼層，空心連接杆3的材質為不鏽鋼，增設不鏽鋼外層以及使用不鏽鋼均是為了避免生鏽，同時起到防水的作用。

充氣浮輪4為硬橡膠輪，且充氣浮輪4表面密布有凹陷的六邊形凹格；使用硬橡膠輪作為充氣浮輪4是為了避免有硬物刺破充氣浮輪4，同時在充氣浮輪4表面密布凹陷的六邊形凹格，是為了增強充氣浮輪4在水面運動的能力，而且也不易纏繞上水草等汙物，影響充氣浮輪4的正常運行。

儲水箱5內還設有水量感應裝置，水量感應裝置與控制設備室1連接。水量感應裝置用來感應儲水箱5內的水量的多少，並將水量信息反饋給控制設備室1，通過控制設備室1控制採水裝置6，及其調整採水情況。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，不再贅述。

可以理解的是，根據本實用新型一個實施例的水質採樣機器船結構，例如小型輪轂電機2和充氣浮輪4等部件的工作原理和工作過程都是現有技術，且為本領域的技術人員所熟知，這裡就不再進行詳細描述。

儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。