一種智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車，包括箱體、動力驅(qū)動裝置、輪子、螺旋槳、氣囊、水樣存放裝置、無線傳輸模塊、GPS定位系統(tǒng)、機械臂和單片機；箱體上部開口；水樣存放裝置設(shè)于箱體內(nèi)，且與開口相連通；無線傳輸模塊設(shè)于箱體上，與單片機相連；機械臂設(shè)于箱體一側(cè)；氣囊、螺旋槳分別設(shè)于箱體下端兩側(cè)；輪子設(shè)于箱體底部；螺旋槳、輪子分別與動力驅(qū)動裝置相連；單片機與動力驅(qū)動裝置相連。本實用新型智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車能夠快速、自動對水體進行取樣，更具機動性；全自動化處理，對水體取樣更加安全、準確。
【專利說明】一種智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種水體檢測裝置，具體涉及一種可進行智能檢測水環(huán)境的自動 取樣車。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前水環(huán)境問題越來越嚴重，日益危害著人們的飲水安全等，從蘭州苯超標等水 事件可以看出水環(huán)境的嚴重性，目前不管是普通民眾還是政府部門，對水環(huán)境的相關(guān)情況 的重視程度都在不斷的加強。
[0003] 另外，從大的層面來講，我國傳統(tǒng)的社會經(jīng)濟發(fā)展模式以"高投入、高消耗、高污 染"為特點，導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量整體惡化，其中水環(huán)境惡化更為堪憂。中國的水體污染主要是由 工業(yè)廢水、農(nóng)藥、生活污水以及各種固、氣體等廢棄物排放所造成的。工業(yè)污染排故指數(shù)比 國際先進水平常高出幾倍到幾十倍，城市生活污水排放量日益上升，其處理率不到20%。 我國水污染的一般特點是北方比南方嚴重。地表水比地下水嚴重，城市及近郊比遠處嚴 重。眾所周知，環(huán)境污染和破壞對社會經(jīng)濟發(fā)展所造成的直接和間接危害是十分驚人的，據(jù) 1992?1996年的國家環(huán)境質(zhì)量通報報道，目前全國江河水域普遍受到不同程度的污染，除 部分內(nèi)陸河流及大型水庫外，污染呈加重趨勢；大江大河的干流水質(zhì)尚屬良好，但流經(jīng)城鎮(zhèn) 的河段污染嚴重，尤其是大中城市下游河段.我國湖泊普遍受到N、P等營養(yǎng)物的污染，富營 養(yǎng)化問題已成為我國湖泊的主要環(huán)境和生態(tài)問題之一。另據(jù)研究，1992年由于水污染所造 成的各項經(jīng)濟損失為：工業(yè)經(jīng)濟損失累加約為137. 8億元，農(nóng)作物經(jīng)濟損失13. 8億元，畜 牧漁業(yè)經(jīng)濟損失11. 6億元，人體踺康損失192. 8億元，各項損失累加約為356億元。可 見，水體污染對人體與社會的危害及其所造成的各種損失是十分巨大的。
[0004] 同時，隨著國家將硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、鐵、錳調(diào)整為集中式生活飲用水地表水 源地補充項目，修訂了 pH、溶解氧、氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、鉛、糞大腸菌群7個項目的標 準值，已經(jīng)形成了對水環(huán)境的越來越嚴格的環(huán)境標示。
[0005] 目前對水體的檢測多采用人工取樣，費時費力，且針對大范圍水域進行取樣也極 為不便。由此可見，目前迫切需要相關(guān)的裝置來對水進行自動取樣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種能對水體進行自 動取樣的裝置。
[0007] 為了達到上述目的，本實用新型提供了一種智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車，包 括箱體、動力驅(qū)動裝置、輪子、螺旋槳、氣囊、水樣存放裝置、無線傳輸模塊、機械臂和單片 機；箱體上部開口；水樣存放裝置設(shè)于箱體內(nèi)，且位于開口正下方；無線傳輸模塊設(shè)于箱體 上，與單片機相連；GPS定位系統(tǒng)設(shè)于箱體上；機械臂設(shè)于箱體一側(cè)；氣囊、螺旋槳分別設(shè)于 箱體下端兩側(cè)；輪子設(shè)于箱體底部；螺旋槳、輪子分別與動力驅(qū)動裝置相連；單片機與動力 驅(qū)動裝置相連。
[0008] 其中，動力驅(qū)動裝置包括輪驅(qū)動電機、槳驅(qū)動電機、變速箱和減速齒輪組；輪驅(qū)動 電機通過變速箱與輪子傳動相連；槳驅(qū)動電機通過減速齒輪組和螺旋槳傳動相連。
[0009] 上述自動取樣車還包括濕度傳感器；濕度傳感器設(shè)于箱體底部，且與單片機相連。 [0010] 上述機械臂包括關(guān)節(jié)一、關(guān)節(jié)二、關(guān)節(jié)三、機械手腕、機械手指；關(guān)節(jié)一的一端轉(zhuǎn)動 設(shè)于箱體上，另一端與關(guān)節(jié)二的一端轉(zhuǎn)動相連；關(guān)節(jié)三的一端可滑動地設(shè)于關(guān)節(jié)二的另一 端；機械手腕一端與關(guān)節(jié)三的另一端轉(zhuǎn)動相連，另一端與機械手指固定相連。
[0011] 水樣存放裝置包括電機、皮帶輪、傳動帶、水樣杯；電機通過皮帶輪與傳送帶傳動 相連；水樣杯為多個，分別通過底座均勻分布在傳送帶上；底座底部設(shè)有壓力傳感器；壓力 傳感器、電機分別與單片機相連。該壓力傳感器采用N430-5kg壓力沉重傳感器。
[0012] 本實用新型自動取樣車還包括自動清洗裝置；自動清洗裝置包括儲水裝置、水泵 和噴頭；儲水裝置設(shè)于箱體底部；噴頭設(shè)于箱體上方；儲水裝置通過水泵與噴頭相連。
[0013] 箱體上部開口處設(shè)有可自動開合的箱體門。該自動取樣車還包括連桿和舵機；箱 體門一端與箱體通過固定鉸鏈相連；連桿一端與箱體門相連，另一端與舵機傳動相連；舵 機與單片機相連。
[0014] 該自動取樣車還包括水體過濾裝置；水體過濾裝置設(shè)于箱體上部開口與水樣存放 裝置之間。該水體過濾裝置為漏斗狀，內(nèi)部設(shè)有濾網(wǎng)。
[0015] 上述單片機采用PIC30F3011芯片；無線傳輸模塊采用SI4432無線模塊。
[0016] 本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：本實用新型利用輪子和螺旋槳可進行水 陸兩用作業(yè)，可自行移動至待檢測水環(huán)境處進行水上取樣，并通過內(nèi)部水樣存放裝置可進 行多樣本存放，方便大范圍水域的水體取樣。且利用無線傳輸模塊可進行遠程監(jiān)控，方便對 水體取樣進行控制。本實用新型采用多維機械臂進行水體取樣，可多方位360度旋轉(zhuǎn)作業(yè)， 使取樣更加靈活；同時利用自動清潔裝置可對箱體進行清潔。本實用新型智能水環(huán)境水陸 兩用自動取樣車能夠快速對水環(huán)境進行多樣本取樣，更具機動性；全自動化處理，對水體取 樣更加安全、準確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為圖1中箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3為圖2中水樣杯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為圖1中機械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖5為圖1中箱體門的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖中，1-螺旋槳、2-噴水管、3-箱體、31-電機，32-傳送帶，33-水樣杯，34-底座， 35-箱體開口，36-螺紋孔，37-水體過濾裝置，4-單片機、5-無線傳輸模塊、6-噴頭、7-箱體 門、72-固定鉸鏈，73-連桿，74-舵機，8-機械臂、81-關(guān)節(jié)一、82-關(guān)節(jié)二、83-關(guān)節(jié)三、84-機 械手腕、85-機械手指、86-取樣杯、9-氣囊、10-輪子、11-儲水裝置。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本實用新型智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車進行詳細說明。
[0024] 如圖1、圖2所示，本實用新型智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車包括箱體3、動力驅(qū) 動裝置(未畫出）、輪子10、螺旋槳1、氣囊9、水樣存放裝置、無線傳輸模塊5、水體過濾裝置、 機械臂8和單片機4、儲水裝置11、水泵(未畫出）、噴水管2、噴頭6。無線傳輸模塊5設(shè)于 箱體7頂部。其中，單片機采用PIC30F3011芯片，無線傳輸模塊采用500mW大功率SI4432 無線模塊。
[0025] 結(jié)合圖2、圖3,箱體3上部設(shè)有箱體開口 35,箱體開口 35處設(shè)有箱體門7。水體 過濾裝置、水樣存放裝置依次設(shè)于箱體內(nèi)。水樣存放裝置包括電機31、皮帶輪、傳動帶32、 水樣杯33 ;電機31通過皮帶輪與傳送帶32傳動相連；水樣杯33為多個，下部放置于底座 34內(nèi)。底座34上設(shè)有螺紋孔36,通過螺釘固定在傳送帶32上，且均勻分布；底座34底部 設(shè)有壓力傳感器(未畫出）;壓力傳感器、電機31分別與單片機相連。箱體開口 35正下方設(shè) 有水體過濾裝置，該水體過濾裝置37呈漏斗狀，且其中設(shè)有濾網(wǎng)，可過濾水中雜質(zhì)。正下方 水樣杯33裝滿水樣后，底座34上的壓力傳感器將感應(yīng)信號值單片機，由單片機帶動電機31 工作，從而將相鄰空的水樣杯傳送到箱體開口 35的正下方，繼續(xù)存放下一個水樣。該壓力 傳感器采用N430-5kg壓力沉重傳感器。
[0026] 該自動取樣車上還可安裝GPS定位系統(tǒng)，通過GPS定位，由無線傳輸模塊5發(fā)送指 令至單片機4,控制動力驅(qū)動裝置使自動取樣車移動到指定位置進行取樣。
[0027] 機械臂8設(shè)于箱體3 -側(cè)，進行水體取樣。氣囊9、螺旋槳1分別設(shè)于箱體3的下 端兩側(cè)。輪子為四個，分別設(shè)于箱體3底部四角處。動力驅(qū)動裝置包括輪驅(qū)動電機、槳驅(qū)動 電機、變速箱和減速齒輪組，輪驅(qū)動電機通過變速箱與輪子傳動相連，槳驅(qū)動電機通過減速 齒輪組和螺旋槳傳動相連。
[0028] 箱體3底部設(shè)有濕度傳感器HR202L (未畫出），通過濕度傳感器感應(yīng)水上模式和陸 地模式濕度的不同，傳送信號至單片機，由單片機分別控制輪驅(qū)動電機和槳驅(qū)動電機工作。
[0029] 儲水裝置11設(shè)于箱體底部；噴頭6設(shè)于箱體門7的正上方；儲水裝置11依次通 過水泵、噴水管2與噴頭6相連，通過單片機4控制水泵工作，從而進行自動清洗。
[0030] 結(jié)合圖3,機械臂8包括關(guān)節(jié)一 81、關(guān)節(jié)二82、關(guān)節(jié)三83、機械手腕84、機械手指 85。關(guān)節(jié)一 81的一端轉(zhuǎn)動設(shè)于箱體3上，另一端與關(guān)節(jié)二82的一端轉(zhuǎn)動相連；關(guān)節(jié)三83 一端可滑動地設(shè)于關(guān)節(jié)二82的另一端；機械手腕84 -端與關(guān)節(jié)三83另一端轉(zhuǎn)動相連，機 械手腕84的另一端與機械手指85固定相連。機械手指85處加緊取樣杯86,通過取樣杯 86進行水體取樣。其中，關(guān)節(jié)一 81通過與步進電機傳動相連，實現(xiàn)XY平面的旋轉(zhuǎn)；關(guān)節(jié)二 82通過與步進電機42BYGH47傳動相連，實現(xiàn)XZ平面的旋轉(zhuǎn)；關(guān)節(jié)三83分別通過與步進絲 桿電機42BYG250A和步進電機42BYGH47傳動相連，實現(xiàn)X方向的移動和XY平面的旋轉(zhuǎn)；機 械手腕84通過與步進電機42BYGH47傳動相連，實現(xiàn)YZ平面的旋轉(zhuǎn)。機械手指85采用移 動式機械手爪。
[0031] 結(jié)合圖5,箱體門7可自動開合。箱體門7 -端與箱體通過固定鉸鏈72相連；連 桿73 -端與箱體門7相連，另一端與舵機74傳動相連。舵機74通過單片機控制開關(guān)。舵 機74可以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，通過連桿73使箱體門7圍繞固定鉸鏈旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)箱體門7的開 合。
[0032] 使用時，單片機控制輪驅(qū)動電機，由箱體3底部的輪子帶動自動取樣車在陸地上 行走。當進入水環(huán)境時，箱體3底部的濕度傳感器感應(yīng)濕度變化，單片機切換控制槳驅(qū)動電 機，輪子停止轉(zhuǎn)動，此時自動取樣車由于氣囊9作用浮在水面，螺旋槳1轉(zhuǎn)動，帶動自動取樣 車在水中行走。GPS定位系統(tǒng)將當前自動取樣車的位置遠程反饋，由無線傳輸模塊5遠程發(fā) 送指令至單片機4,控制自動取樣車移動到指定取樣位置。單片機控制舵機74打開箱體門 7,機械臂8將取樣杯86伸入水中進行水體取樣后，移至箱體門7正上方倒入水樣，水樣通 過水體過濾裝置37進入正下方的水樣杯33中，水樣完全倒入后，底座34上的壓力傳感器 感應(yīng)壓力，由單片機控制電機31轉(zhuǎn)動，水樣杯33左移，相鄰空的水樣杯移動至箱體門7正 下方原水樣杯位置處，箱體門7關(guān)閉。無線傳輸模塊5遠程發(fā)送指令控制自動取樣車移動 到下一取樣位置，由此反復(fù)多次取樣。取樣結(jié)束后，控制自動取樣車返程。返程后，可利用 單片機4控制水泵抽取儲水裝置11中的水至噴頭6中，對自動取樣車外部進行清潔，去除 塵土。
【權(quán)利要求】
1. 一種智能水環(huán)境水陸兩用自動取樣車，其特征在于：所述自動取樣車包括箱體、動 力驅(qū)動裝置、輪子、螺旋槳、氣囊、水樣存放裝置、無線傳輸模塊、GPS定位系統(tǒng)、機械臂和單 片機；所述箱體上部開口；所述水樣存放裝置設(shè)于箱體內(nèi)，且位于所述開口正下方；所述無 線傳輸模塊設(shè)于所述箱體上，與所述單片機相連；所述GPS定位系統(tǒng)設(shè)于所述箱體上；所述 機械臂設(shè)于所述箱體一側(cè)；所述氣囊、螺旋槳分別設(shè)于所述箱體下端兩側(cè)；所述輪子設(shè)于 所述箱體底部；所述螺旋槳、輪子分別與動力驅(qū)動裝置相連；所述單片機與所述動力驅(qū)動 裝置相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動取樣車，其特征在于：所述動力驅(qū)動裝置包括輪驅(qū)動電 機、槳驅(qū)動電機、變速箱和減速齒輪組；所述輪驅(qū)動電機通過變速箱與輪子傳動相連；所述 槳驅(qū)動電機通過減速齒輪組和螺旋槳傳動相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動取樣車，其特征在于：所述自動取樣車還包括濕度傳感 器；所述濕度傳感器設(shè)于所述箱體底部，且與所述單片機相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的自動取樣車，其特征在于：所述機械臂包括關(guān)節(jié)一、 關(guān)節(jié)二、關(guān)節(jié)三、機械手腕、機械手指；所述關(guān)節(jié)一的一端轉(zhuǎn)動設(shè)于所述箱體上，另一端與所 述關(guān)節(jié)二的一端轉(zhuǎn)動相連；所述關(guān)節(jié)三的一端可滑動地設(shè)于所述關(guān)節(jié)二的另一端；所述機 械手腕一端與關(guān)節(jié)三的另一端轉(zhuǎn)動相連，另一端與機械手指固定相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的自動取樣車，其特征在于：所述水樣存放裝置包括 電機、皮帶輪、傳動帶、水樣杯；所述電機通過皮帶輪與傳送帶傳動相連；所述水樣杯為多 個，分別通過底座均勻分布在傳送帶上；所述底座底部設(shè)有壓力傳感器；所述壓力傳感器、 電機分別與所述單片機相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的自動取樣車，其特征在于：所述自動取樣車還包括 自動清洗裝置；所述自動清洗裝置包括儲水裝置、水泵和噴頭；所述儲水裝置設(shè)于所述箱 體底部；所述噴頭設(shè)于箱體上方；所述儲水裝置通過水泵與所述噴頭相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的自動取樣車，其特征在于：所述箱體上部開口處設(shè) 有可自動開合的箱體門。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動取樣車，其特征在于：所述自動取樣車還包括連桿和舵 機；所述箱體門一端與箱體通過固定鉸鏈相連；所述連桿一端與箱體門相連，另一端與舵 機傳動相連；所述舵機與單片機相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的自動取樣車，其特征在于：所述自動取樣車還包括 水體過濾裝置；所述水體過濾裝置設(shè)于箱體上部開口與水樣存放裝置之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動取樣車，其特征在于：所述水體過濾裝置為漏斗狀，內(nèi) 部設(shè)有濾網(wǎng)。
【文檔編號】G01N1/10GK204020445SQ201420497652
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】繆延, 云曙先, 嚴明良 申請人:南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院