一种水质遥感测量装置

摘要

本发明公开了一种水质遥感测量装置，包括船体，所述船体上设置智能控制装置、人机交互界面、无人机以及取样装置，所述无人机上设置飞行控制系统、高光谱图像测量系统和信息收发装置，所述人机交互界面用于输入对无人机的控制指令、查看高光谱图像测量系统的采集信息和数据分析处理系统的分析结果；所述取样装置包括支撑架和取样管，所述支撑架上设置丝杠和连接管，所述取样管的一端设置取样器，另一端依次绕过定滑轮、动滑轮进入连接管内，所述取样管伸出连接管的顶端并与取样头连通。本发明的有益效果在于：采用高光谱图像测量系统对水质的高光谱信息进行采集并进行数据分析，能够提高水质遥感测量效率和精度。

权利要求

1.一种水质遥感测量装置，包括船体(1)，其特征在于：所述船体(1)上设置智能控制装置(2)、人机交互界面(3)、无人机(4)以及用于无人机(4)起降的支撑平台(44)和取样装置，所述智能控制装置(2)设置数据分析处理系统(21)、通信系统(22)，所述无人机(4)上设置飞行控制系统(41)、高光谱图像测量系统(42)和信息收发装置(43)，所述飞行控制系统(41)包括导航装置(411)、定位装置(412)、避障装置(413)，所述飞行控制系统(41)、高光谱图像测量系统(42)均与信息收发装置(43)连接，所述高光谱图像测量系统(42)包括采集控制系统(421)以及与采集控制系统(421)电连接的第一采集装置(422)、第二采集装置(423)，所述智能控制装置(2)通过通信系统(22)连接并控制采集控制系统(421)和信息收发装置(43)，所述数据分析处理系统(21)接收高光谱图像测量系统(42)采集的信息，所述人机交互界面(3)与智能控制装置(2)连接，所述人机交互界面(3)用于输入对无人机(4)的控制指令、查看高光谱图像测量系统(42)的采集信息和数据分析处理系统(21)的分析结果；

所述取样装置包括支撑架(5)和取样管(6)，所述支撑架(5)上设置丝杠(51)和连接管(52)，所述丝杠(51)与支撑架(5)转动连接，所述连接管(52)上设置与丝杠(51)相配合的丝母(53)，所述丝母(53)上设置取样头(54)，所述取样头(54)上设置距离传感器，所述距离传感器与智能控制装置(2)连接，所述船体(1)内设置用于调节取样管(6)伸出船体(1)长度的调节装置，所述调节装置包括用于放置取样管(6)的储槽(7)，所述储槽(7)内间隔设置若干个动滑轮(71)、定滑轮(72)，所述储槽(7)内设置与动滑轮(71)相配合的第一滑槽，所述第一滑槽位于动滑轮(71)与定滑轮(72)之间，所述动滑轮(71)通过连接杆(73)与第一滑槽滑动连接，所述连接杆(73)上设置弹簧，所述弹簧的一端与连接杆(73)连接，另一端与第一滑槽连接，所述取样管(6)的一端设置取样器，另一端依次绕过定滑轮(72)、动滑轮(71)进入连接管(52)内，所述连接管(52)内设置与取样管(6)相配合的转向轮(74)，所述取样管(6)绕过转向轮(74)伸出连接管(52)的顶端并与取样头(54)连通，所述船体(1)的底部设置电机(8)，所述电机(8)的输出轴上设置传动轴(81)，所述传动轴(81)向船体(1)下方延伸，所述传动轴(81)上设置第一齿轮(82)，所述丝杠(51)上设置与第一齿轮(82)相啮合的第二齿轮(83)，所述电机(8)转动可以带动丝杠(51)转动进而带动取样头(54)向下/向上移动，取样头(54)向下/向上移动带动动滑轮(71)向靠近/远离定滑轮(72)的方向滑动，改变取样管(6)伸出船体(1)的长度。

2.根据权利要求1所述的一种水质遥感测量装置，其特征在于：所述传动轴(81)与电机(8)的输出轴可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种水质遥感测量装置，其特征在于：所述支撑架(5)的底端设置升降装置(55)，所述第一齿轮(82)与传动轴(81)滑动连接，所述传动轴(81)和丝杠(51)之间设置连接块(84)，所述连接块(84)位于第一齿轮(82)的下方，所述连接块(84)上设置与丝杠(51)、传动轴(81)相配合的通孔，所述丝杠(51)的两端均设置限位块(85)。

4.根据权利要求3所述的一种水质遥感测量装置，其特征在于：所述传动轴(81)上设置第二滑槽，所述第一齿轮(82)上设置与第二滑槽相配合的滑块，所述第一齿轮(82)通过滑块、第二滑槽与传动轴(81)滑动连接。

说明书

一种水质遥感测量装置

技术领域

[0001] 本发明主要涉及遥感测量领域，具体是一种水质遥感测量装置。

背景技术

[0002] 遥感是指非接触的，远距离的探测技术，一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测。遥感测量能在较短的时间内，对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据，遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。

[0003] 传统对水质测量是通过使用价格昂贵、体积庞大的HPLC-MS或GC-MS等仪器进行的，样品制备过程复杂、耗时长，需要专业技术人员操作，测量费用很高，因此限制了常规测量次数。我国的水污染问题越来越严重，随着工业化和城镇化的快速发展，江河湖泊面临这严峻的水质污染问题，如何能够快速，有效地对水质进行测量，有效地保障人民的身体健康，成为一个重要的研究课题，遥感可以很好地解决这一问题。

发明内容

[0004] 为解决现有技术中的不足，本发明提供一种水质遥感测量装置，采用高光谱图像测量系统对水质的高光谱信息进行采集并进行数据分析，快速获取水质测量结果、省时省力，能够提高水质遥感测量效率和精度，可以较好的反映出所研究水质的空间分布特征，而且更有利于大面积水域的快速测量，同时可以采集不同深度的水体样本获得常规的水质测量数据，为实现水质遥感测量提供准确、客观的参考。

[0005] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

[0006] 一种水质遥感测量装置，包括船体，所述船体上设置智能控制装置、人机交互界面、无人机以及用于无人机起降的支撑平台和取样装置，所述智能控制装置设置数据分析处理系统、通信系统，所述无人机上设置飞行控制系统、高光谱图像测量系统和信息收发装置，所述飞行控制系统包括导航装置、定位装置、避障装置，所述飞行控制系统、高光谱图像测量系统均与信息收发装置连接，所述高光谱图像测量系统包括采集控制系统以及与采集控制系统电连接的第一采集装置、第二采集装置，所述智能控制装置通过通信系统连接并控制采集控制系统和信息收发装置，所述数据分析处理系统接收高光谱图像测量系统采集的信息，所述人机交互界面与智能控制装置连接，所述人机交互界面用于输入对无人机的控制指令、查看高光谱图像测量系统的采集信息和数据分析处理系统的分析结果；

[0007] 所述取样装置包括支撑架和取样管，所述支撑架上设置丝杠和连接管，所述丝杠与支撑架转动连接，所述连接管上设置与丝杠相配合的丝母，所述丝母上设置取样头，所述取样头上设置距离传感器，所述距离传感器与智能控制装置连接，所述船体内设置用于调节取样管伸出船体长度的调节装置，所述调节装置包括用于放置取样管的储槽，所述储槽内间隔设置若干个动滑轮、定滑轮，所述储槽内设置与动滑轮相配合的第一滑槽，所述第一滑槽位于动滑轮与定滑轮之间，所述动滑轮通过连接杆与第一滑槽滑动连接，所述连接杆上设置弹簧，所述弹簧的一端与连接杆连接，另一端与第一滑槽连接，所述取样管的一端设置取样器，另一端依次绕过定滑轮、动滑轮进入连接管内，所述连接管内设置与取样管相配合的转向轮，所述取样管绕过转向轮伸出连接管的顶端并与取样头连通，所述船体的底部设置电机，所述电机的输出轴上设置传动轴，所述传动轴向船体下方延伸，所述传动轴上设置第一齿轮，所述丝杠上设置与第一齿轮相啮合的第二齿轮，所述电机转动可以带动丝杠转动进而带动取样头向下/向上移动，取样头向下/向上移动带动动滑轮向靠近/远离定滑轮的方向滑动，改变取样管伸出船体的长度。

[0008] 所述传动轴与电机的输出轴可拆卸连接。

[0009] 所述支撑架的底端设置升降装置，所述第一齿轮与传动轴滑动连接，所述传动轴和丝杠之间设置连接块，所述连接块位于第一齿轮的下方，所述连接块上设置与丝杠、传动轴相配合的通孔，所述丝杠的两端均设置限位块。

[0010] 所述传动轴上设置第二滑槽，所述第一齿轮上设置与第二滑槽相配合的滑块，所述第一齿轮通过滑块、第二滑槽与传动轴滑动连接。

[0011] 对比与现有技术，本发明有益效果在于：

[0012] 1、本发明采用高光谱图像测量系统对水质的高光谱信息进行采集并进行数据分析，快速获取水质测量结果、省时省力，能够提高水质遥感测量效率和精度，可以较好的反映出所研究水质的空间分布特征，而且更有利于大面积水域的快速测量，同时可以采集不同深度的水体样本获得常规的水质测量数据，为水质遥感测量提供准确、客观的参考。

[0013] 2、本发明传动轴与电机的输出轴可拆卸连接，将传动轴拆卸后方便船体靠岸以及上岸检修。

[0014] 3、本发明支撑架的底端设置升降装置，能够更加方便取样装置，对不同深度的水层进行取样。

[0015] 4、本发明第一齿轮通过滑块、第二滑槽与传动轴滑动连接，使第一齿轮更好的适应第二齿轮的位置变化，使第一齿轮与第二齿轮保持啮合状态。

附图说明

[0016] 附图1是本发明的结构示意图；

[0017] 附图2是取样装置的结构示意图；

[0018] 附图3是本发明结构框图；

[0019] 附图4是附图2的I处放大图。

[0020] 附图中所示标号：1、船体；2、智能控制装置；21、数据分析处理系统； 22、通信系统；3、人机交互界面；4、无人机；41、飞行控制系统；411、导航装置；412、定位装置；413、避障装置；42、高光谱图像测量系统；421、采集控制系统；422、第一采集装置；423、第二采集装置；43、信息收发装置；44、支撑平台；5、支撑架；51、丝杠；52、连接管；53、丝母；54、取样头；55、升降装置；6、取样管；7、储槽；71、动滑轮；72、定滑轮；73、连接杆；74、转向轮；8、电机；
81、传动轴；82、第一齿轮；83、第二齿轮；84、连接块； 85、限位块。

具体实施方式

[0021] 结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

[0022] 一种水质遥感测量装置，包括船体1，所述船体1上设置智能控制装置2、人机交互界面3、无人机4以及用于无人机4起降的支撑平台44和取样装置，所述智能控制装置2设置数据分析处理系统21、通信系统22，无人机4上设置飞行控制系统41、高光谱图像测量系统42和信息收发装置43，所述飞行控制系统41包括导航装置411、定位装置412、避障装置413，所述飞行控制系统 41、高光谱图像测量系统42均与信息收发装置43连接，所述高光谱图像测量系统42包括采集控制系统421以及与采集控制系统421电连接的第一采集装置422、第二采集装置423，第一采集装置422可以采用高光谱及图像检测传感器，第二采集装置423可以采用光谱仪、照相机等装置。所述智能控制装置2通过通信系统22连接并控制采集控制系统421和信息收发装置43，所述数据分析处理系统21接收高光谱图像测量系统42采集的信息，所述人机交互界面3与智能控制装置2连接，所述人机交互界面3用于输入对无人机4的控制指令、查看高光谱图像测量系统42的采集信息和数据分析处理系统21的分析结果；实际使用操作本申请水质遥感测量装置时，无人机4为航空遥感载体，具有三公斤以上的载重，飞行控制系统41通过信息收发装置43与智能控制装置2连接，利用导航装置411、定位装置412、避障装置413对飞行航线进行设计，对无人机4的飞行角度、方向以及起飞和降落进行控制，使高光谱图像测量系统42能够大面积地采集数据。高光谱图像测量系统42与数据分析处理系统21之间进行数据的远程传递，故操作人员只需在远程(如船内)操作控制，进行对水质的测量。因此，采用该水质高光谱航空遥感系统更加简便，极大程度地减少了对水质测量的限制条件，在很大程度上提高了大面积水质的测量效率，可以较好的反映出研究水质的空间分布特征；同时采用高光谱图像测量系统42对水质的高光谱信息进行采集并为数据分析处理系统21提供源数据，通过高光谱图像测量系统42采集数据并发送数据信息至数据分析处理系统21，当数据分析处理系统21接收到信息时，可以实时地对数据进行处理和分析并输出相关指标，包括了数据归一化、平滑以及各种指标分析，如叶绿素、悬浮质以及可能污染等指标。

[0023] 所述取样装置包括支撑架5和取样管6，所述支撑架5上设置丝杠51和连接管52，所述丝杠51与支撑架5转动连接，所述连接管52上设置与丝杠51相配合的丝母53，所述丝母53上设置取样头54，所述取样头54上设置距离传感器，所述距离传感器与智能控制装置2连接，所述船体1内设置用于调节取样管6伸出船体1长度的调节装置，所述调节装置包括用于放置取样管6的储槽7，所述储槽7内间隔设置若干个动滑轮71、定滑轮72，所述储槽7内设置与动滑轮71相配合的第一滑槽，所述第一滑槽位于动滑轮71与定滑轮72之间，所述动滑轮71通过连接杆73与第一滑槽滑动连接，所述连接杆73上设置弹簧，所述弹簧的一端与连接杆73连接，另一端与第一滑槽连接，弹簧挤压连接杆73 使动滑轮71向远离定滑轮72的方向移动。所述取样管6的一端设置取样器(图中未示出)，另一端依次绕过定滑轮72、动滑轮71进入连接管52内，所述连接管52内设置与取样管6相配合的转向轮74，所述取样管6绕过转向轮74伸出连接管52的顶端并与取样头54连通，所述船体1的底部设置电机8，所述电机 8的输出轴上设置传动轴81，所述传动轴81向船体1下方延伸，所述传动轴81 上设置第一齿轮82，所述丝杠51上设置与第一齿轮82相啮合的第二齿轮83，电机8转动可以带动丝杠转动进而带动取样头54向下/向上移动，取样头54能够向下/向上移动，取样头54上设置距离传感器，有利于测量取样头54距离水面的距离，确保取样头54能够对表层水面进行取样，首先将取样头54上升至水面上方，对表层水进行取样，表层水叶绿素、悬浮质含量较多，然后对表层一下的水层进行取样，电机8控制取样头54在不同深度的水层进行取样，对不同深度的水层进行取样并获得常规的水质测量数据，有利于获得不同的水层污染情况以及叶绿素、悬浮质含量，更好的为水质遥感测量提供准确、客观的参考，取样头54向下/向上移动带动动滑轮71向靠近/远离定滑轮72的方向滑动，改变取样管6伸出船体1的长度，保证取样管6在储槽7内呈曲线有规律的放置，减少占用体积，同时避免取样管6相互缠绕造成打结，影响取样。高光谱图像测量系统42利用遥感技术测量水质的同时可以利用采样装置采集不同深度的水体样本获得常规的水质测量数据，为实现水质遥感测量提供准确、客观的参考。

[0024] 为了方便将传动轴81拆卸后方便船体1靠岸以及上岸检修，所述传动轴 81与电机8的输出轴可拆卸连接。

[0025] 为了能够更加方便取样装置，对不同深度的水层进行取样，所述支撑架5 的底端设置升降装置55，所述第一齿轮82与传动轴81滑动连接，所述传动轴81和丝杠51之间设置连接块84，所述连接块84位于第一齿轮82的下方，所述连接块84上设置与丝杠51、传动轴81相配合的通孔，所述丝杠51的两端均设置限位块85，用于防止丝杠51与支撑架5或连接块84脱离，并且限位块85可以支撑连接块84，使第一齿轮82与第二齿轮83的高度一致，保持啮合状态。

[0026] 为了使第一齿轮82更好的适应第二齿轮83的位置变化，使第一齿轮82 与第二齿轮83保持啮合状态，所述传动轴81上设置第二滑槽，所述第一齿轮82上设置与第二滑槽相配合的滑块，所述第一齿轮82通过滑块、第二滑槽与传动轴81滑动连接。

[0027] 实施例：

[0028] 一种水质遥感测量装置，包括船体1，所述船体1上设置智能控制装置2、人机交互界面3、无人机4以及用于无人机4起降的支撑平台44和取样装置，所述智能控制装置2设置数据分析处理系统21、通信系统22，无人机4上设置飞行控制系统41、高光谱图像测量系统42和信息收发装置43，所述飞行控制系统41包括导航装置411、定位装置412、避障装置413，所述飞行控制系统 41、高光谱图像测量系统42均与信息收发装置43连接，所述高光谱图像测量系统42包括采集控制系统421以及与采集控制系统421电连接的第一采集装置422、第二采集装置423，所述智能控制装置2通过通信系统22连接并控制采集控制系统421和信息收发装置43，所述数据分析处理系统21接收高光谱图像测量系统42采集的信息，所述人机交互界面3与智能控制装置2连接，所述人机交互界面3用于输入对无人机4的控制指令、查看高光谱图像测量系统42的采集信息和数据分析处理系统21的分析结果；

[0029] 所述取样装置包括支撑架5和取样管6，所述支撑架5上设置丝杠51和连接管52，所述丝杠51与支撑架5转动连接，所述连接管52上设置与丝杠51相配合的丝母53，所述丝母53上设置取样头54，所述取样头54上设置距离传感器，所述距离传感器与智能控制装置2连接，所述船体1内设置用于调节取样管6伸出船体1长度的调节装置，所述调节装置包括用于放置取样管6的储槽7，所述储槽7内间隔设置若干个动滑轮71、定滑轮72，所述储槽7内设置与动滑轮71相配合的第一滑槽，所述动滑轮71通过连接杆73与第一滑槽滑动连接，所述连接杆73上设置弹簧，所述弹簧的一端与连接杆73连接，另一端与第一滑槽连接，所述定滑轮72靠近第一滑槽远离动滑轮71的一端，所述取样管6 的一端设置取样器，另一端依次绕过定滑轮72、动滑轮71进入连接管52内，所述连接管52内设置与取样管6相配合的转向轮74，所述取样管6绕过转向轮 74伸出连接管52的顶端并与取样头54连通，所述船体1的底部设置电机8，所述电机8的输出轴上设置传动轴81，所述传动轴81向船体1下方延伸，所述传动轴81与电机8的输出轴可拆卸连接，所述支撑架5的底端设置升降装置55，所述第一齿轮82与传动轴81滑动连接，所述传动轴81和丝杠51之间设置连接块84，所述连接块84位于第一齿轮82的下方，所述连接块84上设置与丝杠 51、传动轴81相配合的通孔，所述丝杠51的两端均设置限位块85，所述传动轴81上设置第二滑槽，所述第一齿轮82上设置与第二滑槽相配合的滑块，所述第一齿轮82通过滑块、第二滑槽与传动轴81滑动连接。所述传动轴81上设置第一齿轮82，所述丝杠51上设置与第一齿轮82相啮合的第二齿轮83，电机 8转动可以带动丝杠转动进而带动取样头54向下/向上移动，取样头54能够向下/向上移动，取样头54向下/向上移动带动动滑轮71向靠近/远离定滑轮72 的方向滑动，高光谱图像测量系统42利用遥感技术测量水质的同时可以利用采样装置采集不同深度的水体样本获得常规的水质测量数据，为实现水质遥感测量提供准确、客观的参考。本实施例的有益效果在于：传动轴
81与电机8的输出轴可拆卸连接，将传动轴81拆卸后方便船体1靠岸以及上岸检修；支撑架5 的底端设置升降装置55，能够更加方便取样装置，对不同深度的水层进行取样。