本發(fā)明屬于無人機制造技術領域，具體來講是涉及一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機。

背景技術：

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。從技術角度定義可以分為：無人固定翼機、無人垂直起降機、無人飛艇、無人直升機、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。

無人機按應用領域，可分為軍用與民用。軍用方面，無人機分為偵察機和靶機。民用方面，無人機+行業(yè)應用，是無人機真正的剛需；目前在航拍、農業(yè)、植保、自拍、快遞運輸、災難救援、觀察野生動物、監(jiān)控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、救災、影視拍攝、制造浪漫等等領域的應用，大大的拓展了無人機本身的用途，發(fā)達國家也在積極擴展行業(yè)應用與發(fā)展無人機技術。

目前，無人機在環(huán)保領域的應用，大致可分為三種類型。一：環(huán)境監(jiān)測：觀測空氣、土壤、植被和水質狀況，也可以實時快速跟蹤和監(jiān)測突發(fā)環(huán)境污染事件的發(fā)展；二，環(huán)境執(zhí)法：環(huán)監(jiān)部門利用搭載了采集與分析設備的無人機在特定區(qū)域巡航，監(jiān)測企業(yè)工廠的廢氣與廢水排放，尋找污染源；三，環(huán)境治理：利用攜帶了催化劑和氣象探測設的柔翼無人機在空中進行噴撒，與無人機播撒農藥的工作原理一樣，在一定區(qū)域內消除霧霾。推薦理由：無人機開展航拍，持久性強，還可采用遠紅外夜拍等模式，實現全天候航監(jiān)測，無人機執(zhí)法又不受空間與地形限制。時效性強，機動性好，巡查范圍廣，尤其是在霧霾嚴重的京津冀地區(qū)，使得執(zhí)法人員可及時排查到污染源，一定程度上減緩霧霾的污染程度。

技術實現要素：

本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機，通過終端遙控使用無人機空中取樣檢測，所述的無人機上裝置測定風速、風向、溫度、水文、pH、溶解氧、氨氮等指標的傳感器，通過在線直接測定后將數據發(fā)送到控制終端，實現在線快速檢測、直接獲取數據。

本發(fā)明的技術方案如下：一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機，所述的無人機主要包括無人機機體、螺旋槳、空氣檢測器、GPS控制器、著陸輪、水源檢測器；所述的無人機機體上面設置有控制飛行速度的四個螺旋槳，螺旋槳圍繞的中間設置GPS控制器，所述的GPS控制器上方是無人機控制器，所述的無人機控制器上方是空氣檢測器，所述的空氣檢測器上分別安裝風向傳感器、溫度傳感器、風速傳感器；所述的無人機機體的下方設置有四個著陸輪，所述的著陸輪在飛行狀態(tài)時可自動隱藏，在陸地上工作時從隱藏倉伸出，每個著陸輪可以豎向自由旋轉；在四個著陸輪圍繞的中心位置設置有水源檢測器，所述的水源檢測器是具有自動伸縮功能的復合傳感器組合裝置，所述的水源檢測器主要包括伸縮底座、伸縮桿、檢測數據收集裝置、溶解氧檢測器、pH檢測器、氨氮檢測器、水文檢測器，所述的伸縮底座連接伸縮桿來控制水源檢測器的伸縮長度，所述的伸縮桿底部連接檢測數據收集裝置，在所述的檢測數據收集裝置上分別裝有溶解氧檢測器、pH檢測器、氨氮檢測器、水文檢測器。

進一步的，所述的風速傳感器是利用超聲波時差法來實現風速的測量，聲音在空氣中的傳播速度，會和風向上的氣流速度疊加，若超聲波的傳播方向與風向相同，它的速度會加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風向相反，它的速度會變慢。因此，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數對應；通過計算即可得到精確的風速和風向，由于聲波在空氣中傳播時，它的速度受溫度的影響很大；所述的風速傳感器兩個通道上的兩個相反方向，因此溫度對聲波速度產生的影響可以忽略不計；所述的風向傳感器是光電式風向傳感器；所述的溫度傳感器是指接觸式溫度傳感器。

進一步的，所述的溶解氧檢測器是采用OOS61熒光法的溶解氧傳感器，OOS61熒光法溶解氧感器能夠將測量點轉換成光學技術，帶有數字信號處理功能，將標定數據自動儲存在傳感器中通過變送器使用數字通信，智能化自動監(jiān)測保證測量值的準確性；所述的pH檢測器是一種由化學部分和信號傳輸部分構成的pH傳感器；所述的氨氮檢測器是水質氨氮傳感器；所述的水文檢測器包括流速檢測和流向檢測，主要由二維電磁流速傳感器和主機部分構成，通過電纜連接，可有效實時檢測出導電液體的平均流速和瞬時流及其流向，具有檢測直觀、準確、可靠，靈敏度高，抗干擾性強。

進一步的，所述的空氣檢測器和水源檢測器通過ZigBee網絡連接匯聚，通過LM358雙運算放大器接收所述的檢測器檢測的數據，并對數據進行放大轉化，再使用ATmega16L-8PI單片機將數據通過串口通訊傳輸給ZigBee模塊，通過ZigBee網絡接收來自ZigBee模塊發(fā)送的數據，并將數據通過串口通訊傳輸給所述的GPS控制器，通過GPRS網絡將接收到的數據傳輸給監(jiān)測終端。

進一步的，所述的監(jiān)測終端是指便攜式移動通信設備，所述的便攜式移動通信設備可以通過內置的app軟件連接移動數據網絡來控制所述的空氣檢測器和水源檢測器的工作狀態(tài)，獲取檢測的所有數據；所述的app是通過計算機編程語言設計出的適用于android操作系統(tǒng)的應用軟件，所述的軟件主要包括個人信息注冊、檢測儀器控制系統(tǒng)，所述的檢測儀器控制系統(tǒng)包括檢測儀器開關控制、檢測數據接收、檢測數據輸出四個模塊，所述的個人信息主要包括使用者的名稱、使用時間，所述的檢測儀器控制系統(tǒng)可以對所述的空氣檢測器和水源檢測器的功能類別進行多樣性選擇。

進一步的，所述的無人機機體通過注射模塑形成殼體和內腔，所述的內腔內具有容納電氣的容器，所述的容器包含至少3個空間：電池空間，檢測系統(tǒng)空間，電子控制電路和發(fā)動機空間。

進一步的，所述的四個螺旋槳分別被獨立受控的馬達所驅動，用于控制所述無人機的高度和速度，同時控制無人機從初始時刻的移動狀態(tài)過渡到最終時刻的懸停狀態(tài)。

進一步的，所述的無人機控制器通過控制系統(tǒng)控制GPS控制器與主機的主通訊端GPS通訊連接，根據預定航線和GPS傳來的實時位置信息向所述的飛行系統(tǒng)發(fā)出導航控制信號；所述的無人機控制器的控制系統(tǒng)固化在電路板上，外部用外殼封裝，包括輸入電平隔離轉換模塊、邏輯運算及控制模塊、輸出電平隔離轉換模塊和直流轉換器，無人機的飛行控制設備中的控制器通過輸入電平隔離轉換模塊將兩路開關量輸入送到邏輯運算及控制模塊，邏輯運算及控制模塊根據輸入電平隔離轉換模塊送入的兩路開關量輸入和傳感器部分送入的飛機起落架到位信息計算得到驅動部分控制量輸出，控制驅動部分正反轉或停止，直流轉換器將飛機輸入的直流電轉換為控制部分電路所需的電壓形式。

進一步的，所述的著陸輪上部連接收放系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感器、起落架臂和減震系統(tǒng)，所述的收放機構是給框架的前后兩塊支撐板上分別加工有安裝傳感器的上、下限位孔，蝸輪、搖臂、蝸桿、上機械限位桿和下機械限位桿安裝在框架上，搖臂的一端與蝸輪固連，另一端與減震系統(tǒng)的一端連接，減震系統(tǒng)的另一端與起落架臂上部通過銷軸連接，蝸、蝸桿之間螺紋配合，蝸桿的一端與驅動部分連接，傳感器安裝在上、下限位孔內，框架固定安裝在飛機機體上承力結構上，起落架臂的上端通過飛機機體上承力轉軸與飛機機體連接，起落架臂的下端與著陸輪連接，控制系統(tǒng)安裝在飛機的動力系統(tǒng)上，通過電纜分別與驅動部分和傳感器對接。

與現有技術相比，本發(fā)明的無人機裝置測定風速、風向、溫度、水文、pH、溶解氧、氨氮等指標的傳感器，通過在線直接測定后將數據發(fā)送到控制終端，實現在線快速檢測、直接獲取數據。可以在任何采樣人員操作困難的環(huán)境下進行水陸多棲采樣檢測，使用方便，省去了現場采樣后帶到實驗室進行分析測定相關指標的繁瑣過程，效率高，檢測結果準確，具有很廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機的俯視圖；

圖2是本發(fā)明所述的一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機的仰視圖；

圖3是本發(fā)明所述的一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機的空氣檢測器結構示意圖；

圖4是本發(fā)明所述的一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機的水源檢測器結構示意圖；

其中，1-無人機機體、2-螺旋槳、3-空氣檢測器、4-GPS控制器、5-著陸輪、6-水源檢測器、7-風向傳感器、8-溫度傳感器、9-風速傳感器、10-無人機控制器、11-伸縮底座、12-伸縮桿、13-檢測數據收集裝置、14-溶解氧檢測器、15-pH檢測器、16-氨氮檢測器、17-水文檢測器。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結合附圖及具體實施例為例做進一步的解釋說明，實施例并不構成對本發(fā)明實施例的限定。

如圖1和圖2所示，一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機，所述的無人機主要包括無人機機體1、螺旋槳2、空氣檢測器3、GPS控制器4、著陸輪5、水源檢測器6；所述的無人機機體1上面設置有控制飛行速度的四個螺旋槳2，螺旋槳2圍繞的中間設置GPS控制器4，所述的GPS控制器4上方是無人機控制器10，所述的無人機控制器10上方是空氣檢測器3，如圖3所示，所述的空氣檢測器3上分別安裝風向傳感器7、溫度傳感器8、風速傳感器9；所述的無人機機體1的下方設置有四個著陸輪5，所述的著陸輪5在飛行狀態(tài)時可自動隱藏，在陸地上工作時從隱藏倉伸出，每個著陸輪5可以豎向自由旋轉；在四個著陸輪5圍繞的中心位置設置有水源檢測器6，所述的水源檢測器6是具有自動伸縮功能的復合傳感器組合裝置，如圖4所示，所述的水源檢測器6主要包括伸縮底座11、伸縮桿12、檢測數據收集裝置13、溶解氧檢測器14、pH檢測器15、氨氮檢測器16、水文檢測器17，所述的伸縮底座11連接伸縮桿12來控制水源檢測器6的伸縮長度，所述的伸縮桿12底部連接檢測數據收集裝置13，在所述的檢測數據收集裝置13上分別裝有溶解氧檢測器14、pH檢測器15、氨氮檢測器16、水文檢測器17。

將所述的一種用于水陸多棲采樣檢測的無人機應用于某環(huán)境監(jiān)測部門，其工作流程為：通過監(jiān)測終端設置需要取樣區(qū)域的地理坐標，打開無人機電源開關，控制無人機升空，當離開地面最大限位位置時，著陸輪5自動隱藏，通過監(jiān)測終端控制的GPS控制器4確定是否到達準確的檢測位置，當確定位置正確后，打開風向傳感器7、溫度傳感器8、風速傳感器9、溶解氧檢測器14、pH檢測器15、氨氮檢測器16、水文檢測器17開始檢測，完成檢測后關閉所有檢測設備，通過檢測數據收集裝置13將所有檢測數據收集后無線傳輸到監(jiān)測終端，無人機按照GPS控制器4導航返回，即完成檢測。

其中，所述的風速傳感器9是利用超聲波時差法來實現風速的測量，聲音在空氣中的傳播速度，會和風向上的氣流速度疊加，若超聲波的傳播方向與風向相同，它的速度會加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風向相反，它的速度會變慢。因此，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數對應；通過計算即可得到精確的風速和風向，由于聲波在空氣中傳播時，它的速度受溫度的影響很大；所述的風速傳感器9兩個通道上的兩個相反方向，因此溫度對聲波速度產生的影響可以忽略不計；所述的風向傳感器7是光電式風向傳感器；所述的溫度傳感器8是指接觸式溫度傳感器。所述的溶解氧檢測器14是采用OOS61熒光法的溶解氧傳感器，OOS61熒光法溶解氧感器能夠將測量點轉換成光學技術，帶有數字信號處理功能，將標定數據自動儲存在傳感器中通過變送器使用數字通信，智能化自動監(jiān)測保證測量值的準確性；所述的pH檢測器15是一種由化學部分和信號傳輸部分構成的pH傳感器；所述的氨氮檢測器16是水質氨氮傳感器；所述的水文檢測器17包括流速檢測和流向檢測，主要由二維電磁流速傳感器和主機部分構成，通過電纜連接，可有效實時檢測出導電液體的平均流速和瞬時流及其流向，具有檢測直觀、準確、可靠，靈敏度高，抗干擾性強。所述的空氣檢測器3和水源檢測器6通過ZigBee網絡連接匯聚，通過LM358雙運算放大器接收所述的檢測器檢測的數據，并對數據進行放大轉化，再使用ATmega16L-8PI單片機將數據通過串口通訊傳輸給ZigBee模塊，通過ZigBee網絡接收來自ZigBee模塊發(fā)送的數據，并將數據通過串口通訊傳輸給所述的GPS控制器4，通過GPRS網絡將接收到的數據傳輸給監(jiān)測終端。所述的監(jiān)測終端是指便攜式移動通信設備，所述的便攜式移動通信設備可以通過內置的app軟件連接移動數據網絡來控制所述的空氣檢測器3和水源檢測器6的工作狀態(tài)，獲取檢測的所有數據；所述的app是通過計算機編程語言設計出的適用于android操作系統(tǒng)的應用軟件，所述的軟件主要包括個人信息注冊、檢測儀器控制系統(tǒng)，所述的檢測儀器控制系統(tǒng)包括檢測儀器開關控制、檢測數據接收、檢測數據輸出四個模塊，所述的個人信息主要包括使用者的名稱、使用時間，所述的檢測儀器控制系統(tǒng)可以對所述的空氣檢測器3和水源檢測器6的功能類別進行多樣性選擇。所述的無人機機體1通過注射模塑形成殼體和內腔，所述的內腔內具有容納電氣的容器，所述的容器包含至少3個空間：電池空間，檢測系統(tǒng)空間，電子控制電路和發(fā)動機空間。所述的四個螺旋槳2分別被獨立受控的馬達所驅動，用于控制所述無人機的高度和速度，同時控制無人機從初始時刻的移動狀態(tài)過渡到最終時刻的懸停狀態(tài)。所述的無人機控制器10通過控制系統(tǒng)控制GPS控制器4與主機的主通訊端GPS通訊連接，根據預定航線和GPS傳來的實時位置信息向所述的飛行系統(tǒng)發(fā)出導航控制信號；所述的無人機控制器10的控制系統(tǒng)固化在電路板上，外部用外殼封裝，包括輸入電平隔離轉換模塊、邏輯運算及控制模塊、輸出電平隔離轉換模塊和直流轉換器，無人機的飛行控制設備中的控制器通過輸入電平隔離轉換模塊將兩路開關量輸入送到邏輯運算及控制模塊，邏輯運算及控制模塊根據輸入電平隔離轉換模塊送入的兩路開關量輸入和傳感器部分送入的飛機起落架到位信息計算得到驅動部分控制量輸出，控制驅動部分正反轉或停止，直流轉換器將飛機輸入的直流電轉換為控制部分電路所需的電壓形式。所述的著陸輪5上部連接收放系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感器、起落架臂和減震系統(tǒng)，所述的收放機構是給框架的前后兩塊支撐板上分別加工有安裝傳感器的上、下限位孔，蝸輪、搖臂、蝸桿、上機械限位桿和下機械限位桿安裝在框架上，搖臂的一端與蝸輪固連，另一端與減震系統(tǒng)的一端連接，減震系統(tǒng)的另一端與起落架臂上部通過銷軸連接，蝸、蝸桿之間螺紋配合，蝸桿的一端與驅動部分連接，傳感器安裝在上、下限位孔內，框架固定安裝在飛機機體上承力結構上，起落架臂的上端通過飛機機體上承力轉軸與飛機機體連接，起落架臂的下端與著陸輪5連接，控制系統(tǒng)安裝在飛機的動力系統(tǒng)上，通過電纜分別與驅動部分和傳感器對接。

最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。