一种面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置

本技术属于水下机器人，具体涉及一种基于水陆两栖无人机的水下光场剖面监测系统中的面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置。

背景技术：

1、构建和完善立体水体环境监测体系势在必行。

2、现有技术中的监测体系可以按照搭载平台分为固定式和可移动式，固定式监测平台如岸基站、锚系浮标等可以提供长时间序列观测数据，但是采样的覆盖范围有限；移动式面源观测平台包括卫星、无人机等，可以提供各种时空尺度的水体信息，然而无法获取水体剖面数据。随着无人船、水下机器人、漂流浮标等的逐渐成熟，可移动式自主剖面观测系统已经成为应用和研究热点。

3、自动剖面漂流浮标可以按照设定的时间间隔定期自动沉浮，在下沉和上升过程中对水体参数进行剖面测量，并在水表面经通讯设备传输数据。现有技术中的自动剖面漂流浮标多设计为深海监测用途，无法应用到水深较浅且地形复杂湖库型水体。此外，漂流浮标的定期回收需要依靠人工逐个打捞，费时费力。因此，需要在现有技术基础上根据湖库型剖面监测应用场景进一步完善。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置，能够精准控制剖面工作深度，增强对水下地形的适应能力，可实现自动布放与回收，省时省力，在系统出水时第一时间将预处理的剖面观测数据传回基站，时效性高。

2、本实用新型所采用的技术方案为：

3、一种面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,包括有密封内壳和浮力外壳，浮力外壳围设于密封内壳外部；所述浮力外壳上设置有多个收纳槽，密封内壳上铰接设置有多根机臂；每根机臂能够绕铰接点旋转展开或者折叠收纳至收纳槽内；

4、所述密封内壳上设置有至少一个声呐测距模块和至少一个深度传感器；

5、所述密封内壳内部设置有电气控制装置和气动控制装置，所述电气控制装置用于根据声呐测距模块和深度传感器采集的数据信息驱动气压控制装置调节浮力外壳的浮力、控制机臂旋转展开至飞行状态或者折叠收缩至漂浮状态。

6、进一步的，所述浮力外壳为由浮力材料构成的椭球体；浮力外壳上沿圆周方向均匀设置多个竖直方向的收纳槽；

7、所述密封内壳的外壁顶端对应于每个收纳槽的位置分别设置有铰接机构，每根机臂的上端分别铰接连接在铰接机构上，每根机臂的下端分别设置有飞行旋翼。

8、进一步的，所述浮力外壳包括有多个分隔设置的扇形的球瓣，相邻两个球瓣之间的分隔空间构成收纳槽；

9、每个球瓣分别由一个扇形内圆柱面、两个直径面和一个扇形外球面围合构成；每个球瓣分别通过内圆柱面固定粘接于密封内壳的外表面上。

10、进一步的，每个所述球瓣的内部分别设置有矩形的浮力调节腔，每个浮力调节腔内分别设置浮力气囊。

11、进一步的，所述浮力外壳的至少一个球瓣的下部设置有凹槽腔，所述凹槽腔用于定位安装声呐测距模块。

12、进一步的，每个所述球瓣上设置排列有若干竖直方向上的第一通孔，每个第一通孔的上下两端分别开口于球瓣的外球面上；

13、每个所述球瓣的两个直径面上排列设置有若干对圆孔，每对圆孔之间通过横向的弧形孔道互相贯通。

14、再进一步的，所述密封内壳的顶端套设有上固定环和下滑环，所述铰接机构设置于上固定环与下滑环之间；

15、所述上固定环和下滑环分别由多段扇形的环片组合构成；下滑环的相邻两段环片之间还设置有滑轮。

16、再进一步的，所述上固定环和下滑环的环片数量与浮力外壳的球瓣数量相同、交错设置；

17、每个所述球瓣的上段中部设置有导向槽，所述导向槽用于提供滑轮的滑移行程空间。

18、再进一步的，所述上固定环上对应于每个收纳槽的位置分别设置有固定座，下滑环上对应于每个收纳槽的位置分别设置有铰接座，机臂根部通过一对叉板铰接连接于固定座与铰接座之间，且一对叉板的后端通过一导向轴滑动设置于铰接座中部的滑槽内；

19、所述固定座之间与铰接座之间设置有机臂展开气囊；

20、所述上固定环与下滑环之间还设置有复位机构。

21、最后，所述电气控制装置包括有电源、电源管理控制模块、数据传输遥控模块和飞行控制模块，电源、电源管理控制模块、数据传输遥控模块和飞行控制模块按照自下至上的顺序依次设置于密封内壳的内腔；

22、所述密封内壳的顶部还设置有深度传感器和防水开关，密封内壳的底部还通过透明半球罩设置有云台摄像头组件；

23、所述气动控制装置包括有耐压储气罐和隔膜真空气泵，耐压储气罐经隔膜真空气泵连接至机臂展开气囊和浮力气囊；所述隔膜真空气泵用于将耐压储气罐内的气体输送至机臂展开气囊和浮力气囊内，或者将机臂展开气囊和浮力气囊内的气体抽吸回输至耐压储气罐内。

24、本实用新型的有益效果为：

25、一种面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置，机身外部设置密封内壳、浮力外壳声呐测距模块和深度传感器；浮力外壳围设于密封内壳外部；浮力外壳上设置多个收纳槽，密封内壳上铰接设置多根机臂；每根机臂绕铰接点旋转展开或者折叠收纳至收纳槽内；机身内部设置电气控制装置和气动控制装置，述电气控制装置根据声呐测距模块和深度传感器采集的数据信息驱动气压控制装置调节浮力外壳的浮力、控制机臂旋转展开至飞行状态或者折叠收缩至漂浮状态；能够精准控制剖面工作深度，增强对水下地形的适应能力，可实现自动布放与回收，省时省力，在系统出水时第一时间将预处理的剖面观测数据传回基站，时效性高。

技术特征：

1.一种面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置，其特征在于：包括有密封内壳和浮力外壳，浮力外壳围设于密封内壳外部；所述浮力外壳上设置有多个收纳槽，密封内壳上铰接设置有多根机臂；每根机臂能够绕铰接点旋转展开或者折叠收纳至收纳槽内；

2.根据权利要求1所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：所述浮力外壳为由浮力材料构成的椭球体；浮力外壳上沿圆周方向均匀设置多个竖直方向的收纳槽；

3.根据权利要求1所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：所述浮力外壳包括有多个分隔设置的扇形的球瓣，相邻两个球瓣之间的分隔空间构成收纳槽；

4.根据权利要求3所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：每个所述球瓣的内部分别设置有矩形的浮力调节腔，每个浮力调节腔内分别设置浮力气囊。

5.根据权利要求3所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：所述浮力外壳的至少一个球瓣的下部设置有凹槽腔，所述凹槽腔用于定位安装声呐测距模块。

6.根据权利要求3所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：每个所述球瓣上设置排列有若干竖直方向上的第一通孔，每个第一通孔的上下两端分别开口于球瓣的外球面上；

7.根据权利要求2所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：所述密封内壳的顶端套设有上固定环和下滑环，所述铰接机构设置于上固定环与下滑环之间；

8.根据权利要求7所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：所述上固定环和下滑环的环片数量与浮力外壳的球瓣数量相同、交错设置；

9.根据权利要求7所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：所述上固定环上对应于每个收纳槽的位置分别设置有固定座，下滑环上对应于每个收纳槽的位置分别设置有铰接座，机臂根部通过一对叉板铰接连接于固定座与铰接座之间，且一对叉板的后端通过一导向轴滑动设置于铰接座中部的滑槽内；

10.根据权利要求9所述面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置,其特征在于：所述电气控制装置包括有电源、电源管理控制模块、数据传输遥控模块和飞行控制模块，电源、电源管理控制模块、数据传输遥控模块和飞行控制模块按照自下至上的顺序依次设置于密封内壳的内腔；

技术总结本技术公开了一种面向湖库水体环境监测的两栖剖面漂流装置，机身外部设置密封内壳、浮力外壳声呐测距模块和深度传感器；浮力外壳围设于密封内壳外部；浮力外壳上设置多个收纳槽，密封内壳上铰接设置多根机臂；每根机臂绕铰接点旋转展开或者折叠收纳至收纳槽内；机身内部设置电气控制装置和气动控制装置，述电气控制装置根据声呐测距模块和深度传感器采集的数据信息驱动气压控制装置调节浮力外壳的浮力、控制机臂旋转展开至飞行状态或者折叠收缩至漂浮状态；能够精准控制剖面工作深度，增强对水下地形的适应能力，可实现自动布放与回收，省时省力，在系统出水时第一时间将预处理的剖面观测数据传回基站，时效性高。技术研发人员：胡水波,邬国锋,刘帅伟受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：20231229技术公布日：2024/7/23