基于無(wú)人機(jī)的可隔離污染吸取式水樣采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

袁梓鑫 梁文熙

摘要：目前廣泛使用的水樣采集設(shè)備和流程存在操作員感染病毒的風(fēng)險(xiǎn)，在離岸較遠(yuǎn)的點(diǎn)位取樣效率較低。針對(duì)這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型可隔離污染的水樣采集無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，提出了無(wú)菌采集方案和分電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)的采樣系統(tǒng)在試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)比測(cè)試確定了最佳方案，并完成了官?gòu)d水庫(kù)采樣試驗(yàn)和采樣穩(wěn)定性試驗(yàn)。該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，能夠有效隔離污染、提升效率，適用于水環(huán)境研究、環(huán)境執(zhí)法取證、水?dāng)?shù)據(jù)收集、應(yīng)急污染追蹤等多種用途。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；水樣采集；水體病毒；隔離污染；環(huán)境衛(wèi)生

中圖分類號(hào)：X832文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1001-9235（2024）02-0076-08

Design of an Unmanned Aerial Vehicle-Based Pollution-Isolating Suction Water Sampling System

YUAN Zixin，LIANG Wenxi

（Beijing Normal University，Zhuhai （BNUZ），Zhuhai 519070，China）

Abstract： At present，the widely used water sampling equipment and procedures pose a risk of operators being infected with viruses，and the sampling efficiency is low in remote offshore points.In view of these problems，a new unmanned aerial vehicle （UAV） system for pollution-isolating sampling has been designed， and the design scheme of a sterile collection and power distribution system has been proposed.The designed sampling system has identified the optimal scheme through comparative testing in experiments and completed sampling tests at the Guanting reservoir and sampling stability experiment.The system works stably and reliably，effectively isolating pollution and improving efficiency.It is applicable for various purposes such as water environment research，environmental law enforcement and evidence collection，water data collection，and emergency pollution tracking.

Keywords：unmanned aerial vehicle （UAV）;water sampling;water viruses;isolation of pollution;environmental sanitation

水樣采集一直是環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染治理、排污執(zhí)法中重要的一環(huán)^［1］。僅靠傳統(tǒng)水樣采集桶人工采樣的方式存在效率低下的問(wèn)題，能提升水樣采集效率的新技術(shù)手段長(zhǎng)期以來(lái)被研究者所關(guān)注。耿家樂(lè)等^［2］設(shè)計(jì)了一款基于Arduino的水面智能垃圾清理與水樣采集機(jī)器人，能夠自動(dòng)識(shí)別水面垃圾并按照既定軌跡進(jìn)行避障行駛。金久才等^［3］基于自研發(fā)的無(wú)人船系統(tǒng)，設(shè)計(jì)集成了采水泵，利用無(wú)人船位點(diǎn)跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離定點(diǎn)遙控采水樣功能。

研究表明，病毒會(huì)隨人體排泄物排出體外，進(jìn)入生活污水^［4］。對(duì)污水中病毒污染物的檢測(cè)是追蹤新冠病毒蔓延情況的有力手段，但這種追蹤手段需要采樣員接近含有有害病毒污染的水體^［5］進(jìn)行采樣工作，接觸和維護(hù)被大面積污染的采樣工具，使采樣人員暴露在危險(xiǎn)之中。丁珵等^［6］認(rèn)為現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)環(huán)境水體采樣裝置多應(yīng)用在環(huán)境水體日常監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，利用智能化采樣設(shè)備自主采集水體水樣，能節(jié)省人力，提高應(yīng)急工作效率，避免造成二次污染，同時(shí)能保障應(yīng)急人員的人身安全。王珺瑜等^［7］提出對(duì)廢水、娛樂(lè)水域和飲用水中的2019-nCoV進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。韓寧等^［8］檢測(cè)24份深圳茅洲河河水標(biāo)本，提出諾如病毒在環(huán)境水體和人群中于某種程度上存在循環(huán)傳播。水體中存在的致病微生物讓使用傳統(tǒng)取樣工具或無(wú)人船取樣的方式存在操作員感染的風(fēng)險(xiǎn)。水體采樣無(wú)人船的使用維護(hù)過(guò)程繁瑣，在采樣前需要操作員徒步接近水體釋放船只，在采樣后需要對(duì)船只進(jìn)行清潔消毒，在野外的環(huán)境下使用較為不便。

國(guó)家“十四五”規(guī)劃中明確要對(duì)環(huán)境水體進(jìn)行治理，全國(guó)各地開(kāi)展多項(xiàng)針對(duì)非法排污的專項(xiàng)整治行動(dòng)。目前在污染水環(huán)境案件中，執(zhí)法行動(dòng)面臨線索發(fā)現(xiàn)不易、取證困難的難點(diǎn)，非法排污證據(jù)容易被犯罪分子銷毀隱匿，執(zhí)法者難以及時(shí)有效地固定證據(jù)^［9］，執(zhí)法部門迫切地需要一個(gè)快速高效且部署靈活的取證工具。劉國(guó)洋等^［10］將現(xiàn)場(chǎng)水泵采樣的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)人機(jī)上搭載的STM32微處理器進(jìn)行處理后，用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器端。李永生等^［11］設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在礦產(chǎn)開(kāi)采執(zhí)法監(jiān)察中的技術(shù)方案。

本文提出一種新型可隔離污染的水樣采集無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用創(chuàng)新的吸取式采樣裝置，與污水接觸部分可控，樣品封閉保存，完成采樣后無(wú)需對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行清洗消毒，僅需更換一次性采樣管道，隔離了污染，提升了采樣效率；相比船只，受水流影響小，可以根據(jù)預(yù)定經(jīng)緯度坐標(biāo)自動(dòng)精確定點(diǎn)采樣，可完成對(duì)江中心流的采集，對(duì)各流速梯度的濃度分布提供數(shù)據(jù)^［12］。作為環(huán)境執(zhí)法設(shè)備，可直接飛抵?jǐn)?shù)千米外的執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)，迅速完成采樣、錄像取證過(guò)程。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水體采樣無(wú)人機(jī)分為3個(gè)主要系統(tǒng)：飛行系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、指令系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。指令系統(tǒng)為地面操作終端，通過(guò)2.4 GHz或5.8 GHz無(wú)線電信號(hào)與飛行器通信，飛行系統(tǒng)通過(guò)定高系統(tǒng)進(jìn)行水面定高，通過(guò)飛行控制器上的PWM接口驅(qū)動(dòng)舵機(jī)操作取樣系統(tǒng)。分電系統(tǒng)將鋰電池的電能進(jìn)行變壓、整流，分配給各個(gè)組件使用。電容傳感器和觸發(fā)開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)一個(gè)邏輯與門電路控制氣泵組的啟停，當(dāng)采樣瓶裝滿時(shí)，安裝于瓶口抽氣管上的電容傳感器會(huì)被觸發(fā)關(guān)閉，氣泵組被關(guān)停，將污水限制在一次性管路內(nèi)。

1.1 分電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1.1 控制器選型

本項(xiàng)目無(wú)人機(jī)需要因由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，而每個(gè)子系統(tǒng)需要的電壓并不相同，因此需要電源管理系統(tǒng)給各子系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定的電壓。無(wú)人機(jī)對(duì)質(zhì)量比較敏感，因此電源管理系統(tǒng)硬件需要盡可能輕，以節(jié)省無(wú)人機(jī)有限的電能。

本系統(tǒng)選用了TI公司的LM25116同步Buck電路管理芯片，該芯片能實(shí)現(xiàn)最高1 MHz的開(kāi)關(guān)頻率，能把DC-DC電路的體積控制得比較小，該芯片使用同步整流技術(shù)減少了傳統(tǒng)BUCK電路中二極管的損耗以達(dá)到更高的效率，最高效率可達(dá)到95%。

1.1.2 電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選擇開(kāi)關(guān)頻率為800 kHz，能同時(shí)達(dá)到效率和體積的要求。2只開(kāi)關(guān)管選用SIR172A，該型號(hào)MOS管輸入電容小適用于高開(kāi)關(guān)頻率的DC-DC電路同時(shí)擁有體積較小的封裝體積，85 mΩ的導(dǎo)通電阻，1 515 pF的輸入電容，因此適用于本電路。

選用MLCC電容結(jié)合電解電容可以獲取小的體積和更輕的質(zhì)量，MLCC電容比電解電容有更好的高頻特性，使用MLCC電容能使DCDC電路輸出的紋波更小。電感采用全屏蔽一體成型電感，該電感能減少漏磁提高電路的轉(zhuǎn)換效率和減少電路對(duì)周圍其他電路的干擾，提升EMC性能，最終電路原理見(jiàn)圖2。

系統(tǒng)需要3個(gè)不同的電壓（5、12、18 V），因此需要3組BUCK電路組成電源管理系統(tǒng)，每組同步BUCK電路設(shè)置為相應(yīng)電壓即可。

開(kāi)關(guān)頻率f=800 kHz，輸入電壓U_i=25 V，輸出電壓U_o=12 V，輸出電流I_o=5 A，此時(shí)輸入電流為I_i=2.68 A，計(jì)算效率大約為93.2 %，紋波電壓為50 mV，測(cè)試時(shí)長(zhǎng)2 h可以穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

防污染取水樣裝置按污染與否分為無(wú)污染的取水泵組和接觸、存儲(chǔ)水樣的儲(chǔ)水裝置兩部分。高價(jià)值的驅(qū)動(dòng)裝置和控制部分固定在飛行器機(jī)身上，多次使用。而受到污染的儲(chǔ)水裝置包括管路和水樣瓶、取水管為低價(jià)值消耗品，設(shè)計(jì)為一次性使用。

使用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的快拆結(jié)構(gòu)將兩部分相隔離，操作員無(wú)需觸碰與污水接觸的部分，通過(guò)水樣采集裝置無(wú)污染的外殼，可將一次性使用的儲(chǔ)水裝置卸下。管路與取樣瓶融為一體的整體化設(shè)計(jì)讓準(zhǔn)備時(shí)間更短，可以實(shí)現(xiàn)在1 min內(nèi)再次起飛取樣。圖3所示，將飛行器懸停于水面預(yù)定的高度通過(guò)吸取的方式，通過(guò)使用一根4 mm×6 mm×1 000 mm硬質(zhì)PVC水管抽取水樣，有利于減少水面雜物影響。

研究設(shè)計(jì)了3種采樣器方案：方案A使用隔膜泵進(jìn)行取樣；方案B使用醫(yī)用針筒，使用經(jīng)過(guò)有限元優(yōu)化的3D打印結(jié)構(gòu)制作的驅(qū)動(dòng)裝置；方案C使用蠕動(dòng)泵，具有創(chuàng)新的快拆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.2.1 隔膜泵水樣采集裝置設(shè)計(jì)方案

隔膜泵水樣采集裝置設(shè)計(jì)方案為方案A，采用圖4所示的2個(gè)隔膜泵進(jìn)行取樣，通過(guò)一根1 m長(zhǎng)的硬質(zhì)PVC管和硅膠管線將樣品抽取到新開(kāi)封的PET包裝飲用水水瓶中。使用一個(gè)電容傳感器安裝于水樣瓶瓶口，在水樣裝滿并抽至瓶口管路時(shí)，電容傳感器將被觸發(fā)，令水泵電源瞬間切斷，將受到污染的水樣控制在硅膠軟管之中，不進(jìn)入水泵。

方案A優(yōu)點(diǎn)在于耗材便宜易得，抽取速度快，所用12 V隔膜水泵為成熟貨架商品，維修零件易得。缺點(diǎn)在于從系統(tǒng)中分離取回樣品時(shí)需要進(jìn)行拆卸工作，準(zhǔn)備時(shí)間較方案B和C更長(zhǎng)。

1.2.2 注射器水樣采集裝置設(shè)計(jì)方案

注射器水樣采集裝置設(shè)計(jì)方案為方案B，見(jiàn)圖5，采用注射器安裝入一個(gè)由高韌PLA材料3D打印制作的燕尾夾式注射器安裝座與注射器推動(dòng)塊、T5×150 mm絲桿、T5法蘭盤組成的注射器推動(dòng)系統(tǒng)，由一個(gè)直流減速M(fèi)30-12-200電機(jī)提供推動(dòng)動(dòng)力。方案B通過(guò)推動(dòng)注射器活塞的方式進(jìn)行取樣。

方案B優(yōu)點(diǎn)在于準(zhǔn)備時(shí)間短、裝卸時(shí)間快、操作直觀、耗材易得且成本低。缺點(diǎn)在于絲桿減速電機(jī)結(jié)構(gòu)推力有限，使用更大直徑的針管進(jìn)行取水時(shí)無(wú)法滿足所需推力，且針管內(nèi)常涂有潤(rùn)滑用的硅油，在涉及有機(jī)物的取樣分析中可能會(huì)干擾分析結(jié)果。

1.2.3 快拆式蠕動(dòng)泵水樣采集裝置設(shè)計(jì)方案

方案C見(jiàn)圖6—8，使用一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的快拆式蠕動(dòng)泵作為水樣收集裝置。該蠕動(dòng)泵具有可快速拆卸分離的泵蓋和泵殼，其中電機(jī)、泵輪等高價(jià)值部件連接在泵蓋上重復(fù)使用，水樣袋蓋和管路系統(tǒng)等低價(jià)值部件集成在泵殼中，連接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)水樣采集袋一次性使用。系統(tǒng)使用大疆M2006無(wú)刷減速電機(jī)和C610電子調(diào)速器提供動(dòng)力。

方案C優(yōu)點(diǎn)在于取樣泵直接連接標(biāo)準(zhǔn)水樣采集袋，取到的水樣無(wú)需進(jìn)行再次轉(zhuǎn)移，相比其他2個(gè)方案更好地保護(hù)了操作員。結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)可靠，連續(xù)取樣穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)在于造價(jià)較為昂貴，且一次性使用的部分為非標(biāo)零件，需要進(jìn)行定制，較其他2種方案更難獲得。

2 試驗(yàn)及分析

2.1 采樣器方案對(duì)比試驗(yàn)

方案A抽水穩(wěn)定速度快，僅用24 s就完成了取樣，是3個(gè)方案中最快的，由于方案A使用通用規(guī)格的飲用水水瓶蓋，可以換用不同規(guī)格的飲用水水瓶實(shí)現(xiàn)靈活適應(yīng)不同需求的取樣量。但方案A準(zhǔn)備時(shí)間較久，需要對(duì)操作員進(jìn)行培訓(xùn)才能熟練使用。

方案B抽水速度較快，29 s完成取樣，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于絲桿減速電機(jī)體積和功率的限制，難以選擇容量更大的注射器進(jìn)行取樣。由于減速齒輪箱具有齒間隙，絲桿存在輕微虛位，經(jīng)過(guò)多次取樣試驗(yàn)后，絲桿齒輪箱存在輕微變形，輕微變形累積后會(huì)使絲桿對(duì)活塞施加的推力方向偏離注射器中軸線，令推力的一部分分力施加在注射器筒壁上，導(dǎo)致注射器活塞和筒壁摩擦力增大，所需推力增加，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效，故方案B的穩(wěn)定性較差。

方案C抽水速度最慢，但結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、拆裝方便，還可以直接將水樣泵入收集袋中。但方案C使用和制造成本均為最高，相比其他2個(gè)方案，方案C的耗材是定制零件，不易取得。

2.2 采樣穩(wěn)定性試驗(yàn)

使用本項(xiàng)目水體采樣無(wú)人機(jī)在廣州市番禺區(qū)陳邊水閘進(jìn)行采樣穩(wěn)定性試驗(yàn)，試驗(yàn)環(huán)境見(jiàn)圖9。試驗(yàn)進(jìn)行5次采水樣任務(wù)并記錄采樣時(shí)間、取樣后更換耗材的整備時(shí)間以及采集的水量，見(jiàn)圖10、11。并使用傳統(tǒng)采樣桶進(jìn)行相應(yīng)次數(shù)的采樣任務(wù)并記錄數(shù)據(jù)（圖12）。最后對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)，證明水樣采集無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定性以及可靠性。

使用量筒測(cè)量水樣體積，獲得的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，在連續(xù)5次實(shí)地采樣測(cè)試中，采樣時(shí)間、更換時(shí)間、采樣量的數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定；各次采樣量均達(dá)到100 mL的要求?？芍畼硬杉療o(wú)人機(jī)工作穩(wěn)定可靠。

通過(guò)多次采樣發(fā)現(xiàn)，實(shí)際采樣量約為采樣瓶容積的49%，這是因?yàn)槭褂昧顺杀镜土椎玫?00 mL一次性PET塑料瓶，采樣過(guò)程中氣泵組產(chǎn)生的負(fù)壓會(huì)將瓶身一定程度地壓扁，減少了有效的容積。在實(shí)際取樣工作中可以按照需求換用不同容積的取樣瓶（圖13），以適應(yīng)不同取樣量的需求。

通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)采樣方式發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的采樣桶只能在岸邊或乘船采集水樣，而水樣采集無(wú)人機(jī)僅需在移動(dòng)端地面站指定采樣位置，無(wú)人機(jī)即可自動(dòng)前往采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣。若采樣任務(wù)需要在河中心或在一些復(fù)雜的沼澤地形進(jìn)行，相比于傳統(tǒng)的采樣方式，使用本系統(tǒng)采樣則擁有較大的優(yōu)勢(shì)，能快速高效地在復(fù)雜地形情況下采取水樣。

見(jiàn)圖14，相比傳統(tǒng)采樣方式需要將采樣器整個(gè)浸入污水中，水體采樣無(wú)人機(jī)的采樣機(jī)構(gòu)浸入污水的部分僅為吸水硬管的末端，且為一次性使用設(shè)計(jì)，在使用后僅需和管路系統(tǒng)整體拆下丟棄即可，省去了傳統(tǒng)采樣桶繁瑣的清潔處理步驟，也減少了二次污染。

2.3 實(shí)地采樣試驗(yàn)

根據(jù)水樣采集的需求，選在河北省官?gòu)d水庫(kù)進(jìn)行水樣采集的實(shí)地測(cè)試。該地區(qū)環(huán)境見(jiàn)圖15，采樣點(diǎn)與公路之間有一片約200 m距離的灘涂地相隔，灘涂地沼澤遍布、泥土松散、還有蘆葦?shù)戎参飬采谄渲?，這是常見(jiàn)的一類野外取樣環(huán)境。傳統(tǒng)方案如人工持取樣瓶取水樣需要采集者冒著很大的危險(xiǎn)穿越上述障礙，艱難接近水體采樣點(diǎn)。本方案在此測(cè)試環(huán)境中凸顯了飛行取樣的優(yōu)勢(shì)，可以安全快速地飛躍灘涂地完成取樣任務(wù)。飛行器進(jìn)行展開(kāi)之后即可快速起飛進(jìn)行采樣任務(wù)，見(jiàn)圖16。圖17所示，飛行器起飛后快速飛躍灘涂地障礙，根據(jù)預(yù)定GNSS定位坐標(biāo)飛抵采樣點(diǎn)，開(kāi)始快速采樣，然后帶著水樣安全返航，降落在平坦的路面上，上述過(guò)程見(jiàn)圖18。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

使用無(wú)菌采集A方案最合適本無(wú)人機(jī)水樣采集系統(tǒng)。電路在測(cè)試過(guò)程中工作穩(wěn)定，發(fā)熱量低，符合本項(xiàng)目無(wú)人機(jī)的需要。該系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)次實(shí)地采樣試驗(yàn)，結(jié)果穩(wěn)定可靠，證明了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。該方案組合能夠完成預(yù)定的設(shè)計(jì)指標(biāo)和采樣任務(wù)。

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，本文提出的水體采樣無(wú)人機(jī)能完成水體采樣的任務(wù)。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試和試驗(yàn)，水體采樣無(wú)人機(jī)工作穩(wěn)定可靠，能夠完成對(duì)離岸較遠(yuǎn)目標(biāo)點(diǎn)的水樣采集。

相比傳統(tǒng)取樣器存在樣品易拋灑、作業(yè)后需清潔存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，水體采樣無(wú)人機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的采樣裝置通過(guò)吸取采樣的方式和封閉式樣品瓶進(jìn)行了解決。

在離岸采樣場(chǎng)景中，傳統(tǒng)方式需要借助有人船或無(wú)人船采樣，操作員需徒步跨越岸邊障礙接近水體進(jìn)行船只收放操作。而水體采樣無(wú)人機(jī)只需在地面站輸入預(yù)定采樣點(diǎn)坐標(biāo)，即可從平坦公路起飛直達(dá)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，相比傳統(tǒng)方式提升了效率。

本文提出的水樣采集無(wú)人機(jī)具有創(chuàng)新性，為水環(huán)境研究者提供了一種新型的采樣工具，也為執(zhí)法者提供了一種可以快速固定排污證據(jù)的設(shè)備。將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用在環(huán)境領(lǐng)域中，解決了實(shí)際采樣作業(yè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，同時(shí)也為無(wú)人機(jī)的多用途應(yīng)用提供了一種參考。

3.2 展望

下一步工作將升級(jí)環(huán)境感知系統(tǒng)的傳感器，雙目相機(jī)-超聲波模塊更換為固態(tài)激光雷達(dá)，借助高精度的成像解析力，增強(qiáng)無(wú)人機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性、智能化水平。設(shè)計(jì)并制作可進(jìn)行自動(dòng)充電的配套自動(dòng)化機(jī)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)多點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和水?dāng)?shù)據(jù)的無(wú)人化收集。

在該系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用方面，文獻(xiàn)［13］認(rèn)為目前缺乏公開(kāi)、高密度、數(shù)字化、高質(zhì)量、持續(xù)更新、連續(xù)、標(biāo)準(zhǔn)化、長(zhǎng)時(shí)間序列的每日甚至每小時(shí)的不同指標(biāo)水?dāng)?shù)據(jù)。其采用模塊化設(shè)計(jì)采樣系統(tǒng)，在低威脅的環(huán)境可以裝備該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的基于4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信的水質(zhì)傳感器^［14］，結(jié)合預(yù)定GNSS坐標(biāo)進(jìn)行航點(diǎn)飛行，對(duì)自然水體以大面積均布點(diǎn)的方式對(duì)水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化原位測(cè)量?？山Y(jié)合云端服務(wù)器，使用手機(jī)APP進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)整理和標(biāo)記，如采集時(shí)間和采集坐標(biāo)等元數(shù)據(jù)信息，用于傳統(tǒng)方式難以實(shí)現(xiàn)的大面積數(shù)據(jù)收集工作，可完成自然條件較差地區(qū)的水域環(huán)境連續(xù)監(jiān)測(cè)，提高所收集水?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量，降低水質(zhì)監(jiān)測(cè)成本。該系統(tǒng)的推廣使用可從技術(shù)層面上推動(dòng)中國(guó)水?dāng)?shù)據(jù)的收集和共享。

將取水樣裝置換成氣體取樣分析裝置，進(jìn)行空氣質(zhì)量應(yīng)急監(jiān)測(cè)^［15］、不合規(guī)排放的執(zhí)法取證^［16］，亦有較好的效果，可廣泛用于各環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，具有廣闊的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。

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