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作品名称：智航精测——基于无人机协同的水体智能精准采样装备
学校名称：厦门大学嘉庚学院
参赛队伍：智航精测
队伍编号：230709
参赛学生：刘孜睿周益名吴佳怡吴湘婷
指导老师：周亮
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

“智航精测——基于无人机协同的水体智能精准采样装备”是针对黑臭水体监测痛点开发的智能化采样系统，旨在解决传统采样方式中人工风险高、水样扰动大、设备腐蚀严重等问题。该装置以无人机为空中作业平台，集成机械采样机构与自动化控制系统，通过精准定位、无接触采样、自动密封等技术，实现“空中定位-自动采样-密封回收”全流程自动化。装置核心由无人机本体、采集瓶、提拉装置、刹车装置及电控系统构成：无人机采用碳纤维机架，最大负重≥5kg，续航≥30分钟，可搭载1-2个500mL采集瓶；采集瓶采用聚四氟乙烯耐腐蚀材料，下端配置200g配重块确保垂直下沉，创新设计“水压触发-机械复位”密封结构，通过横板与扭簧组成的单向阀实现水样自动密封，无需电动阀门，可靠性提升60%；提拉装置通过电机驱动凯夫拉材质提拉绳（断裂强度≥500N）收放，配合丝杆传动刹车装置（制动响应时间＜0.5秒），确保采集瓶稳定作业；电控系统以STM32单片机为核心，集成UBlox NEO-M8N GPS模块（定位精度1m）、4G/LoRa无线模块及1080P红外摄像头，实现飞行路径规划、采样点定位、数据实时回传一体化控制。

该装置的核心创新在于三大技术突破：一是通过无人机空中悬停作业消除水体扰动，采样准确性较无人船提升40%，作业范围覆盖偏远污染区域；二是纯机械自适应密封结构利用水压自动开合，简化设计同时提高可靠性；三是一体化电控系统实现全流程自动化，单人即可完成多点位采样，效率较人工提升3倍。工程应用中，装置采用工业级标准化组件，控制程序基于FreeRTOS系统开发，经100+次测试采样成功率达98%，整套设备造价约8000元，仅为专业水质监测无人机的50%，单次采样能耗≤0.5kWh，具备成本可控、操作便捷（2小时培训即可独立作业）、维护简单等优势。

该装备广泛适用于环保监管、科研监测及应急监测场景，支持10km半径内日均30+点位采样，可快速部署至污染核心区，避免人员暴露风险。通过GPS坐标、环境图像与时间戳自动关联生成标准化报告，为水质监测提供精准、高效、安全的技术方案，推动水环境治理智能化升级，具有显著的生态价值与社会意义。