CN101464227A - 深水式水质测量取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深水式水质测量取样器。该取样器包括取样瓶，电源，显示仪，控制开关，电缆连接线，液位变送器及上下联动阀门；取样瓶用固定环与电缆连接线底端钢缆部分连接固定，电缆线顶端电缆部分与控制开关，显示仪及电源连接，电缆线底端连接的液位变送器将取样瓶中深水的信号转换为电信号，电信号通过控制开关输送到显示仪显示，上下联动阀门通过联动阀门控制线并入电缆线再连接到控制开关。本发明上下联动阀门的设置解决了现有深水取样中排气困难的技术难点；因上下联动阀门的工作机理，关闭及开启阀门在瞬间完成，防漏效果好；从而提高了深水取样效率和准确性，且实用性强，便于推广应用。

Description

深水式水质测量取样器

技术领域

本发明涉及环境水质监测、地下水水质观测及地质矿业监测，具体地涉及一种深水式水质测量取样器。

背景技术

随着水资源开发利用的强度和速度的加大和人们生态环境意识的日益增强，国内外对水环境问题逐渐重视，目前国内在环境保护及项目环境评价相关工作中均将水环境作为重点。作为水环境评价指标的水质要素是衡量水域破坏程度和饮用水是否健康的重要指标，准确的水质指标能为环保提供可靠的依据，其中水样采集是一项重要的环节。它不是简单的进行水样收集，因为供分析的水样要有代表性，能准确反映水质参数的浓度和指标[池靖等.环境水样采集过程中的质量保证措施[J].环境监测管理与技术，2007，2：57～59]。影响水样采集的因素有很多，如采样点、采样仪器、采样体积、采样方法乃至水样的保存等，任何一个因素的变化都可能导致分析结果的改变[张敬东.水质监测不能轻视的一步-水样采集[J].云南环境科学，1996，6：59～60]。所以如何使采集的水样真实准确地反映水质情况，是监测分析工作首先必须解决的问题。由于海洋、湖泊底层水体对于污染物的吸附和释放具有决定性影响[黄文典，李嘉等.含沙量对水体耗氧有机污染物降解耗氧影响[J].人民长江，2005，4：55～57]。[李洪，李嘉等.泥沙的分形表面和分形吸附模型[J].水利学报，2003，3：14～17]。而污染物在垂向水深的变化规律也是反映水体污染情况的重要指标，因此定深进行水样采集是环境监测的重要研究课题和技术难点。

我国拥有世界最多的水能资源，特别是西部地区水电开发的规模逐年扩大。修建电站便形成巨大的深水水库，而由此便带来诸多环境问题。其中，水库的形成改变了原有河道的水温分布规律，近库底的深水层水温较低且垂向水温有明显的变化，这对鱼类等水生生物的繁殖生存及农作物的灌溉会产生非常严重的影响[邓云，李嘉等.水库温差异重流模型的研究[J].水利学报，2003，7：7～11]。同时，受水温分层影响而导致的污染物扩散规律的变化；近库底底泥对污染物释放规律都是十分重要的研究课题；而由于汛期泥沙造成的水库内含沙浑水的运动还会对水库寿命产生重要影响^[14]。因此针对上述水环境问题，必须在水库成库后对水体进行取样分析研究温度、含沙量及污染物含量等指标。这也就需要对较深水体进行取样观测，传统的取样手段只能获取表层水体，缺乏必要的简便有效的手段进行深水水样采集。

对于矿业和地质研究等需要进行深层地下水水样采集工作，已有取样仪器主要为国外研制的大型自动化取样仪器，主要用于深海取样的机器人型潜水机取样器，通过随行船支与潜水机由光缆连接进行遥控，潜水机下潜到待取深度时进行水样的获取。由于价格昂贵、操作原理复杂且运行维护成本费用高昂，不适于进行广泛的推广。我国在深水取样领域内缺少自主研发的取样设备，随着西部山区水电、矿业等能源行业的发展，也为了满足环境保护的迫切要求，就迫切需要一种造价合理、工作原理简单的水样采集仪器，这是本发明的目的所在，而本发明的实施也就具有了现实的应用意义。

发明内容

本发明的目的正是针对现有深水水样采集在取样方式，定位准确性，取样体积和实地操作过程中所存在的缺陷以及实际的要求，提出一种深水式水质测量新型取样器。该取样器首先方便携带、储存；现场组装快速，能够适应野外监测工作的需要；其次，能够迅速准确地定位深度；能够进行较准确定量取样，能快速进行水下容器内的排气和取样；并取样体积能够满足分析要求；且造价合理。

为实现本发明的目的，本发明由以下措施构成的技术方案来实现的。

本发明的深水式水质测量取样器，其特征在于主要包括取样瓶，外接电源，深度显示仪，控制开关，电缆连接线，液位变送器及上联动电动阀门和下联动电动阀门；其中，取样瓶中部采用方便拆卸的拧紧式固定环与电缆连接线底端钢缆部分连接固定，上联动电动阀门和下联动电动阀门通过联动电动阀门控制连接线并入电缆连接线再连接到控制开关，液位变送器通过电缆连接线与控制开关连接，控制开关由电缆连接线顶端电缆部分与深度显示仪连接，深度显示仪再与外接电源连接。

上述技术方案中，所述控制开关包括电源开关；液位变送器开关；以及上联动电动阀门开关和下联动电动阀门开关集成的控制开关。

上述技术方案中，为在待测水体底部流速较高的深水中取样，在所述电缆连接线底端的附加挂点上可加挂铅鱼，或相关水质检测探头，或其他重物。

上述技术方案中，所述取样瓶瓶体上刻有体积刻度。

上述技术方案中，所述液位变送器底端与取样瓶底端位于同一平面。

上述技术方案中，所述上联动电动阀门和下联动电动阀门分别设置在取样瓶上方瓶口处和下方瓶口处。

本发明的工作原理是：当取样器放入水体中时，下面与取样瓶底端位于同一平面的液位变送器的探头探测到水体深度，其信号由液位变送器转换为电信号，该电信号通过控制开关控制，并输送到深度显示仪显示。

本发明是针对水域深层水体定位取样的技术需求，设计出造价合理且较可靠地进行深水取样作业的仪器设备，克服了采样过程中由于难于定深、定量采样的技术难点；采用新型的上下联动防水电动阀门，解决了水下排气难点；不仅提高了取样效率和准确性，同时能减少人为因素带来的测量误差和不确定性，为水利、环保及矿业部门提供更便捷和更科学的采样仪器。

本发明具有以下的优点及积极效果：

1、本发明的取样器可以定深、定量、准确地进行深水取样，最大限度的减少人为原因造成的误差。

2、本发明的取样器为模块化组成，可根据实地观测需要加挂水质探头或增设取样瓶。

3、本发明的取样器方便携带、造价较低，且工作原理简单。

4、本发明的取样器采用上下联动电动阀门解决了现有深水取样中排气困难的技术难点，提高了深水取样效率和准确性。

5、本发明的取样器实用性强，便于推广应用。

附图说明

图1深水式水质测量取样器结构示意图；

图2为图1中上下联动防水电动阀门联动工作状态示意图，图中，12联动电动阀门闭合状态立面图，13联动电动阀门开启状态立面图；14联动电动阀门闭合状态剖面图；15联动电动阀门开启状态剖面图。

图中，1外接电源；2深度显示仪；3控制开关；4电缆连接线；5上联动电动阀门；6取样瓶；7拧紧式固定环；8下联动电动阀门；9联动电动阀门控制连接线；10液位变送器；11附加挂点。

具体实施方式

下面结合附图并用具体实施例对本发明的原理和工作过程作进一步的说明，但本发明不仅限于实施例中所涉及到的内容。

图1中，本发明的深水式水质测量取样器，主要包括取样瓶6，外接电源1，深度显示仪2，控制开关3，电缆连接线4，液位变送器10及设置在取样瓶上方口端和下方口端的上联动电动阀门5和下联动电动阀门8；取样瓶6中部采用方便拆卸的拧紧式固定环7与电缆连接线4底端的钢缆部分连接固定，上联动电动阀门5和下联动电动阀门8通过联动电动阀门控制连接线9并入电缆连接线4再连接到控制开关3，液位变送器10通过电缆连接线与控制开关连接，控制开关由电缆连接线顶端电缆部分与深度显示仪连接，深度显示仪再与外接电源连接。液位变送器10底端与取样瓶6底端应位于同一平面。电缆连接线4底端连接有附加挂点11，以便在水体底部流速较高的深水中取样时，在附加挂点11上加挂铅鱼，或相关水质检测探头，或其他重物。取样瓶6与电缆连接线4底端的钢缆部分连接采用金属材质且方便拆卸的拧紧式固定环7。取样瓶为透明工程材料制成，其上标有体积刻度。上下联动电动阀门的开启闭合通过与联动电动阀门相连接的阀门控制连接线由操作人员在控制开关处发送信号完成。由于上下联动电动阀门的工作机理，关闭及开启阀门瞬间完成，且防漏效果好。

实施例

本发明取样器外接电源部分可根据野外观测的时间及强度选择交流或直流电源，通常采用蓄电池组(2块～4块)方便携带。

电缆连接线包括电缆及用于加固的钢丝，如果待测水体深度超过300m可增加绞盘方便收取电缆连接线。待测水体底部流速较高可在连接线底端附加挂点加挂铅鱼或其他重物，或相关水质检测探头，本实例在附加挂点加挂铅鱼。

在实际操作中，按照图1结构所示，将外接电源1与电缆连接线4连接好，深度显示仪2与外接电源1和控制开关3连接，取样瓶6上的拧紧式固定环7固定于电缆连接线4的钢缆部分，钢缆最终连接至控制开关3，深水取样器组装完毕。

液位变送器10采用国产的水深传感器作探头，250m测量范围且精度在0.1m左右可以满足测量要求，同时变送器通过电缆将水深同步反映到测量人员的深度显示仪2处，不存在控制滞后时间。

本实施例针对的是平均水深为100m的水电站水库水质检测，在10km的回水范围内取20个测点，取50m水深水样，由于水体不含强腐蚀性，取样瓶6的材质为透明工程塑料。

在水库检测过程中采用快艇作为交通工具，外接电源1采用2块组蓄电池，电缆连接线4采用200m长度，电缆连接线底端附加挂点11加挂5kg重的铅鱼。将电源1与电缆连接线4连接好，安装液位变送器10和深度显示仪2及控制开关3于电缆连接线4的电缆部分，液位变送器底端与取样瓶6底端位于同一平面，并用拧紧式固定环7固定于电缆连接线4的钢缆部分。上联动电动阀门5及下联动电动阀门8通过电动阀门控制连接线9并入电缆连接线4的电缆部分并最终连接至控制开关3。

深水水样取样作业时，待快艇驶入水库待测点时，降低船速并尽量保持在同一位置。将取样瓶6，液位变送器10和电缆连接线4缓慢放入水中，打开电源1和深度显示仪2，液位变送器探头受到压力将水深值反馈到深度显示仪2中，待深度显示仪显示到某次取样的深度接近50m时，放慢投放电缆连接线的速度，待刚好显示50m深时，打开控制开关3中的上下联动电动阀门开关，使得上联动电动阀门5及下联动电动阀门8同时开启，经过20s的时间后，关闭上下联动电动阀门开关并缓慢上提取样器。待取回取样瓶主体后即可得到深水取水样体，至此完成一次深水水样获取的过程。

Claims (6)

1.一种深水式水质测量取样器，其特征在于包括取样瓶(6)，外接电源(1)，深度显示仪(2)，控制开关(3)，电缆连接线(4)，液位变送器(10)及上联动电动阀门(5)和下联动电动阀门(8)；其中，取样瓶中部采用方便拆卸的拧紧式固定环(7)与电缆连接线(4)底端钢缆部分连接固定，上联动电动阀门(5)和下联动电动阀门(8)通过联动电动阀门控制连接线(9)并入电缆连接线(4)再连接到控制开关(3)，液位变送器通过电缆连接线与控制开关连接，控制开关由电缆连接线顶端电缆部分与深度显示仪连接，深度显示仪再与外接电源连接。

2.根据权利要求1所述的深水式水质测量取样器，其特征在于所述控制开关(3)包括电源开关；液位变送器开关；以及上联动电动阀门开关和下联动电动阀门开关集成的控制开关。

3.根据权利要求1所述的深水式水质测量取样器，其特征在于在电缆连接线(4)底端的附加挂点(11)上可加挂铅鱼，或相关水质检测探头，或其他重物。

4.根据权利要求1所述的深水式水质测量取样器，其特征在于所述取样瓶(6)瓶体上刻有体积刻度。

5.根据权利要求1或4所述的深水式水质测量取样器，其特征在于所述液位变送器(10)底端与取样瓶(6)底端位于同一平面。

6.根据权利要求1或4所述的深水式水质测量取样器，其特征在于所述上联动电动阀门(5)和下联动电动阀门(8)分别设置在取样瓶(6)上方瓶口处和下方瓶口处。

Images