CN101487772B

CN101487772B - 深水浮游生物自动分层定量取样器

Info

Publication number: CN101487772B
Application number: CN2009100142779A
Authority: CN
Inventors: 王俊
Original assignee: Yellow Sea Fisheries Research Institute Chinese Academy of Fishery Sciences
Current assignee: Yellow Sea Fisheries Research Institute Chinese Academy of Fishery Sciences
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: CN101487772A

Abstract

本发明提供一种深水浮游生物自动分层定量取样器，包括支架、取样单元、控制单元，其特点是：所述的支架包括框架及框架内设置的支撑板，所述取样单元、控制单元设置在支撑板上。所述的取样单元包括潜水泵、多路分流器、电磁阀、电子流量计、浮游生物过滤网、集样管及出样阀门，潜水泵通过多路分流器分别接到对应浮游生物过滤网的进水口，浮游生物过滤网下端设置集样管及出样阀门，在各路出水管路上分别设置电磁阀、电子流量计。所述的控制单元与所述电磁阀、电子流量计连接，控制单元还与一压力传感器连接，控制单元由蓄电池供电。准确分水层和精确定量取样，自动化程度高、操作方便，使用可靠。

Description

深水浮游生物自动分层定量取样器

技术领域

本发明涉及一种海洋生物取样试验设备，具体说是一种深水浮游生物自动分层定量取样器。

背景技术

浮游生物是海洋中的主要基础生产者，不仅为更高营养层次的生物提供食物，而且参入海洋生物地球化学过程。因此，浮游生物是海洋生态及渔业环境研究以及诸多国际著名研究计划如IOC、GLOBEC、LMEs等的主要研究内容之一，研究主要包括生物量、丰度、生产力(生殖力)等及其与环境生态因子的关系等内容，其中生物量和丰度是各项研究的根本。为此从业者发明了各种取样工具，并在使用过程中不断完善。目前，国内外浮游生物取样的主要工具有小型、中型和大型浮游生物网和BOGO网等网具，还有具有一定自动化程度的浮游动物连续采集器(PCR)等。

上述的各种浮游生物网都可以采取垂直和水平拖网的方式取样，其优点是取样量大，但在实施分层取样时都是通过专用闭锁器和使锤实现的，先用钢丝绳将网具中部扎紧挂在闭锁器上，等网具放到要求水层时将使锤沿拖网钢丝绳打下去(或者进行相反的操作)完成不同水层的取样。此时就凸现出其缺点：(1)取样全程需要人工操作，操作繁琐工作量大、经常失败、网具与拖网钢丝绳易发生缠绕、网衣缺乏保护易破损、耗时等。(2)由于浮游生物网受流面较大，取样时极易发漂离取样点形成很大的拖网角度，多数情况下拖网深度(距离)是根据释放钢丝绳的长度估算的，很难准确控制水层的深度。(3)由于网具漂移或者拖网速度过快，会造成浮游生物网过滤水的体积计算过低或过高，造成较大的取样误差，尽管有些取样加挂流量计，还是无法解决拖速太快溢出造成的流量误差，无法精确定量。

浮游动物连续采集器的优点是可做连续长距离取样，尽管可调节水层或变水层取样，但必需依靠一定的水平拖拽速度实现采样，根本无法完成定点分水层取样。而且同样存在定量性能差的缺点。

上述问题的存在直接影响了取样的准确性，如何解决上述问题，已引起广大科研工作者的普遍关注，研究一种准确分水层和精确定量取样的海洋浮游生物自动分层定量取样器是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种深水浮游生物自动分层定量取样器，准确分水层和精确定量取样，自动化程度高、操作方便。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种海洋浮游生物自动分层定量取样器，包括支架、取样单元、控制单元，其特征在于：所述的支架包括框架及框架内设置的支撑板，所述取样单元、控制单元设置在支撑板上；

所述的取样单元包括潜水泵、多路分流器、电磁阀、电子流量计、浮游生物过滤网、集样管及出样阀门，潜水泵通过连接管与多路分流器进水口连接，多路分流器各出水口分别接到对应浮游生物过滤网的进水口，浮游生物过滤网下端设置集样管及出样阀门，所述的多路分流器是由一路进水管路及至少3路出水管路组成，在各路出水管路上分别设置电磁阀、电子流量计；

所述的控制单元通过电缆与所述潜水泵、电磁阀、电子流量计连接，控制单元还通过电缆与一压力传感器连接，控制单元由蓄电池供电。

对上述技术方案的改进：所述的支撑板包括上支撑板、中支撑板、下支撑板，且上下间隔水平设置，各支撑板均为圆形；上支撑板中部开有连接管插入口；中支撑板中间设置蓄电池室电缆进出孔，中支撑板底面电缆进出孔周围设置浮游生物过滤网固定圈，各固定圈中间为浮游生物过滤网的进水口；下支撑板中间设置蓄电池室装电池口的安装孔，周围设置集样管固定孔。

对上述技术方案的进一步改进：所述的浮游生物过滤网为上粗下细的圆锥桶形状，其上端固定在中支撑板的固定圈上，下端的集样管插入下支撑板集样管固定孔固定。

对上述技术方案的进一步改进：所述的潜水泵、控制单元设置在上支撑板上，控制单元包括外壳、外壳内的单片机、潜水泵控制模块和电磁阀控制模块，所述的压力传感器设置在控制单元外壳外侧壁上。

对上述技术方案的进一步改进：所述蓄电池设置在一竖直的长筒状蓄电池室内，蓄电池室上端与中支撑板连接，蓄电池电缆通过电池室电缆进出孔向上引出，连接到控制单元，蓄电池室下端的装电池口安装在下支撑板中间的安装孔中。

对上述技术方案的进一步改进：所述的多路分流器为六路分流器，出水管路呈辐射状对称设置，各出水管路的出水口分别接到中支撑板上对应浮游生物过滤网的进水口。

对上述技术方案的进一步改进：所述的上支撑板、中支撑板、下支撑板为不锈钢制成，各支撑板的周边均设置框架固定孔，所述框架由不锈钢立柱和不锈钢上、下横柱连接而成，各不锈钢立柱分别穿过上支撑板、中支撑板、下支撑板对应的框架固定孔，不锈钢上横柱上设置吊环。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

1、本发明通过压力传感器准确测定水深，再由控制单元控制电磁阀在预定水深开启与关闭，实现取样水层的准确控制，取样过程自动化程度很高，克服了目前浮游生物网分层取样全程需要人工操作、操作繁琐工作量大、经常失败、网具与拖网钢丝绳易发生缠绕、网衣缺乏保护易破损、耗时等缺点；

2、压力仅受水深的影响，本发明通过压力传感器可以准确进行分层控制，克服了浮游生物网受流漂离造成的定水层控制困难的缺点；

3、本发明通过流量计精确测量流入浮游生物过滤网的水量(体积)，实现精确定量取样。

附图说明

图1为本发明深水浮游生物自动分层定量取样器整体结构主视图；

图2为支架框架内的中支撑板俯视图；

图3为支架框架内的中支撑板仰视图；

图4为支架框架内的下支撑板俯视图；

图5为本发明深水浮游生物自动分层定量取样器工作原理图。

具体实施方式

图1中，1、支架；2、潜水泵；3、连接管；4、吊环；5、控制单元6、压力传感器；7、上支撑板；8、电缆；9、蓄电池电缆；10、中支撑板；11、浮游生物过滤网固定圈；12、浮游生物过滤网固定卡子；13、浮游生物过滤网；14、蓄电池室；15、固定卡子；16、浮游生物网集样管17、下支撑板；18、出样阀门；19、蓄电池室装电池口。

图2中，20、框架固定孔；21、电子流量计；22、电磁阀；23、六路分流器。

图3中，24、中支撑板底面；25、进水口；26、蓄电池；27、蓄电池室电缆进出孔。

图4中，28、集样管固定孔；29、蓄电池室装电池口的安装孔；30、减重孔；31、框架固定孔。

参见图1-图5，一种深水浮游生物自动分层定量取样器的实施例，包括支架1、取样单元、控制单元5，所述的支架1由框架、框架内设置的支撑板、框架顶部的吊环4组成。所述的支撑板包括上支撑板7、中支撑板10、下支撑板17，且上下间隔水平设置，各支撑板均为圆形。上支撑板7中部开有连接管插入口；中支撑板10中间设置蓄电池室电缆进出孔27，电缆进出孔27周围的中支撑板底面24上设置浮游生物过滤网固定圈11，各固定圈24中间为浮游生物过滤网的进水口25；下支撑板17中间设置蓄电池室14装电池口的安装孔29，周围设置集样管固定孔28及减重孔30。所述的上支撑板7、中支撑板10、下支撑板17为不锈钢制成，各支撑板的周边分别设置框架固定孔20、31，所述框架由不锈钢立柱和不锈钢上、下横杆连接而成，各不锈钢立柱分别穿过上支撑板、中支撑板、下支撑板对应的框架固定孔将各支撑板固定，不锈钢上横杆上设置吊环4。

所述的取样单元包括潜水泵2、多路分流器23、电磁阀22、电子流量计21、浮游生物过滤网13、集样管16及出样阀门18。潜水泵2通过连接管3与多路分流器23的进水口连接，所述的多路分流器23是由一路进水管路及6路出水管路组成的六路分流器，在各路出水管路上分别设置电磁阀22、电子流量计21；出水管路呈辐射状对称设置，各出水管路的出水口分别接到中支撑板10上对应浮游生物过滤网的进水口25。所述的浮游生物过滤网13为上粗下细的圆锥桶形状，其上端固定在中支撑板10的浮游生物过滤网固定圈24上，并用浮游生物过滤网固定卡子12固定。浮游生物过滤网13下端设置集样管16及出样阀门18，并用固定卡子15固定。集样管16插入下支撑板17集样管固定孔28固定。所述的潜水泵2、控制单元5设置在上支撑板7上。

所述的控制单元5通过电缆8与所述潜水泵2、电磁阀22、电子流量计21连接，控制单元5还通过电缆8与一压力传感器6连接，控制单元5包括单片机、潜水泵控制模块和电磁阀控制模块，控制单元5由蓄电池26供电。

所述蓄电池26设置在一竖直的长筒状蓄电池室14内，蓄电池室14上端与中支撑板连接，蓄电池电缆9通过蓄电池室电缆进出孔27向上引出，并连接控制单元5，蓄电池室14下端的装电池口19安装在下支撑板17中间的安装孔29中。

深水浮游生物自动分层定量取样器的工作原理是：压力传感器6将水压信号经转换器转化为电信号，传送至控制单元5，控制单元5的单片机对传来的电信号和设定的压力参数进行处理，形成操作指令，分别发送至潜水泵控制模块和电磁阀控制模块，由潜水泵控制模块控制潜水泵2在入水(或到达海底)后开启以及到达海底(或离开水面)后关闭，由电磁阀控制模块控制不同的电磁阀22(单个或组合)在预定的水层开启与关闭。

工作原理图见图5。整个取样器的电力由一组蓄电池26提供；取样前通过计算机32将取样参数输入控制单元5；用船载吊车通过吊环4将取样器吊起放入水中，由船载吊车控制取样器下放(或上升)的速度和深度，当取样器到达预定水层后，压力传感器6将信号发给控制单元5，控制单元5通过电缆8给潜水泵2供电，同时通过电缆8控制电磁阀门22的启闭；获得供电后潜水泵2开启，自然海水通过连接管3被泵入六路分流器23；根据预先的设定，六路分流器23出水管路33上的电磁阀门22中的一个(或多个)处于开启状态，其余处于关闭状态，自然海水经电子流量计21进入浮游生物过滤网13，浮游生物被留在网内，海水流回大海；取样结束后每个电子流量计21将流量数据通过电缆8发送至控制单元5储存；最后样品通过出样阀门18放出装入标本瓶。

每当取样器到达(离开)指定水层，设定的相应电磁阀门22开启，其余电磁阀22关闭，自然海水则进入对应的浮游生物过滤网13，依此类推完成其他水层的取样。取样器到达设定的最终水层时，潜水泵2和电磁阀门22关闭。取样器回到甲板后，用自然海水从外面冲洗浮游生物过滤网13，使样品集中到集样管16中，然后通过出样阀门18装入标本瓶固定保存。

为避免通过过滤网过滤的海水对取样的影响，建议采取从底层到表层逐层取样。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种深水浮游生物自动分层定量取样器，包括支架、取样单元、控制单元，其特征在于：所述的支架包括框架及框架内设置的支撑板，所述取样单元、控制单元设置在支撑板上；

2.按照权利要求1所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述的支撑板包括上支撑板、中支撑板、下支撑板，且上下间隔水平设置，各支撑板均为圆形；上支撑板中部开有连接管插入口；中支撑板中间设置蓄电池室电缆进出孔，中支撑板底面电缆进出孔周围设置浮游生物过滤网固定圈，各固定圈中间为浮游生物过滤网的进水口；下支撑板中间设置蓄电池室装电池口的安装孔，周围设置集样管固定孔。

3.按照权利要求2所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述的浮游生物过滤网为上粗下细的圆锥桶形状，其上端固定在中支撑板的固定圈上，下端的集样管插入下支撑板集样管固定孔固定。

4.按照权利要求3所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述的潜水泵、控制单元设置在上支撑板上，控制单元包括外壳、外壳内的单片机、潜水泵控制模块和电磁阀控制模块，所述的压力传感器设置在控制单元外壳外侧壁上。

5.按照权利要求2所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述蓄电池设置在一竖直的长筒状蓄电池室内，蓄电池室上端与中支撑板连接，蓄电池电缆通过电池室电缆进出孔向上引出，连接到控制单元，蓄电池室下端的装电池口安装在下支撑板中间的安装孔中。

6.按照权利要求4所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述蓄电池设置在一竖直的长筒状蓄电池室内，蓄电池室上端与中支撑板连接，蓄电池电缆通过电池室电缆进出孔向上引出，连接到控制单元，蓄电池室下端的装电池口安装在下支撑板中间的安装孔中。

7.按照权利要求2所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述的多路分流器为六路分流器，出水管路呈辐射状对称设置，各出水管路的出水口分别接到中支撑板上对应浮游生物过滤网的进水口。

8.按照权利要求6所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述的多路分流器为六路分流器，出水管路呈辐射状对称设置，各出水管路的出水口分别接到中支撑板上对应浮游生物过滤网的进水口。

9.按照权利要求2所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述的上支撑板、中支撑板、下支撑板为不锈钢制成，各支撑板的周边均设置框架固定孔，所述框架由不锈钢立柱和不锈钢上、下横柱连接而成，各不锈钢立柱分别穿过上支撑板、中支撑板、下支撑板对应的框架固定孔，不锈钢上横柱上设置吊环。

10.按照权利要求8所述的深水浮游生物自动分层定量取样器，其特征在于：所述的上支撑板、中支撑板、下支撑板为不锈钢制成，各支撑板的周边均设置框架固定孔，所述框架由不锈钢立柱和不锈钢上、下横杆连接而成，各不锈钢立柱分别穿过上支撑板、中支撑板、下支撑板对应的框架固定孔，不锈钢上横杆上设置吊环。