CN106153399A - 一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置，包括低盒支撑脚，所述低盒支撑脚的顶部设有装置低盒，且装置低盒内部的中央位置设有防水密封盒，所述装置低盒底部的周边设有样品瓶瓶底定位槽，所述样品瓶瓶底定位槽内设有样品瓶，所述装置低盒内设有中间抬板，且中间抬板水平固定于装置低盒的内壁，所述中间抬板上设有圆孔，且圆孔与样品瓶的瓶口相配合，所述中间抬板底部的中心位置固定有防水电机，防水电机的输出轴连接有给水暂存容器，所述给水暂存容器位于中间抬板的上方。本发明能够实现低功耗喀斯特洞穴滴水的自动取样，也能够实现洞穴滴水滴速的测量和根据滴速变化进行样品自动采集的系统功能，结构简单，使用方便，成本低。

Description

一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置

技术领域

本发明涉及洞穴滴水自动取样技术领域，尤其涉及一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置。

背景技术

中国有近1/3的碦斯特地貌，其典型地质特点是地表岩石多，土壤少，对水分保持严重不足，以至于碦斯特地区人民存在两大自然灾害，第一：严重缺水，降水后的水源快速渗入地下造成的部分地区过于干旱，有时方圆几公里内人畜、灌溉共用一个泥塘；第二：具有地下水被快速污染的脆弱性，地面上的污染物很容易随液体快速渗人到地下，一但地下水被污染，净化需要几十年，如果能够通过研究发现某地区地下水的流向，不论是针对缺水问题或者污染问题，将提供科学有效的依据和解决方法。

目前是在国家基金项目的支持下研究一整套自动观测方法，其中主要包括以下内容：

一、首先在地面上对降雨量实施自动观测，获取降雨位置，降雨信息，并同时自动取样，一但发现有降雨时，立即关注该区域周边地下水反应；

二、唯一途径是通过洞穴，自动观测滴水滴速的变化情况，说明该处有水源通过，如果原来滴速很慢，随着地面上降水到来，滴速发生突变加快，说明某处的降水流到此处了，并将此时的样品采集下来；

三、把地面上采集的降雨样品和流到洞穴中采集到的样品进行成分的分析对比，可以从中发现样品流经途中经过什么样的土壤和岩石结构，为地表下结构模型的建立和水流去向模型的建立提供依据。

为达到上述目的，必须研究一套洞穴滴水滴速的自动监测和样品自动采集系统，同时对每一水滴信息和样品信息进行长时间记录；本发明主要解决低功耗前提下样品的自动采集功能。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置。

本发明提出的一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置，包括低盒支撑脚，所述低盒支撑脚的顶部设有装置低盒，且装置低盒内部的中央位置设有防水密封盒，所述装置低盒底部的周边设有样品瓶瓶底定位槽，所述样品瓶瓶底定位槽内设有样品瓶，所述装置低盒内设有中间抬板，且中间抬板水平固定于装置低盒的内壁，所述中间抬板上设有圆孔，且圆孔与样品瓶的瓶口相配合，所述中间抬板底部的中心位置固定有防水电机，防水电机的输出轴连接有给水暂存容器，所述给水暂存容器位于中间抬板的上方，且给水暂存容器连接有给水金属导管，所述给水暂存容器的同轴下方设有样品瓶定位盘，样品瓶定位盘的周边设有十二个第二圆孔，且一个第二圆孔与给水金属导管(17)相配合，所述给水暂存容器的另一侧设有光敏对管，所述中间抬板上设有光敏对管固定座，且光敏对管位于光敏对管固定座上，且样品瓶定位盘位于光敏对管之间，所述中间抬板的顶部设有抬板支撑杆，且抬板支撑杆的顶部设有上部抬板，所述上部抬板位于装置低盒的顶部，且上部抬板的顶部设有两个机械转动部分提手，且两个机械转动部分提手对称设置，所述上部抬板的顶部设有蓄水容器支架，且蓄水容器支架的顶部设有蓄水容器，所述蓄水容器内设有样品水过滤漏斗，所述样品水过滤漏斗的内侧设有不锈钢过滤筛网，且不锈钢过滤筛网固定于蓄水容器的顶部，所述样品水过滤漏斗连接有滴水收集引水管，所述蓄水容器的一侧设有定位排水管，且蓄水容器的底部连接有三通，所述三通分别连接有取样硅胶导管和排水硅胶导管，所述取样硅胶导管连接有取样电磁阀，且排水硅胶导管连接有排水电磁阀，所述取样电磁阀和排水电磁阀均固定于蓄水容器支架上，所述取样硅胶导管远离三通的一端延伸至给水暂存容器内。

优选地，所述防水密封盒内设有控制电路，样品瓶为容量为500ml的塑料瓶，且样品瓶为十二个。

优选地，所述滴水收集引水管连接有滴水传感收集装置，且样品水过滤漏斗位于蓄水容器的开口处。

优选地，所述样品瓶瓶底定位槽由泡沫珍珠棉加工制成。

优选地，所述控制电路分别与防水电机、取样电磁阀、排水电磁阀和光敏对管连接。

本发明中，所述一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置通过滴水收集引水管能够引入滴水样品，通过样品水过滤漏斗和不锈钢过滤筛网进行过滤，通过蓄水容器和定位排水管能够进行蓄水，具备电磁阀排水取样控制功能，也具备自动定位取样功能，更能够将样品水与空气隔离，本发明能够实现低功耗喀斯特洞穴滴水的自动取样，也能够实现洞穴滴水滴速的测量和根据滴速变化进行样品自动采集的系统功能，结构简单，使用方便，成本低。

附图说明

图1为本发明提出的一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置的结构示意图。

图中：1低盒支撑脚、2防水密封盒、3样品瓶、4装置低盒、5上部抬板、6抬板支撑杆、7防水电机、8给水暂存容器、9取样硅胶导管、10取样电磁阀、11蓄水容器支架、12蓄水容器、13滴水收集引水管、14不锈钢过滤筛网、15定位排水管、16排水电磁阀、17给水金属导管、18样品瓶定位盘、19排水硅胶导管、20中间抬板、21光敏对管固定座、22光敏对管、23样品水过滤漏斗、24三通、25样品瓶瓶底定位槽、26机械转动部分提手。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

参考图1，本实施例提出了一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置，包括低盒支撑脚1，低盒支撑脚1的顶部设有装置低盒4，且装置低盒4内部的中央位置设有防水密封盒2，装置低盒4底部的周边设有样品瓶瓶底定位槽25，样品瓶瓶底定位槽25内设有样品瓶3，装置低盒4内设有中间抬板20，且中间抬板20水平固定于装置低盒4的内壁【内壁固定方法没有画在图里，所以没有详细说明，会有影响吗？只需内壁装几个抬钉即可】，中间抬板20上设有圆孔，且圆孔与样品瓶3的瓶口相配合，中间抬板20底部的中心位置固定有防水电机7，防水电机7的输出轴连接有给水暂存容器8，给水暂存容器8位于中间抬板20的上方，且给水暂存容器8连接有给水金属导管17，给水暂存容器8的同轴下方设有样品瓶定位盘18，样品瓶定位盘18的周边设有十二个第二圆孔，且一个第二圆孔与给水金属导管17相配合，给水暂存容器8的另一侧设有光敏对管22，中间抬板20上设有光敏对管固定座21，且光敏对管22位于光敏对管固定座21上，且样品瓶定位盘18位于光敏对管22之间，中间抬板20的顶部设有抬板支撑杆6，且抬板支撑杆6的顶部设有上部抬板5，上部抬板5位于装置低盒4的顶部，且上部抬板5的顶部设有两个机械转动部分提手26，且两个机械转动部分提手26对称设置，上部抬板5的顶部设有蓄水容器支架11，且蓄水容器支架11的顶部设有蓄水容器12，蓄水容器12内设有样品水过滤漏斗23，样品水过滤漏斗23的内侧设有不锈钢过滤筛网14，且不锈钢过滤筛网14固定于蓄水容器12的顶部，样品水过滤漏斗23连接有滴水收集引水管13，蓄水容器12的一侧设有定位排水管15，且蓄水容器12的底部连接有三通24，三通24分别连接有取样硅胶导管9和排水硅胶导管19，取样硅胶导管9连接有取样电磁阀10，且排水硅胶导管19连接有排水电磁阀16，取样电磁阀10和排水电磁阀16均固定于蓄水容器支架11上，取样硅胶导管9远离三通24的一端延伸至给水暂存容器8内，一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置通过滴水收集引水管13能够引入滴水样品，通过样品水过滤漏斗23和不锈钢过滤筛网14进行过滤，通过蓄水容器12和定位排水管15能够进行蓄水，具备电磁阀排水取样控制功能，也具备自动定位取样功能，更能够将样品水与空气隔离，本发明能够实现低功耗喀斯特洞穴滴水的自动取样，也能够实现洞穴滴水滴速的测量和根据滴速变化进行样品自动采集的系统功能，结构简单，使用方便，成本低。

本实施例中，防水密封盒2内设有控制电路，样品瓶3为容量为500ml的塑料瓶，且样品瓶3为十二个，滴水收集引水管13连接有滴水传感收集装置，且样品水过滤漏斗23位于蓄水容器12的开口处，样品瓶瓶底定位槽25由泡沫珍珠棉加工制成，控制电路分别与防水电机7、取样电磁阀10、排水电磁阀16和光敏对管22连接。一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置通过滴水收集引水管13能够引入滴水样品，通过样品水过滤漏斗23和不锈钢过滤筛网14进行过滤，通过蓄水容器12和定位排水管15能够进行蓄水，具备电磁阀排水取样控制功能，也具备自动定位取样功能，更能够将样品水与空气隔离，本发明能够实现低功耗喀斯特洞穴滴水的自动取样，也能够实现洞穴滴水滴速的测量和根据滴速变化进行样品自动采集的系统功能，结构简单，使用方便，成本低。

本实施例中，滴水样品引入：滴水收集引水管13与滴水传感收集装置相连，该装置能汇集每一水滴并通过滴水收集引水管13引入到该取样装置中；二次过滤功能：洞穴滴水中含有泥沙，为保证整个取样装置水路畅通，需要进行二次过滤，一次过滤功能在滴水传感收集装置中；二次过滤功能由滴水收集引水管13、不锈钢过滤筛网14和样品水过滤漏斗23组成，采用漏斗造型加筛网，主要解决水滴能尽快汇集向下流，效果好于水平筛网；样品水蓄积功能：蓄水功能由样品蓄水容器12和定位排水管15构成，蓄水容器12容器的底部为漏斗式的锥形状，有利于样品汇集向下流出；该容器下水口平时被下方电磁阀关闭，用于蓄集洞顶滴水，只有取样时间到时电磁阀才会开启；自动取样的间隔时间由控制系统根据研究人员设定时间和滴速的情况自动判断和控制，当滴速突变时，此时的样品很重要，系统会自动调整取样间隔时间为原来间隔时间的一半，提高取样的频度，而洞顶滴水的滴速即滴水量不尽相同，当滴速快滴水量大时，有可能在取样之前即未到达设定取样时间之前，蓄水量会超过蓄水容器12造成溢出，而且超过500ml的样品是多余的，它已超过样品瓶的容量，这时，定位排水管15可以将蓄水液面维持在500ml的位置处，超过500ml的蓄水可以由定位排水管15排走；电磁阀排水取样控制功能：自动取样的间隔时间由控制系统根据研究人员设定时间和滴速的情况自动判断和控制；当取样时间到时，控制电路会开启取样电磁阀10，能使蓄水容器12中的蓄水通过取样硅胶导管9流入到下面的给水暂存容器8中，取样电磁阀10必须开启一定时间，直到蓄水容器12水样流完后，又电控关闭电磁阀10；排水电磁阀16主要用以解决研究人员取样取数据时，可以随时手动排空蓄水容器12的水样，方便获取新样品；当手动操作控制防水密封盒2中排水按钮时，排水电磁阀16开启，蓄水容器12中的蓄水由排水硅胶导管19排除到装置外；低功耗自动定位取样功能：该功能是本装置的核心；主要特点是样品瓶固定装置不转动，而是给水装置转动实现取样；其中，样品瓶3的固定装置包括样品瓶瓶底定位槽25、样品瓶3及中间抬板20构成；装置低盒4的底部外围放置样品瓶瓶底定位槽25，具有防水和轻便的特点；样品瓶3的容量为500ml的塑料瓶，500ml样品水用以满足多种水样分析的需要，装置设计有12个样品瓶3；中间抬板20的外围即圆周边缘内有12个圆形孔径，孔径大小比样品瓶口大，能够很方便地让瓶口伸出中间抬板20，用以定位样品瓶口；配合软性材料样品瓶瓶底定位槽25，适当向下压紧，使得样品瓶被充分固定；样品瓶3的容量为500ml，用以满足多种水成分分析的需要；中间抬板20的圆心下方固定有防水电机7，电机在电路的控制下可以同时带动样品瓶定位盘18、给水金属导管17和给水暂存容器8同时转动；其中，当取样时间到，取样动作开启时，将能实现样品瓶3的自动定位功能；光敏对管22由光敏对管固定座21固定于中间抬板20之上，不做转动；定位盘配合光敏对管22，实现样品瓶的定位功能；每当要切换到下一样品瓶时，考虑到减少耗电，有如下逻辑动作：首先启动电机转动，电机带动定位盘同时转动，之后开启光敏对管22的发光管，同时检测接收管是否收到对管发出的红外光，如果转动中光敏对管没有碰到小孔，红外光将被完全遮挡，使接收管接收不到红外光，此时电机将继续转动；如果转动中光敏对管22对到了下一个定位孔，对管的接收管将能收到红外光，此时控制电机立刻停止转动；由于定位孔和样品瓶中心及给水导管在同一半径线及其垂直平面上，使得停转时给水导管出水口刚好对准样品瓶瓶口中心，此时，立刻关闭光敏对管22和电机的电源，用于降低功耗，由此完成样品瓶3的一次换瓶定位功能；此后取样电磁阀10打开，样品水可流入到给水暂存器8中，再从8中流入到给水金属导管17，在17的引导下，使样品水进入样品瓶3；样品水与空气的隔离功能：样品水与空气接触，空气中的成分会进入到样品水中；隔离问题的解决，可以采用石蜡油比水轻的特点，在换上空样品瓶3时，先在样品瓶3中注入石蜡油，当样品水进入瓶中，总是沉到油的下方，保证样品水和空气之间由石蜡油完全隔离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置，包括低盒支撑脚(1)，其特征在于，所述低盒支撑脚(1)的顶部设有装置低盒(4)，且装置低盒(4)内部的中央位置设有防水密封盒(2)，所述装置低盒(4)底部的周边设有样品瓶瓶底定位槽(25)，所述样品瓶瓶底定位槽(25)内设有样品瓶(3)，所述装置低盒(4)内设有中间抬板(20)，且中间抬板(20)水平固定于装置低盒(4)的内壁，所述中间抬板(20)上设有圆孔，且圆孔与样品瓶(3)的瓶口相配合，所述中间抬板(20)底部的中心位置固定有防水电机(7)，防水电机(7)的输出轴连接有给水暂存容器(8)，所述给水暂存容器(8)位于中间抬板(20)的上方，且给水暂存容器(8)连接有给水金属导管(17)，所述给水暂存容器(8)的同轴下方设有样品瓶定位盘(18)，样品瓶定位盘(18)的周边设有十二个第二圆孔，且一个第二圆孔与给水金属导管(17)相配合，所述给水暂存容器(8)的另一侧设有光敏对管(22)，所述中间抬板(20)上设有光敏对管固定座(21)，且光敏对管(22)位于光敏对管固定座(21)上，且样品瓶定位盘(18)位于光敏对管(22)之间，所述中间抬板(20)的顶部设有抬板支撑杆(6)，且抬板支撑杆(6)的顶部设有上部抬板(5)，所述上部抬板(5)位于装置低盒(4)的顶部，且上部抬板(5)的顶部设有两个机械转动部分提手(26)，且两个机械转动部分提手(26)对称设置，所述上部抬板(5)的顶部设有蓄水容器支架(11)，且蓄水容器支架(11)的顶部设有蓄水容器(12)，所述蓄水容器(12)内设有样品水过滤漏斗(23)，所述样品水过滤漏斗(23)的内侧设有不锈钢过滤筛网(14)，且不锈钢过滤筛网(14)固定于蓄水容器(12)的顶部，所述样品水过滤漏斗(23)连接有滴水收集引水管(13)，所述蓄水容器(12)的一侧设有定位排水管(15)，且蓄水容器(12)的底部连接有三通(24)，所述三通(24)分别连接有取样硅胶导管(9)和排水硅胶导管(19)，所述取样硅胶导管(9)连接有取样电磁阀(10)，且排水硅胶导管(19)连接有排水电磁阀(16)，所述取样电磁阀(10)和排水电磁阀(16)均固定于蓄水容器支架(11)上，所述取样硅胶导管(9)远离三通(24)的一端延伸至给水暂存容器(8)内。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置，其特征在于，所述防水密封盒(2)内设有控制电路，样品瓶(3)为容量为500ml的塑料瓶，且样品瓶(3)为十二个。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置，其特征在于，所述滴水收集引水管(13)连接有滴水传感收集装置，且样品水过滤漏斗(23)位于蓄水容器(12)的开口处。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置，其特征在于，所述样品瓶瓶底定位槽(25)由泡沫珍珠棉加工制成。

5.根据权利要求1或2所述的一种低功耗喀斯特洞穴滴水自动取样装置，其特征在于，所述控制电路分别与防水电机(7)、取样电磁阀(10)、排水电磁阀(16)和光敏对管(22)连接。