CN108801708A - 一种绿地径流自动取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绿地径流自动取样装置及取样方法，属于降雨径流取样领域。所述绿地径流自动取样装置包括径流输入管，径流输入管的入口上端设置有汇水斗，径流输入管上在汇水斗的底部设置有水感应器，径流输入管的中部下方均匀设置有若干径流取样瓶，径流输入管上在每个径流取样瓶的正上方分别设置有支管，每个支管的上端均设置有第一电磁阀，径流输入管的出口端设置有第二电磁阀。本发明能够通过径流触发水感应器自动开启电磁阀进行径流采集，且可以通过设置延时时间实现分时间段采样，占地小，节省能耗，使径流取样变得更加方便。

Description

一种绿地径流自动取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及一种绿地径流自动取样装置及取样方法，属于降雨径流取样领域。

背景技术

雨水作为城市发展的第三水源，越来越受到关注。不同下垫面的径流水质差异很大，进而会影响到雨水的有效利用。绿地径流经过植被的拦截、吸收利用及土壤颗粒吸附等作用后，径流水质得到较好的净化。但受绿地植被类型、面积、形状等因素以及降雨历时、大小等特点的影响，径流水质会呈现不同的时空变化规律。

绿地径流取样为雨水利用的一项基础性工作，径流取样的精确直接关系到水质监测工作的质量。以往，工作人员多采取人工采样，花费了大量的人力物力，在危险地形和雷雨交加的雨天，工作人员的人身安全不能得到保障。

发明内容

本发明提供一种绿地径流自动取样装置及取样方法，其不仅能够通过径流触发水感应器自动开启电磁阀进行径流采集，而且可以通过设置延时时间实现分时间段采样，占地小，节省能耗，使径流取样变得更加方便。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种绿地径流自动取样装置，包括径流输入管，所述径流输入管的入口上端设置有汇水斗，所述径流输入管上在所述汇水斗的底部设置有水感应器，所述径流输入管的中部下方均匀设置有若干径流取样瓶，所述径流输入管上在每个径流取样瓶的正上方分别设置有支管，每个支管的上端均设置有第一电磁阀，所述径流输入管的出口端设置有第二电磁阀。

进一步的，所述绿地径流自动取样装置还包括测控模块，所述测控模块包括CPU，所述CPU由STC12C5A60S2单片机构成，所述CPU的输入端与所述水感应器连接，所述CPU的输出端与所述第一电磁阀和第二电磁阀连接，所述CPU还连接有用于设定径流取样延时时间和显示径流的取样情况的人机对话模块。

进一步的，所述汇水斗的内部设置有滤网，所述汇水斗的上端设置有顶盖，所述顶盖的边缘处设置有若干进水口。

进一步的，所述径流取样瓶包括瓶体和设置在所述瓶体的瓶口上的瓶塞，所述瓶塞上设置有进水口和排气管，所述瓶体内设置有浮球阀，所述浮球阀通过一固定杆悬挂在所述瓶塞的下方，所述浮球阀连接至所述CPU的输入端，所述浮球阀呈圆锥形。

进一步的，所述汇水斗呈圆台形。

进一步的，所述绿地径流自动取样装置通过一装置安置坑设置在绿地表面，所述装置安置坑上设置有溢流口，所述装置安置坑低于绿地表面。

进一步的，所述径流取样瓶为玻璃瓶或塑料瓶，所述径流输入管为塑料管或不锈钢管。

另一方面，本发明还提供一种绿地径流自动取样方法，包括：

步骤1：径流触发水感应器后，绿地径流自动取样装置通电开始工作，从靠近径流输入管出口端的一侧开始，第一个第一电磁阀开通，径流通过滤网、径流输入管利用重力作用自流于第一个径流取样瓶，当浮球阀到达瓶口时，CPU发出指令关闭该第一电磁阀，开启第二电磁阀，排掉两个取样间隔中间汇集的径流；

步骤2：按照指定时间间隔延时完成后，第二电磁阀关闭，从靠近径流输入管出口端的一侧开始，第二个第一电磁阀开通，再一次开始取样，直到第二个径流取样瓶装满水样，该第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启；循环使得多个径流取样瓶按指定时间间隔完成取样，多余的水通过溢流口排走。

本发明具有以下有益效果：

本发明的绿地径流自动取样装置及取样方法，径流输入管入口处设置有水感应器，当开始有径流汇入时能够自动感应开启设备，无需人工控制；可以根据取样地方的降雨情况，设置不同的延时时间，实现分时段取样；装置构造简单，占地小；依靠重力作用取样，节能。

附图说明

图1是本发明的绿地径流自动取样装置的结构示意图；

图2是本发明的绿地径流自动取样装置的测控模块的电路图；

图3是本发明的绿地径流自动取样装置的径流取样瓶的结构示意图，其中：图3(a)为未取样时的示意图，图3(b)为取样完成后的示意图；

图4是本发明的绿地径流自动取样方法的流程示意图。

其中：1、第一电磁阀1，2、第一电磁阀2，3、第一电磁阀3，4、第一电磁阀4，5、第一电磁阀5，6、第一电磁阀6，7、第二电磁阀7，8、绿地表面，9、滤网，10、进水口，11、顶盖，12、汇水斗，13、水感应器，14、径流输入管，15、径流取样瓶，16、溢流口，17、装置安置坑，18、CPU，19、人机对话模块，20、浮球阀，21、瓶塞，22、排气管，23、进水口，24、支管。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种绿地径流自动取样装置，如图1～图4所示，包括径流输入管14，径流输入管14的入口上端设置有汇水斗12，径流输入管14上在汇水斗12的底部设置有水感应器13，径流输入管14的中部下方均匀设置有若干径流取样瓶15，径流输入管14上在每个径流取样瓶15的正上方分别设置有支管24，每个支管24的上端均设置有第一电磁阀(如图1所示，可以设置有1-6共六个第一电磁阀，且径流输入管14从第一电磁阀6向第一电磁阀1向下倾斜设置)，径流输入管14的出口端设置有第二电磁阀7。

本发明的绿地径流自动取样装置，径流输入管入口处设置有水感应器，当开始有径流汇入时能够自动感应开启设备，无需人工控制；可以根据取样地方的降雨情况，设置不同的延时时间，实现分时段取样；装置构造简单，占地小；依靠重力作用取样，节能。

进一步的，如图2所示，绿地径流自动取样装置还包括测控模块，测控模块包括CPU18，CPU 18由STC12C5A60S2单片机构成，完成接收水感应器13和浮球阀20的信号开启或关闭第一电磁阀1-6以及第二电磁阀7、控制延时时间t1、存储计时器数据、人机对话功能，CPU的输入端与水感应器13连接，CPU的输出端与第一电磁阀1-6和第二电磁阀7连接，CPU还连接有用于设定径流取样延时时间t1和显示径流的取样情况的人机对话模块19。

具体地，测控模块由水感应器13、第一电磁阀1-6、第二电磁阀7、浮球阀20、人机对话模块19和CPU 18组成。水感应器13安装在径流输入管14的入口处；第一电磁阀1-6分别安装在每个径流取样瓶15正上方的径流输入管14上，第二电磁阀7安装在径流输入管14的末端，控制径流的流通。

如图1所示，汇水斗12的内部设置有滤网9，可以防止杂草、树叶等大的杂质流进径流输入管、过滤水中较大的杂质，汇水斗12的上端设置有顶盖11，可以防止天然雨水降落其中，顶盖11的边缘处设置有若干进水口10，如图1所示，可以设置有四个进水口，可以从多个方向进水，保证在规定的取水时刻尽快完成取样。

本发明中，如图3所示，径流取样瓶15包括瓶体和设置在瓶体的瓶口上的瓶塞21，瓶塞21上设置有进水口23和排气管22，瓶体内设置有浮球阀20，浮球阀20通过一固定杆悬挂在瓶塞21的下方，浮球阀20连接至CPU的输入端，浮球阀20呈圆锥形。当收集满水样时瓶中的浮球阀刚好堵住进水口，防止空气进入，此时浮球阀将信号反馈给CPU。

为了扩大径流的收集面积，汇水斗呈圆台形。

进一步的，绿地径流自动取样装置通过一装置安置坑17设置在绿地表面，装置安置坑17上设置有溢流口16，装置安置坑17低于绿地表面，可以利用重力作用使径流流入取样瓶内。

径流取样瓶15为玻璃瓶或塑料瓶，径流输入管14为塑料管或不锈钢管。应当理解的是，径流取样瓶15和径流输入管14除了可以采用上述材质外，也可以采用本领域技术人员容易想到的其他材质，均不影响本发明技术方案的实施。

另一方面，本发明还提供一种绿地径流自动取样方法，包括：

步骤1：径流触发水感应器13后，绿地径流自动取样装置通电开始工作，从靠近径流输入管14出口端的一侧开始，第一个第一电磁阀1开通，径流通过滤网9、径流输入管14利用重力作用自流于第一个径流取样瓶15，当浮球阀20到达瓶口时，CPU发出指令关闭该第一电磁阀1，开启第二电磁阀7，排掉两个取样间隔中间汇集的径流；

步骤2：按照指定时间间隔延时完成后，第二电磁阀7关闭，从靠近径流输入管出口端的一侧开始，第二个第一电磁阀2开通，再一次开始取样，直到第二个径流取样瓶15装满水样，该第一电磁阀2关闭，第二电磁阀7开启；循环使得多个径流取样瓶15按指定时间间隔完成取样，多余的水通过溢流口16排走。

下面结合具体实施例进一步说明本发明取样方法的特征和细节，但所列过程和数据并不意味着对本发明范围的限制。

实施例1：

本发明的绿地径流自动取样方法为：

(1)在人机对话模块设定好延时时间t1，已装满水的取样瓶个数T1、剩余可用的取样瓶个数T2，n＝1，第一电磁阀1-6和第二电磁阀7均为闭合状态；

(2)当径流触发水感应器时，电磁阀n打开，计时器t2开始计时，径流通过径流输入管进入径流取样瓶；当浮球阀到达瓶口时，关闭第一电磁阀n，打开第二电磁阀7，t2停止计时，t2所记录的时间段保存在EEPROM中，T1数值加1，T2数值减1，n数值加1；

(3)若T2不为0，延时时间t1，关闭第二电磁阀7，重复步骤(2)；

(4)若T2为0，该绿地径流自动取样装置取样完成。

本发明的工作过程为：工作人员根据当地天气情况，确定取样点，提前将取样装置放置到取样点的装置安置坑17中，径流触发水感应器13后，绿地径流自动取样装置通电开始工作，第一电磁阀1开通，径流通过滤网9、径流输入管14进入径流取样瓶15，当浮球阀20到达瓶口时，CPU发出指令关闭第一电磁阀1，开启第二电磁阀7；按照指定时间间隔延时完成后，第二电磁阀7关闭，第一电磁阀2开通，再一次开始取样，直到第二个径流取样瓶15装满水样，第一电磁阀2关闭，第二电磁阀7开启；循环使得多个径流取样瓶15都能取样完成，多余的水通过溢流口排走。在径流采集过程中，可以通过人机对话模块设置不同的延时取样时间。径流取样的情况包括当前已取样完成的取样瓶个数、取样的具体时间段、剩余可用的取样瓶的个数、延时时间及下次取样的时间点。

本发明的绿地径流自动取样方法，径流输入管入口处设置有水感应器，当开始有径流汇入时能够自动感应开启设备，无需人工控制；可以根据取样地方的降雨情况，设置不同的延时时间，实现分时段取样；装置构造简单，占地小；依靠重力作用取样，节能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种绿地径流自动取样装置，其特征在于，包括径流输入管，所述径流输入管的入口上端设置有汇水斗，所述径流输入管上在所述汇水斗的底部设置有水感应器，所述径流输入管的中部下方均匀设置有若干径流取样瓶，所述径流输入管上在每个径流取样瓶的正上方分别设置有支管，每个支管的上端均设置有第一电磁阀，所述径流输入管的出口端设置有第二电磁阀。

2.根据权利要求1所述的绿地径流自动取样装置，其特征在于，所述绿地径流自动取样装置还包括测控模块，所述测控模块包括CPU，所述CPU由STC12C5A60S2单片机构成，所述CPU的输入端与所述水感应器连接，所述CPU的输出端与所述第一电磁阀和第二电磁阀连接，所述CPU还连接有用于设定径流取样延时时间和显示径流的取样情况的人机对话模块。

3.根据权利要求2所述的绿地径流自动取样装置，其特征在于，所述汇水斗的内部设置有滤网，所述汇水斗的上端设置有顶盖，所述顶盖的边缘处设置有若干进水口。

4.根据权利要求2或3所述的绿地径流自动取样装置，其特征在于，所述径流取样瓶包括瓶体和设置在所述瓶体的瓶口上的瓶塞，所述瓶塞上设置有进水口和排气管，所述瓶体内设置有浮球阀，所述浮球阀通过一固定杆悬挂在所述瓶塞的下方，所述浮球阀连接至所述CPU的输入端，所述浮球阀呈圆锥形。

5.根据权利要求4所述的绿地径流自动取样装置，其特征在于，所述汇水斗呈圆台形。

6.根据权利要求5所述的绿地径流自动取样装置，其特征在于，所述绿地径流自动取样装置通过一装置安置坑设置在绿地表面，所述装置安置坑上设置有溢流口，所述装置安置坑低于绿地表面。

7.根据权利要求6所述的绿地径流自动取样装置，其特征在于，所述径流取样瓶为玻璃瓶或塑料瓶，所述径流输入管为塑料管或不锈钢管。

8.一种绿地径流自动取样方法，其特征在于，包括：

步骤1：径流触发水感应器后，绿地径流自动取样装置通电开始工作，从靠近径流输入管出口端的一侧开始，第一个第一电磁阀开通，径流通过滤网、径流输入管利用重力作用自流于第一个径流取样瓶，当浮球阀到达瓶口时，CPU发出指令关闭该第一电磁阀，开启第二电磁阀，排掉两个取样间隔中间汇集的径流；

步骤2：按照指定时间间隔延时完成后，第二电磁阀关闭，从靠近径流输入管出口端的一侧开始，第二个第一电磁阀开通，再一次开始取样，直到第二个径流取样瓶装满水样，该第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启；循环使得多个径流取样瓶按指定时间间隔完成取样，多余的水通过溢流口排走。