CN109357917A - 一种多功能水体样品采集器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多功能水体样品采集器，包括封闭式箱体，箱体的腔体内固设充电电池、水泵、第一直流电机驱动水泵，水泵的进水口连接进水管，水泵的出水口连接出水管，进水管密封穿过箱体的底板后连接波纹管，出水管密封穿过箱体的顶板后连接输送软管，输送软管的自由端可螺接一组能够收集不同类型样品的样品瓶；在箱体的底板外表面上、波纹管外对称设置伸缩杆，伸缩杆的自由端固接连板，波纹管的自由端固接在连板中部，波纹管不仅能够被两个伸缩杆带动伸长和缩短，还能够被两个关节球头带动与箱体的底板形成不同的角度；箱体的顶板中部固设浮球，浮球的上端设置固定环，固定环上系设牵引绳。本发明结构简单，易于拆卸组合安装。
Description
技术领域
本发明涉及海洋调查领域，具体为一种自动化采集一定水深范围内水质、浮游生物和微塑料等样品的装置。
背景技术
地球表面大部分为海洋覆盖，海洋是人类生命支持系统的重要组成部分，是全球气候变化的调节器，也是世界各沿海国家可持续发展的宝贵财富和战略空间。随着时代的发展和科技的进步，人类对海洋的价值及其作用的认识逐步深入，对海洋的开发利用朝着多元化的方向发展，对海洋的保护意识也日益增强。
目前，对于海洋水质的常规监测指标主要包括pH、溶解氧、化学需氧量、盐度、无机氮、活性磷酸盐、总氮、总磷、石油类、悬浮物、叶绿素-a、重金属（铜、锌、铬、汞、镉、铅、砷）等，对其样品的采集主要通过人力或者绞车回收采水器进行，采水器回收后通过人工分拣装至各式样品瓶中。通过传统采水器进行样品采集较难以精确定位采水水层深度，大多通过操作人员经验、绳索标识等较为原始的方式进行控制，采水时要求海况条件较好，海况稍恶劣操作仪器困难，采样准确性和舒适感较差，而且由于需要检测的项目繁多，需要水量较大，常常需要多次取样才能满足检测需要。取样过程耗时较久，船只易受海流作用漂移，造成取样结果不客观。
特定水层浮游生物监测指标主要包括浮游植物和浮游动物等，由于各类型浮游生物体型差距较大，同时需要浅Ⅰ型、浅Ⅱ型、浅Ⅲ型等浮游生物网进行取样。现场取样作业时，常需要三组至少6名操作人员同时进行操作，或一组人员依次取样。海水质量监测时一般要水体、浮游生物和沉积物等数目繁多的项目依次进行取样操作，耗费时间冗长，需要操作人员较多，船只易漂移难以定位，造成取样结果不客观。
微塑料污染已成为普遍存在的水体污染物之一。对表层水体微塑料调查多采用浮游生物网或专用的微塑料表层水体拖网进行。浮游生物网设计为沉水网具，网口直径小，在进行表层水体采样时姿态控制较难，难以保证采样的精确性。而现有设计的微塑料表层水体拖网对船速、海况、网具下水位置等条件要求较高，且只能对表层水体进行采样，对于一定水深深度范围内的微塑料样品采集无能为力。现今缺乏一种具有一定自动化程度，适于采集一定深度范围内水体中水质、浮游生物和微塑料等样品的装置。
发明内容
本发明专利目的是针对现有水体样品采样设备具有的一系列缺陷与不足，发明一种方便快捷、较为精确的对一定水深范围内水体中水质、浮游生物和微塑料样品进行自动化采集的采集器。
为了实现上述目的，本发明专利技术方案如下：
这一种多功能水体样品采集器，包括封闭式箱体，所述箱体的腔体内固设充电电池、水泵，由所述充电电池供电的第一直流电机驱动所述水泵，所述水泵的进水口连接进水管，所述水泵的出水口连接出水管，其特征在于：所述进水管密封穿过箱体的底板后连接波纹管，所述出水管密封穿过箱体的顶板后连接输送软管，所述输送软管的自由端可螺接一组能够收集不同类型样品的样品瓶；在箱体的底板外表面上、所述波纹管外分别对称固设关节窝，与每个所述关节窝配合设置一个关节球头，所述关节球头能够被与所述关节窝螺接配合的螺帽锁定，每个关节球头固接一个伸缩杆，两个所述伸缩杆的自由端固接连板，所述波纹管的自由端固接在所述连板中部，所述波纹管不仅能够被两个所述伸缩杆带动伸长和缩短，还能够被两个所述关节球头带动与箱体的底板形成不同的角度；所述箱体的顶板中部固设浮球，所述浮球的上端设置固定环，所述固定环上系设牵引绳。
进一步地，所述样品瓶包括水质样品采样瓶、浮游生物样品采样瓶和微塑料样品采样瓶；其中水质样品采样瓶为具有螺口的塑料采样瓶；浮游生物样品采样瓶包括浅Ⅰ、浅Ⅱ、浅Ⅲ等类型，由具有螺口的金属样品瓶框架和布置于框架内侧与瓶口紧密连接的孔径0.505mm、0.160mm和0.077mm网衣组成；微塑料样品采样瓶由具有螺口的金属样品瓶框架和布置于框架内侧与瓶口紧密连接的100目筛绢组成。
进一步地，所述输送软管与所述样品瓶之间设置流量计。
进一步地，所述浮球顶端设置控制所述水泵开启与停机的电源开关。
进一步地，所述浮球顶端设置充电插座，与所述充电插座相连的导线从浮球空腔内密封穿过箱体的顶板后与所述充电电池相连。
进一步地，所述箱体的底板的四个角处分别吊设由若干个铁饼组成的配重。
进一步地，所述箱体的四个侧板中央各固设一个第二直流电机，每个所述第二直流电机的输出轴密封穿过箱体尾板后固接一个螺旋桨；还包括一个控制手柄，与所述控制手柄相连的控制电缆密封穿过箱体的顶板后与固设在箱体腔体内的控制器相连，所述控制手柄上的按键能够控制第一直流电机从而控制所述水泵开启与停机，分别控制四个第二直流电机的转速和转向。
进一步地，用遥控手柄替代控制手柄，在箱体腔体内设置分别与第一直流电机和第二直流电机相连且能够接收遥控手柄无线控制信号的控制器，通过按压无线控制手柄上的按键能够控制所述水泵开启与停机，分别控制第二直流电机的转速和转向。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
①通过人力或绞车回收采水器进行水质样品采集时，较难以精确控制采水水层深度，采水时要求海况条件较好，海况稍恶劣时操作仪器困难，舒适感较差。本发明微塑料样品采集装置带有自浮与电控装置，姿态控制较为简单，操作舒适。本发明密封箱体中部带有浮球，使得整个装置姿态相对固定，并且箱体顶板与水面基本保持固定的距离。
②受船舶尾流作用，浮游生物采集网或微塑料表层水体拖网入水后易漂至船只后方，受船舶螺旋桨及排放含油冷却水或生活污水干扰，难以保证采样的精确性。本发明水体样品采集装置带有四轴电动机推动的小型螺旋桨，可以控制设备在水体移动一定范围，避开船舶螺旋桨及排水对采样的干扰。
③样品采集时由于需要检测的项目繁多且需要水量较大，常存在多次取样才能满足需要，由于取样过程耗时较久，船只受海流作用漂移，造成取样结果不客观。本发明水体样品采集装置取样采用潜水泵提水方式，不需要人力进行样品采集，提高了取样过程的舒适性。
④专用的微塑料表层水体拖网只能对表层水体进行采样，无法采集一定深度水体的微塑料样品, 本发明装置取样管可在一定长度范围内伸缩，不仅可对表层水体样品进行采集，而且可在一定水深范围内进行微塑料样品采集。
⑤传统水质样品采集时，采水器回收后需通过人工分拣、冲洗、分装至各式样品瓶中，舒适性较差，耗时较长。本发明自动化水体样品采集装置取样口设计安装了流量计与不同类型专用取样瓶，流量计可对采水量进行较为精确统计，样品收集完毕后直接更换新瓶，可以快捷迅速的对水质、浮游生物和微塑料样品进行取样，减少了在船舶进行样品冲洗、分拣与转移的操作步骤，并减少了可能产生的误差。
⑥本发明自动化水体样品采集装置结构简单，易于拆卸组合安装，操作过程采用全电缆手柄或无线电接收装置控制，舒适性及易用性较好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的局部剖视图。
图3是本发明另一视角的结构示意图。
图4是图3的局部放大图。
图5是图4中虚圆处去掉螺帽后的结构示意图。
图6是本发明伸缩杆缩回且与箱体底板垂直的状态示意图。
图7是本发明伸缩杆缩回且与箱体底板形成一定夹角的状态示意图。
图8是本发明伸缩杆充分伸长且与箱体底板垂直的状态示意图。
图9是本发明伸缩杆充分伸长且与箱体底板形成一定夹角的状态示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明计数装置作进一步描述。
需要注意的是，以下内容是结合具体实施例对本发明作进一步的详细的说明，但不能认定本实施例仅限于此，在实施例的指导下，研究本领域的技术人员可在本实施例的基础上进行各种改进或优化，这些改进或优化落在本发明的保护范围内。
实施例1，参见附图1-5，一种多功能水体样品采集器，包括封闭式箱体1，箱体由树脂材料或金属制立体矩形密闭箱体，所述箱体1的腔体内固设充电电池2、水泵3，由所述充电电池供电的第一直流电机4驱动所述水泵3，所述水泵3的进水口连接进水管31，所述水泵3的出水口连接出水管32，所述进水管31密封穿过箱体的底板后连接波纹管5，所述出水管32密封穿过箱体的顶板后连接输送软管6，输送软管为一根长度较长的耐高温、耐老化的橡胶软管，两头均带有橡胶密封圈与连接螺口，可与出水管32以及样品瓶7可拆卸地密闭相连。所述样品瓶7具有排水网孔以便截留微塑料而排出水；例如，由具有螺口的金属样品瓶框架和布置于框架内侧与瓶口紧密连接的100目筛绢组成。样品瓶可通过金属瓶口与样品输送管螺口连接。工作时，装有可拆卸样品瓶一侧的输送软管放置于船舶或陆地上，进行样品采集作业，在完成一个站位采样后，可拆下更换新样品瓶进行下一站位样品采集，避免在船舶进行冲样和样品转移工作，省时省力，舒适性好。在箱体的底板外表面上、所述波纹管5外分别对称固设关节窝11，与每个所述关节窝11配合设置一个关节球头81，所述关节球头81能够被与所述关节窝11螺接配合的螺帽82锁定，每个关节球头81固接一个伸缩杆8，两个所述伸缩杆8的自由端固接连板9，所述波纹管5的自由端固接在所述连板9中部，所述波纹管5不仅能够被两个所述伸缩杆8带动伸长和缩短，还能够被两个所述关节球头81带动与箱体的底板形成不同的角度；所述箱体的顶板中部固设浮球10，浮球为密闭空心的类球状结构，底部平坦，由硬度高、耐磨性强、抗老化、不析出PVC或ABS树脂材料制成，可对密封箱体追加浮力，由于装置整体重心下移，使箱体尽可能水平地漂浮在水面上。所述浮球10的上端设置固定环，所述固定环上系设牵引绳12，牵引绳为金属或棉麻制缆绳，另一头可固定于船舶或者岸边陆地上，防止水体采样器飘散丢失。
所述输送软管6与所述样品瓶7之间设置流量计14。流量计为电磁或齿轮水流流量计，可以记录瞬时流量和平均流量，用以计算滤水量。所述浮球10顶端设置控制所述水泵3开启与停机的电源开关。所述浮球10顶端设置充电插座，与所述充电插座相连的导线从浮球空腔内密封穿过箱体顶板后与所述充电电池相连。在室内通过电源线对内部的锂充电电池进行充电，当充电完毕时，可使用橡胶制插头塞子插至插座将其隔水封闭。
实施例2，其他同实施例1，不同的是所述箱体1的四个侧板中央各固设一个第二直流电机15，每个所述第二直流电机15的输出轴密封穿过箱体尾板后固接一个螺旋桨16；还包括一个控制手柄17，与所述控制手柄17相连的控制电缆密封穿过箱体顶板后与固设在腔体内的控制器相连，所述控制手柄17上的按键能够控制第一直流电机从而控制所述水泵3开启与停机，分别控制第二直流电机15的转速和转向。可实现向左或向右转弯，从而使得本装置在水体中自主移动。
实施例3，其他同实施例2，不同的是用遥控手柄替代控制手柄，在腔体内设置分别与第一直流电机和第二直流电机相连且能够接收遥控手柄无线控制信号的控制器，通过按压无线控制手柄上的按键能够控制所述水泵3开启与停机，分别控制第二直流电机15的转速和转向。这样操控更灵活，机动性更好。
实施例4，其他同实施例1，不同的是所述的样品瓶为塑料水质样品采样瓶或浮游生物样品采样瓶。
Claims (8)
1.一种多功能水体样品采集器，包括封闭式箱体（1），所述箱体（1）的腔体内固设充电电池（2）、水泵（3），由所述充电电池供电的第一直流电机（4）驱动所述水泵（3），所述水泵（3）的进水口连接进水管（31），所述水泵（3）的出水口连接出水管（32），其特征在于：所述进水管（31）密封穿过箱体的底板后连接波纹管（5），所述出水管（32）密封穿过箱体的顶板后连接输送软管（6），所述输送软管（6）的自由端可螺接一组能够收集不同类型样品的样品瓶（7）；在箱体的底板外表面上、所述波纹管（5）外分别对称固设关节窝（11），与每个所述关节窝（11）配合设置一个关节球头（81），所述关节球头（81）能够被与所述关节窝（11）螺接配合的螺帽（82）锁定，每个关节球头（81）固接一个伸缩杆（8），两个所述伸缩杆（8）的自由端固接连板（9），所述波纹管（5）的自由端固接在所述连板（9）中部，所述波纹管（5）不仅能够被两个所述伸缩杆（8）带动伸长和缩短，还能够被两个所述关节球头（81）带动与箱体的底板形成不同的角度；所述箱体的顶板中部固设浮球（10），所述浮球（10）的上端设置固定环，所述固定环上系设牵引绳（12）。
2.根据权利要求1所述的一种多功能水体样品采集器，其特征在于：所述样品瓶（7）包括水质样品采样瓶、浮游生物样品采样瓶和微塑料样品采样瓶；其中水质样品采样瓶为具有螺口的塑料采样瓶；浮游生物样品采样瓶包括浅Ⅰ、浅Ⅱ、浅Ⅲ等类型，由具有螺口的金属样品瓶框架和布置于框架内侧与瓶口紧密连接的孔径0.505mm、0.160mm和0.077mm网衣组成；微塑料样品采样瓶由具有螺口的金属样品瓶框架和布置于框架内侧与瓶口紧密连接的100目筛绢组成。
3.根据权利要求1所述的一种多功能水体样品采集器，其特征在于：所述输送软管（6）与所述样品瓶（7）之间设置流量计（14）。
4.根据权利要求1所述的一种多功能水体样品采集器，其特征在于：所述浮球（10）顶端设置控制所述水泵（3）开启与停机的电源开关。
5.根据权利要求1所述的一种多功能水体样品采集器，其特征在于：所述浮球（10）顶端设置充电插座，与所述充电插座相连的导线从浮球空腔内密封穿过箱体的顶板后与所述充电电池相连。
6.根据权利要求1所述的一种多功能水体样品采集器，其特征在于：所述箱体的底板的四个角处分别吊设由若干个铁饼组成的配重（13）。
7.根据权利要求1所述的一种多功能水体样品采集器，其特征在于：所述箱体（1）的四个侧板中央各固设一个第二直流电机（15），每个所述第二直流电机（15）的输出轴密封穿过箱体尾板后固接一个螺旋桨（16）；还包括一个控制手柄，与所述控制手柄相连的控制电缆密封穿过箱体的顶板后与固设在箱体腔体内的控制器相连，所述控制手柄上的按键能够控制第一直流电机从而控制所述水泵（3）开启与停机，分别控制四个第二直流电机（15）的转速和转向。
8.根据权利要求7所述的一种多功能水体样品采集器，其特征在于：用遥控手柄替代控制手柄，在箱体腔体内设置分别与第一直流电机和第二直流电机相连且能够接收遥控手柄无线控制信号的控制器，通过按压无线控制手柄上的按键能够控制所述水泵（3）开启与停机，分别控制第二直流电机（15）的转速和转向。
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
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