CN110389050B - 一种水域周期检测取样系统及其周期性取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水域周期检测取样系统，包括漂浮单元；所述漂浮单元包括壳体和存水器；所述壳体侧面设置有第一进水口；目标水域内的水体穿过第一进水口进入壳体内；所述存水器包括固定架、管夹和电机；所述电机的动力输出端与固定架的转动中心连接，驱动固定架转动；若干所述管夹环向设置在固定架的边缘处，随固定架同步旋转；所述固定架的转动平面与水平面平行；所述管夹内夹持设置有取样管；取样管下端对应承靠设置有限位导轨，可以通过自身的高度起伏来控制取样管的翻转，从而实现取样动作；电机驱动不同的取样管周期性旋转，依次取样，就可以实现取样的周期性定时，解放了人工，避免了人工操作计时的失误，提高了取样的精准度。

Description

一种水域周期检测取样系统及其周期性取样方法

技术领域

本发明涉及水检测领域，尤其涉及一种水域周期检测取样系统。

背景技术

在对某个水域进行水质检测时，为了将不同时间段的附近潜在的排放源等因素考虑在内，所以需要进行周期性的间隔取样，进而通过多组检测结果来做出科学判断。传统的取样方式为采用人工蹲守的方式，这样不仅浪费人工，而且长时间值守也会大大影响工作人员的健康。所以有必要发明一种作业过程无需看管的水域周期检测取样系统。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种作业过程无需看管的水域周期检测取样系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种水域周期检测取样系统，包括漂浮单元；所述漂浮单元包括壳体和存水器；所述壳体侧面设置有第一进水口；目标水域内的水体穿过第一进水口进入壳体内；所述存水器设置在壳体内部；所述存水器包括固定架、管夹和电机；所述电机的动力输出端与固定架的转动中心连接，驱动固定架转动；若干所述管夹环向设置在固定架的边缘处，随固定架同步旋转；所述固定架的转动平面与水平面平行；

所述管夹与固定架的连接点铰接相连；所述管夹内夹持设置有取样管；所述取样管的被夹持部位位于长度方向中段；所述取样管随管夹绕其铰接处翻转；所述取样管远离固定架转动中心的一端设置有第二进水口；所述取样管远离第二进水口的一端上设置有配重块；所述取样管设置有配重块的一端在无约束状态下自然转动下沉；所述取样管设置第二进水口的一端高度大于另一端；所述第二进水口上配合设置有密封塞；所述密封塞与第二进水口侧边铰接；所述密封塞上远离铰接处的一侧与取样管的外管壁之间设置有弹簧件；所述壳体内还设置有灌装器；所述灌装器包括限位导轨和开塞件；所述限位导轨对应设置在取样管的转动路径上；所述限位导轨将取样管靠近配重块的一端承靠托举在自身上方；所述取样管随限位导轨的高度变化做相应俯仰翻转；所述导轨包括第一约束段和第二约束段；所述第一约束段与开塞件位置对应；所述第一约束段的高度大于第二约束段；所述第二进水口在与第一约束段对应的位置上，高度小于壳体内水平面；所述第二进水口在第二约束段对应的位置上，高度大于壳体内水平面。

进一步地，所述漂浮单元还包括引水器；所述引水器设置在壳体外侧，与第一进水口位置对应；所述引水器包括初滤腔和次滤腔；所述次滤腔罩设在第一进水口周围；所述初滤腔罩设在次滤腔周围；所述初滤腔内填充设置有碎石；所述次滤腔内设置有阻流片；若干所述阻流片相互间隔，相互间隔交叠摆放；所述阻流片的交叠方向和次滤腔的厚度方向相同；所述次滤腔面向第一进水口的一侧设置有快装板；所述快装板与第一进水口周围通过螺钉配合相连。

进一步地，所述壳体外侧设置有悬浮器；若干所述悬浮器关于壳体的重心环向对称分布；所述悬浮器包括筒体、活塞件和连杆；所述筒体长度方向两端的侧壁上分别设置有第三进水口和换气口；所述筒体竖直放置；所述活塞件嵌设在筒体内；所述连杆一端穿过换气口，与活塞件相连，另一端延伸至筒体外部；推拉所述连杆，带动活塞件沿筒体长度方向做往复运动；所述连杆与换气口之间留有空隙；所述筒体外壁上沿自身长度方向设置有参考刻度。

进一步地，所述壳体顶部设置有标识装置；所述标识装置包括杆件；所述杆件底部连接设置在壳体上；所述杆件表面沿自身长度方向间隔缠绕设置有反光带；所述杆件顶部嵌设有脉冲信号灯；所述杆件为中空结构，内部嵌设有电源；所述电源的电力输出端与脉冲信号灯的电力输入端电性连接。

进一步地，所述固定架包括转动盘和杆件；所述转动盘的盘面顶部与电机的动力输出端配合连接，随之同步转动；所述转动盘的侧面环向均匀设置有若干卡槽；所述杆件靠近转动盘的一端嵌设在卡槽内；所述杆件远离转动盘的一端与管夹铰接。

进一步地，所述管夹包括承重件；所述承重件铰接设置在杆件上；所述承重件背向杆件的一端上设置有第一夹片和第二夹片；所述第一夹片与第二夹片均为弧形片，共同构成环圈结构；所述第一夹片和第二夹片为弹性片体；所述第一夹片远离承重件的一端与第二夹片之间留有间隔；所述取样管夹持设置在第一夹片与第二夹片之间；所述第一夹片、第二夹片在面向取样管的一侧上分别设置有防滑胶垫。

进一步地，水域周期检测取样系统的周期性取样方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一，将若干取样管装入管夹内，将取样系统放入目标水域附近的近岸位置，然后根据悬浮情况调节悬浮器内活塞件的位置，使壳体内的水平面位于存水器正常工作的高度区间内，再将取样系统的位置调整到目标水域中；

步骤二，在初始状态下，取样管远离第二进水口的一端承靠在限位导轨上；电机进行周期性的工作，驱动取样管转动；当处于第二约束段上的取样管对应转动到第一约束段位置时，取样管随限位导轨的高度变化而发生翻转，第二进水口没入水平面以下，水域当前时间的水流进入取样管内；当取样管继续转动重新回到第二约束段对应位置范围时，第二进水口重新抬升，这一只取样管内变存下了某一时刻的流水样品；电机如此周期性地间隔运行，操作若干取样管按顺序依次取样，其周期性运行的时间间隔决定了取样的间隔；

步骤三，在到达取回时间后，工作人员重新回到目标水域附近，将取样系统回收；随后将存水器上的取样管按顺序装箱存放好，以备后续检测使用。

有益效果：本发明的一种水域周期检测取样系统，包括漂浮单元；所述漂浮单元包括壳体和存水器；所述壳体侧面设置有第一进水口；目标水域内的水体穿过第一进水口进入壳体内；所述存水器设置在壳体内部；所述存水器包括固定架、管夹和电机；所述电机的动力输出端与固定架的转动中心连接，驱动固定架转动；若干所述管夹环向设置在固定架的边缘处，随固定架同步旋转；所述固定架的转动平面与水平面平行；所述管夹内夹持设置有取样管；取样管下端对应承靠设置有限位导轨，可以通过自身的高度起伏来控制取样管的翻转，从而实现取样动作；电机驱动不同的取样管周期性旋转，依次取样，就可以实现取样的周期性定时，解放了人工，避免了人工操作计时的失误，提高了取样的精准度。

附图说明

附图1为检测取样系统整体结构示意图；

附图2为检测取样系统内部结构示意图；

附图3为取样管管口开合原理示意图；

附图4为取样管翻转远离示意图；

附图5为悬浮器内部结构示意图；

附图6为引水器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种水域周期检测取样系统，如附图1和附图2所示，包括漂浮单元1；所述漂浮单元1包括壳体11和存水器13；所述壳体11侧面设置有第一进水口101；目标水域内的水体穿过第一进水口101进入壳体11内；所述存水器13设置在壳体11内部；所述存水器13包括固定架131、管夹132和电机133；所述电机133的动力输出端与固定架131的转动中心连接，驱动固定架131转动；若干所述管夹132环向设置在固定架131的边缘处，随固定架131同步旋转；所述固定架131的转动平面与水平面平行；

所述管夹132与固定架131的连接点铰接相连；所述管夹132内夹持设置有取样管14；所述取样管14的被夹持部位位于长度方向中段；所述取样管14随管夹132绕其铰接处翻转；所述取样管14远离固定架131转动中心的一端设置有第二进水口102；所述取样管14远离第二进水口102的一端上设置有配重块100；所述取样管14设置有配重块100的一端在无约束状态下自然转动下沉，用来时取样管14底部保持朝下，避免管内的存水从第二进水口102倒出；所述取样管14设置第二进水口102的一端高度大于另一端；如附图3所示，所述第二进水口102上配合设置有密封塞103；所述密封塞103与第二进水口102侧边铰接，通过转动实现开合动作；所述密封塞103上远离铰接处的一侧与取样管14的外管壁之间设置有弹簧件104，可以在密封塞103处于打开状态时对其时间拉力，使其重新与第二进水口102配合密封；所述壳体11内还设置有灌装器15；所述灌装器15包括限位导轨151和开塞件152；如附图4所示，所述限位导轨151对应设置在取样管14的转动路径上；所述限位导轨151将取样管14靠近配重块100的一端承靠托举在自身上方，通过改变限位轨道151的高度，就可以实现取样管14对应承靠处的起伏变化；所述取样管14随限位导轨151的高度变化做相应俯仰翻转；所述导轨151包括第一约束段157和第二约束段158；所述第一约束段157与开塞件152位置对应；所述第一约束段157的高度大于第二约束段158；附图4右侧两个局部放大的部分表示的就是，取样管14在运行到限位轨道151高点和低点时的不同姿态，其中沿水平方向的虚线表示的就是壳体11内部的水平面；所述第二进水口102在与第一约束段157对应的位置上，高度小于壳体11内水平面，此时水流开始从第二进水口102流进管内；所述第二进水口102在第二约束段158对应的位置上，高度大于壳体11内水平面，此时第二进水口102重新抬升至水平面以上，完成取样过程；

如附图6所示，所述漂浮单元1还包括引水器12；所述引水器12设置在壳体11外侧，与第一进水口101位置对应；所述引水器12包括初滤腔121和次滤腔122；所述次滤腔122罩设在第一进水口101周围；所述初滤腔121罩设在次滤腔122周围；所述初滤腔121内填充设置有碎石125，可以将水中较大的杂质过滤掉，减轻后期检测前的过滤操作；所述次滤腔122内设置有阻流片123；若干所述阻流片123相互间隔，相互间隔交叠摆放；所述阻流片123的交叠方向和次滤腔122的厚度方向相同，水域内的水流进入引水器12后在阻流片123的多层阻挡下，冲击力会大大减弱，这样就可以避免壳体11内部的水平面发生大幅度的起伏，使水流进未处于取样状态的取样管14内；所述次滤腔122面向第一进水口101的一侧设置有快装板124；所述快装板124与第一进水口101周围通过螺钉配合相连，便于在试用一段时间后将其拆下进行清洗。

如附图5所示，所述壳体11外侧设置有悬浮器18；若干所述悬浮器18关于壳体11的重心环向对称分布，保证取样系统在水中漂浮的稳定性；所述悬浮器18包括筒体181、活塞件182和连杆183；所述筒体181长度方向两端的侧壁上分别设置有第三进水口186和换气口187；所述筒体181竖直放置；所述活塞件182嵌设在筒体181内；所述连杆183一端穿过换气口187，与活塞件182相连，另一端延伸至筒体181外部；推拉所述连杆183，带动活塞件182沿筒体181长度方向做往复运动，用来调整筒体181内留存空气的容量，这样没下沉单位高度，所获得的浮力就会改变，从而在取样系统整体质量不变的情况下灵活改变其浸水深度，令水平面高度处于存水器13的正常工作范围内；所述连杆183与换气口187之间留有空隙；换气口187位于筒体181对应端面的上端，防止水面波动导致流水灌入存放气体的腔室部分；第三进水口186位于筒体181对应端面的下端，与系统外的水域连通，可以让筒体181内储存气腔以外的部分储存水；所述筒体181外壁上沿自身长度方向设置有参考刻度。

如附图1和附图2所示，所述壳体11顶部设置有标识装置9；壳体11共包括三部分，即上壳、下壳和顶盖19；上壳和下壳共同围合成一个封闭腔体，通过第一进水口101与外部水域连通，电机133安装在上壳的上端，外部罩设有顶盖19来使设备与外界隔离；该电机133具体为步进电机，便于对转动角度实现精确控制，同时与电机133相匹配的PLC循环定时开关可以直接在网上按需采购获得，在此不做赘述；所述标识装置9位于壳体11的顶端；所述标识装置9包括杆件91；所述杆件91底部连接设置在壳体11上；所述杆件91表面沿自身长度方向间隔缠绕设置有反光带92，在遇到光照后可以反光，便于黑夜中辨识寻找；所述杆件91顶部嵌设有脉冲信号灯93，通过周期性的亮灯也可以快速被识别发现；脉冲信号灯93和反光带92配合，能进一步提高黑暗识别功能的可靠性；所述杆件91为中空结构，内部嵌设有电源；所述电源的电力输出端与脉冲信号灯93的电力输入端电性连接，因为脉冲信号灯93不同于常亮灯具，节能效果显著，所以用于供电的电源可以工作很久；此外，电机133的电力输入端也和该电源的动力输出端电性连接，利用电源来实现固定架131的定期转动。

如附图4所示，所述固定架131包括转动盘191和杆件192；所述转动盘191的盘面顶部与电机133的动力输出端配合连接，随之同步转动；所述转动盘191的侧面环向均匀设置有若干卡槽193；所述杆件192靠近转动盘191的一端嵌设在卡槽193内；所述杆件192远离转动盘191的一端与管夹132铰接；通过调整杆件192的分布密度，就可以调整取样的数量；

所述管夹132包括承重件195；所述承重件195铰接设置在杆件192上；所述承重件195背向杆件192的一端上设置有第一夹片196和第二夹片197；所述第一夹片196与第二夹片197均为弧形片，共同构成环圈结构，类似于簸箕上固定扫帚把的环圈；所述第一夹片195和第二夹片197为塑料或金属等制成的弹性片体；所述第一夹片196远离承重件195的一端与第二夹片197之间留有间隔；所述取样管14夹持设置在第一夹片196与第二夹片197之间；所述第一夹片196、第二夹片197在面向取样管14的一侧上分别设置有防滑胶垫198，可以在夹紧取样管14后防止其滑移，增强固定的稳定性。

水域周期检测取样系统的周期性取样方法，包括以下步骤，

步骤一，将若干取样管14装入管夹132内，将取样系统放入目标水域附近的近岸位置，然后根据悬浮情况调节悬浮器18内活塞件182的位置，使壳体11内的水平面位于存水器13正常工作的高度区间内，再将取样系统的位置调整到目标水域中；

步骤二，在初始状态下，取样管14远离第二进水口102的一端承靠在限位导轨151上；电机133进行周期性的工作，驱动取样管14转动；如附图4所示，当处于第二约束段158上的取样管14对应转动到第一约束段157位置时，取样管14随限位导轨151的高度变化而发生翻转，第二进水口102没入水平面以下，水域当前时间的水流进入取样管14内；当取样管14继续转动重新回到第二约束段158对应位置范围时，第二进水口102重新抬升，这一只取样管14内变存下了某一时刻的流水样品；电机133如此周期性地间隔运行，操作若干取样管14按顺序依次取样，其周期性运行的时间间隔决定了取样的间隔；

步骤三，在到达取回时间后，工作人员重新回到目标水域附近，将取样系统回收；随后将存水器13上的取样管14按顺序装箱存放好，以备后续检测使用。

此外，可以通过设置多组第一进水口101来实现样品获取的冗余操作，方便多组对照消除单次取样的误差；第一进水口101的数量对应同一时间获得的样品数量；相邻第一进水口101之间的取样管数量，对应着不同时间点的取样次数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水域周期检测取样系统，其特征在于：包括漂浮单元(1)；所述漂浮单元(1)包括壳体(11)和存水器(13)；所述壳体(11)侧面设置有第一进水口(101)；目标水域内的水体穿过第一进水口(101)进入壳体(11)内；所述存水器(13)设置在壳体(11)内部；所述存水器(13)包括固定架(131)、管夹(132)和电机(133)；所述电机(133)的动力输出端与固定架(131)的转动中心连接，驱动固定架(131)转动；若干所述管夹(132)环向设置在固定架(131)的边缘处，随固定架(131)同步旋转；所述固定架(131)的转动平面与水平面平行；

所述管夹(132)与固定架(131)的连接点铰接相连；所述管夹(132)内夹持设置有取样管(14)；所述取样管(14)的被夹持部位位于长度方向中段；所述取样管(14)随管夹(132)绕其铰接处翻转；所述取样管(14)远离固定架(131)转动中心的一端设置有第二进水口(102)；所述取样管(14)远离第二进水口(102)的一端上设置有配重块(100)；所述取样管(14)设置有配重块(100)的一端在无约束状态下自然转动下沉；所述取样管(14)设置第二进水口(102)的一端高度大于另一端；所述第二进水口(102)上配合设置有密封塞(103)；所述密封塞(103)与第二进水口(102)侧边铰接；所述密封塞(103)上远离铰接处的一侧与取样管(14)的外管壁之间设置有弹簧件(104)；所述壳体(11)内还设置有灌装器(15)；所述灌装器(15)包括限位导轨(151)和开塞件(152)；所述限位导轨(151)对应设置在取样管(14)的转动路径上；所述限位导轨(151)将取样管(14)靠近配重块(100)的一端承靠托举在自身上方；所述取样管(14)随限位导轨(151)的高度变化做相应俯仰翻转；所述导轨(151)包括第一约束段(157)和第二约束段(158)；所述第一约束段(157)与开塞件(152)位置对应；所述第一约束段(157)的高度大于第二约束段(158)；所述第二进水口(102)在与第一约束段(157)对应的位置上，高度小于壳体(11)内水平面；所述第二进水口(102)在第二约束段(158)对应的位置上，高度大于壳体(11)内水平面。

2.根据权利要求1所述的水域周期检测取样系统，其特征在于：所述漂浮单元(1)还包括引水器(12)；所述引水器(12)设置在壳体(11)外侧，与第一进水口(101)位置对应；所述引水器(12)包括初滤腔(121)和次滤腔(122)；所述次滤腔(122)罩设在第一进水口(101)周围；所述初滤腔(121)罩设在次滤腔(122)周围；所述初滤腔(121)内填充设置有碎石(125)；所述次滤腔(122)内设置有阻流片(123)；若干所述阻流片(123)相互间隔，相互间隔交叠摆放；所述阻流片(123)的交叠方向和次滤腔(122)的厚度方向相同；所述次滤腔(122)面向第一进水口(101)的一侧设置有快装板(124)；所述快装板(124)与第一进水口(101)周围通过螺钉配合相连。

3.根据权利要求1所述的水域周期检测取样系统，其特征在于：所述壳体(11)外侧设置有悬浮器(18)；若干所述悬浮器(18)关于壳体(11)的重心环向对称分布；所述悬浮器(18)包括筒体(181)、活塞件(182)和连杆(183)；所述筒体(181)长度方向两端的侧壁上分别设置有第三进水口(186)和换气口(187)；所述筒体(181)竖直放置；所述活塞件(182)嵌设在筒体(181)内；所述连杆(183)一端穿过换气口(187)，与活塞件(182)相连，另一端延伸至筒体(181)外部；推拉所述连杆(183)，带动活塞件(182)沿筒体(181)长度方向做往复运动；所述连杆(183)与换气口(187)之间留有空隙；所述筒体(181)外壁上沿自身长度方向设置有参考刻度。

4.根据权利要求1所述的水域周期检测取样系统，其特征在于：所述壳体(11)顶部设置有标识装置(9)；所述标识装置(9)包括杆件(91)；所述杆件(91)底部连接设置在壳体(11)上；所述杆件(91)表面沿自身长度方向间隔缠绕设置有反光带(92)；所述杆件(91)顶部嵌设有脉冲信号灯(93)；所述杆件(91)为中空结构，内部嵌设有电源；所述电源的电力输出端与脉冲信号灯(93)的电力输入端电性连接。

5.根据权利要求1所述的水域周期检测取样系统，其特征在于：所述固定架(131)包括转动盘(191)和杆件(192)；所述转动盘(191)的盘面顶部与电机(133)的动力输出端配合连接，随之同步转动；所述转动盘(191)的侧面环向均匀设置有若干卡槽(193)；所述杆件(192)靠近转动盘(191)的一端嵌设在卡槽(193)内；所述杆件(192)远离转动盘(191)的一端与管夹(132)铰接。

6.根据权利要求5所述的水域周期检测取样系统，其特征在于：所述管夹(132)包括承重件(195)；所述承重件(195)铰接设置在杆件(192)上；所述承重件(195)背向杆件(192)的一端上设置有第一夹片(196)和第二夹片(197)；所述第一夹片(196)与第二夹片(197)均为弧形片，共同构成环圈结构；所述第一夹片(196 )和第二夹片(197)为弹性片体；所述第一夹片(196)远离承重件(195)的一端与第二夹片(197)之间留有间隔；所述取样管(14)夹持设置在第一夹片(196)与第二夹片(197)之间；所述第一夹片(196)、第二夹片(197)在面向取样管(14)的一侧上分别设置有防滑胶垫(198)。

7.根据权利要求3所述的水域周期检测取样系统的周期性取样方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一，将若干取样管(14)装入管夹(132)内，将取样系统放入目标水域附近的近岸位置，然后根据悬浮情况调节悬浮器(18)内活塞件(182)的位置，使壳体(11)内的水平面位于存水器(13)正常工作的高度区间内，再将取样系统的位置调整到目标水域中；

步骤二，在初始状态下，取样管(14)远离第二进水口(102)的一端承靠在限位导轨(151)上；电机(133)进行周期性的工作，驱动取样管(14)转动；当处于第二约束段(158)上的取样管(14)对应转动到第一约束段(157)位置时，取样管(14)随限位导轨(151)的高度变化而发生翻转，第二进水口(102)没入水平面以下，水域当前时间的水流进入取样管(14)内；当取样管(14)继续转动重新回到第二约束段(158)对应位置范围时，第二进水口(102)重新抬升，这一只取样管(14)内便 存下了某一时刻的流水样品；电机(133)如此周期性地间隔运行，操作若干取样管(14)按顺序依次取样，其周期性运行的时间间隔决定了取样的间隔；

步骤三，在到达取回时间后，工作人员重新回到目标水域附近，将取样系统回收；随后将存水器(13)上的取样管(14)按顺序装箱存放好，以备后续检测使用。

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