CN110579374B - 一种用于水下定深采样的水满提示取样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水下定深采样的水满提示取样装置，其特征在于，包括依次连接的收放线机构、导线、水位测量传感器和取样筒，导线连接水位测量传感器，导线包括第一承重线、第一导线和第二导线，其中，第一导线和第二导线固定连接取样筒的顶端；取样筒顶端具有第一盖板，第一盖板具有开口，第一承重线末端连接连接机构，连接机构还连接第二承重线，第二承重线的末端连接盖体，盖体位于取样筒内，当连接机构处于闭合状态时，盖体能够贴近并封闭开口，当连接机构处于分离状态时，盖体与开口远离；取样筒内还设有用于推动盖体的浮球。本发明能够实现定深采样、水满提示以及水满隔离，保证水样不与上层水混合。

Description

一种用于水下定深采样的水满提示取样装置及方法

技术领域

本发明涉及地下水及地表水的水质监测领域，具体的，涉及一种用于水下定深采样的水满提示取样装置及方法。

背景技术

在地下水水质采样工作中，常常遇到不具备抽水条件的水井，地下水长期不开采，井管中的水体长期滞留，水质可能会受到环境影响，与真实地下水存在一定差异。因此需要对该井进行定深采样，即将取样装置下沉至采样目的含水层深度，直接采集该深度地下水，同时确保取样器保持封闭状态，在升降过程中不混入上层水体。

现有定深采样装置，取样器结构较复杂、工艺较繁琐。如现有的公开文献中，中国专利CN201821833901.9公开了一种用于井中水位测量与水样采集的装置，其结合了水位探测器，其通过套装胶皮实现功能转换，较为繁琐，而且没有针对取水操作进行结构优化，不能精准采集特定水下深度的水样，有助于实现水样的分层采集。

发明内容

针对现有的采样装置取样器结构较复杂、工艺较繁琐的不足，本发明旨在提供一种用于水下定深采样的水满提示取样装置及方法，能够实现定深采样、水满提示以及水满隔离，保证水样不与上层水混合。

本发明的第一目的，是提供一种用于水下定深采样的水满提示取样装置。

本发明的第二目的，是提供一种用于水下定深采样的水满提示取样方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先本发明公开了一种用于水下定深采样的水满提示取样装置，其特征在于，包括依次连接的收放线机构、导线、水位测量传感器和取样筒，导线连接水位测量传感器，导线包括第一承重线、第一导线和第二导线，其中，第一导线和第二导线固定连接取样筒的顶端；取样筒顶端具有第一盖板，第一盖板具有开口，第一承重线末端连接连接机构，连接机构还连接第二承重线，第二承重线的末端连接盖体，盖体位于取样筒内，当连接机构处于闭合状态时，盖体能够贴近并封闭开口，当连接机构处于分离状态时，盖体与开口远离；取样筒内还设有用于推动盖体的浮球。本发明能够通过水位测量传感器实现取样桶的水下深度定位，通过第一导线和第二导线确定采样桶内采水进度，通过连接机构控制盖体启闭进而使水进入采样桶内。

进一步，所述第一盖板的底侧连接用于隔水的挡板。

进一步，所述第一导线和第二导线分别连接电极，电极位于挡板与取样桶的筒壁之间。

进一步，所述取样桶的内侧面连接条状件，条状件位于所述第一盖板和所述取样桶的底端之间。

进一步，所述条状件包括多个，多个条状件之间具有间隙，所述浮球通过绳索连接间隙旁侧的条状件的端部。

进一步，多个所述条状件均位于同一平行于所述第一盖板的平面，所述绳索的长度大于所述条状件所在的平面与所述第一盖板之间的间距。

进一步，所述连接机构包括第一连接体和第二连接体，第二连接体具有能够与第一连接体嵌合的凹槽，第一连接体和第二连接体能够通过凹槽嵌合。

进一步，所述第一连接体连接第一承重线，所述第二连接体连接第二承重线。

进一步，所述第二导线和所述第一导线还连接警示器，当第一导线与第二导线接通时，第一导线、第二导线和警示器形成通路；

所述水位测量传感器连接警示器。

其次本发明公开了一种用于水下定深采样的水满提示取样方法，包括以下步骤：

收放线机构向下释放取样筒，水井内水位到达两侧电极，电极与第一导线、第二导线和警示器形成通路，警示器提示到达设定深度；需要注意的是，电极与取样器开口距离即定深，即水面到开口的距离为警示器提示的设定深度。

到达水下设定的深度后，拉拽第一承重绳，使连接机构断开，第一导线和第二导线承重；

与第二承重绳连接的盖体受重力作用下落，取样筒的入水口打开，开始采集水样；

水井内水位到达两侧电极，电极与第一导线、第二导线和警示器形成通路，警示器提示取样器水满；

取样器采集水样时浮球随水面上浮，顶住盖体，取样器入水口关闭；

提升取样器至地面或工作平台，打开取样器底端完成取样。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

1)本发明中，采用承重绳和浮球控制盖体，分别能够打开和关闭开口，由操作者决定打开开口的时机，灌满水后自动关闭开口，可以实现在目标水深区域内精确采集水样，相对于传统的采集水样的装置，本发明巧妙的利用了水的性质，利用浮球实现闭合的功能，减少了整个采样装置的复杂度。

2)本发明中，采用绳索相对固定浮球的位置，使得浮球容易推动盖体，这保证了在减少了整个装置的复杂度的同时，本发明仍然能够精确地控制采样装置的工作状态。

3)本发明中，采用连接机构承重，到达特定水深时，用力拉拽挣脱，即可使连接机构处于分离状态，从而使盖体下落，盖体不再紧贴并封堵开口，并使第一导线和第二导线承重，这保证了本发明能够在到达目标水深区域后及时采集水样，而不需要繁琐的控制，简化装置的复杂度的同时仍然能够达到同样的效果。

4)本发明中，使用盖体对开口进行封闭，采样完成后与外部水环境有效隔离；水井内浮球随水面上浮，水满时顶住盖体，取样器入水口关闭，保证水样不被混合。

5)本发明中，利用了水位警示装置进行取样筒内的水位警示，取样器装满水样时自动报警提示，避免出现取样器未装满水或水满后不被取样者及时提升的现象，提高采样效率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为展示了实施例1包括处于分离状态下的连接机构的总体结构示意图，

图2为展示了实施例1包括处于分离状态下的连接机构以及取样筒以及取样筒内部部件的结构示意，

图3为实施例1中取样筒及其内部部件的俯视示意图，

图4为实施例1中的电路示意图。

图中，1、连接机构，21、第一导线，22、第二导线，3、开口，4、挂环，5、电极，6、挡板，7、盖体，8、条状件，9、绳索，10、浮球，11、取样筒，12、电极式水位测量传感器，13、第一承重线，14、警示器，15、绕线盘把手，16、第一盖板，231、第一承重线，232、第二承重线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所述，针对现有的采样装置取样器结构较复杂、工艺较繁琐的不足，本发明旨在提供一种用于水下定深采样的水满提示取样装置及方法，能够实现定深采样、水满提示以及水满隔离，保证水样不与上层水混合，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

请参考图1～3，本实施例公开了一种用于水下定深采样的水满提示取样装置，包括依次连接的收放线机构、导线和取样筒11，导线包括第一承重线231、第一导线21和第二导线22，其中，第一导线21和第二导线22固定连接取样筒11的顶端；其中，请参考图1，第一承重线231、第一导线21和第二导线22通过编织、胶粘等方法连接形成一股绳体，以便于通过收放线机构收卷或者放出，在绳体的末端，绳体分为第一导线21、第二导线22和第一承重线231，以分别连接部件。本实施例中使用的收放线机构为卷线盘，这是电工领域常用的装置，在此不再赘述其结构和使用方法。

取样筒11为一筒状物，并且其顶端和底端均具有盖板，位于取样筒11的顶端的为第一盖板16，位于取样筒11的底端的为第二盖板，第一盖板16具有开口3，第二盖板嵌合或连接与取样桶的底端，以便于打开。关于第二盖板是如何嵌合或连接于取样筒11的，此为现有技术中常用的技术手段，可以采用螺纹连接第二盖板和取样筒11的底端。

第一承重线231连接连接机构1，连接机构1还连接第二承重线232，第二承重线232的末端连接盖体7，盖体7位于取样筒11内，当连接机构1处于闭合状态时，盖体7能够贴近并封闭开口3，从而避免水进入；当连接机构1处于分离状态时，盖体7与开口3远离；取样筒11内还设有条状件8，取样筒11内设有用于推动盖体7的浮球10。采用承重绳和浮球10控制盖体7，分别能够打开和关闭开口3，由操作者决定打开开口3的时机，灌满水后自动关闭开口3，可以实现在目标水深区域内精确采集水样，相对于传统的采集水样的装置，本发明巧妙的利用了水的性质，利用浮球10实现闭合的功能，减少了整个采样装置的复杂度；同时，使用盖体7对开口3进行封闭，采样完成后与外部水环境有效隔离；水井内浮球10随水面上浮，水满时顶住盖体7，取样器入水口关闭，保证水样不被混合。

第一盖板16的底侧连接用于隔水的挡板6，可以理解的是，挡板6呈环状，挡板6与取样筒11的筒壁之间形成用于安装电极5的环形空间，环形空间只能从其下方进入，挡板6的作用是避免来自于开口3的水浸湿电极5造成测量不准确。

第一导线21和第二导线22分别连接电极5，电极5位于挡板6与取样桶的筒壁之间；可以理解的是，当取样筒11和/或第一盖板16采用导电材料如铁制作时，取样筒11具有导电性，因此当第一导线21和第二导线22和电极5均连接取样筒11和/或第一盖板16时，第一导线21和第二导线22与电极5无需直接连接；当取样筒11和/或第一盖板16不导电时，第一导线21和第二导线22需要穿过取样筒11和/或第一盖板16连接电极5。

条状件8包括相隔的两段，具体的，两段条状件8之间具有间隔，间隔用于容纳浮球10通过，条状件8的外缘连接于取样桶的内侧面。

浮球10的直径小于两段条状件8之间的间隙，可以理解的是，条状件8仅作为浮球10的固定件，用于限定浮球10的运动范围，浮球10能够将盖体7顶至第一盖板16底侧，从而封闭开口3。

可以理解的是，盖体7顶侧连接用于连接第二承重绳的挂环4。

浮球10通过绳索9连接条状件8，以相对固定浮球10的位置的同时保持浮球10能够随着水位升降。采用绳索9相对固定浮球10的位置，使得浮球10容易穿过两段条状件8之间的间隙，从而推动盖体7，这保证了在减少了整个装置的复杂度的同时，本发明仍然能够精确地控制采样装置的工作状态。

连接机构1包括第一连接体和第二连接体，第二连接体具有能够与第一连接体嵌合的凹槽，第一连接体和第二连接体能够通过凹槽嵌合。可以理解的是，第一连接体可以呈柱状，第二连接体的凹槽与第一连接体的形状相适应，第一连接体与第二连接体嵌合，当对第一连接体或者第二连接体施加拉力的时候，第一连接体能够与第二连接体分离。采用连接机构1承重，到达特定水深时，用力拉拽挣脱，即可使连接机构1处于分离状态，从而使盖体7下落，盖体7不再紧贴并封堵开口3，并使第一导线21和第二导线22承重，这保证了本发明能够在到达目标水深区域后及时采集水样，而不需要繁琐的控制，简化装置的复杂度的同时仍然能够达到同样的效果。

第一连接体连接第一承重线231，第二连接体连接第二承重线232。

第二导线22和第一导线21还连接警示器14，当第一导线21与第二导线22接通时，第一导线21、第二导线22和警示器14形成通路。可以理解的是，警示器14可以是蜂鸣器或LED报警灯。利用了水位警示装置进行取样筒11内的水位警示，取样器装满水样时自动报警提示，避免出现取样器未装满水仍然不被取样者提升的现象，提高采样效率。为了确定水深，导线还连接电极式水位测量传感器，电极式水位测量传感器为本领域常用技术，在此不再赘述。

具体的，可以参考图4，第一导线21、第二导线22、电极5、导电体(水)、电池、警示器14和第一开关形成第一环路，同时，水位警示装置和第二开关并联于第一环路，并联点分别位于电池外侧和警示器14外侧的第一环路。在工作的时候，电极式水位测量传感器12和电极5独立工作，但可以使用同一个电池和警示器14。

利用本实施例所公开的用于水下定深采样的水满提示取样装置进行水井地下水采样，取样筒11下沉至采样目的含水层深度，可采集到流动条件相对较好的目标含水层地下水；同时，取样器在升降过程中保持封闭状态，不混入上层水体。也可用于地表水深层采样。一次可取水体积约为1.5L。

实施例2

一种用于水下定深采样的水满提示取样方法，其采用如实施例1中所述的用于水下定深采样的水满提示取样装置，包括以下步骤：

1)收放线机构向下释放取样筒11，电极式水位测量传感器12感知到水位，警示器14提示到达设定深度；

2)到达水下设定的深度后，拉拽第一承重绳，使连接机构1断开，第一导线21和第二导线22承重；

3)与第二承重绳连接的盖体7受重力作用下落，取样筒11的开口3打开，开始采集水样；

4)取样桶内水位到达两侧电极5，电极5与第一导线21、第二导线22和警示器14形成通路，警示器14提示取样器水满；

5)取样器采集水样时浮球10随水面上浮，顶住盖体7，取样器入水口关闭；

6)提升取样器至地面或工作平台，打开取样器底端完成取样。

可以理解的是，在步骤3)、4)中，由于挡板的存在，挡板能够在才级水的过程中避免来自于开口3的水浸湿电极5。

需要注意的是，在步骤1)之前，需要电极式水位测量传感器12在导上的位置，以设定采集水样的深度。

需要注意的是，在本实施例中，为了完全不影响水满报警提示功能，在步骤1)之后，警示器14提示后，向上提升一定的高度，如2～5cm，固定位于水面以上位置的导线，从而使电极离开水面。报警器停止鸣响。步骤2)中，拉拽第一承重绳，连接机构断开后，第一导线和第二导线承重，取样器稍有下降，此时开口3与水面距离为定深，也即水下设定的深度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于水下定深采样的水满提示取样装置，其特征在于，包括依次连接的收放线机构、导线、水位测量传感器和取样筒，导线连接水位测量传感器，导线包括第一承重线、第一导线和第二导线，其中，第一导线和第二导线固定连接取样筒的顶端，所述第一导线和第二导线分别连接电极，电极位于挡板与取样桶的筒壁之间；取样筒顶端具有第一盖板，第一盖板具有开口，所述第一盖板的底侧连接用于隔水的挡板，所述第二导线和所述第一导线还连接警示器，当第一导线与第二导线接通时，第一导线、第二导线和警示器形成通路；

所述水位测量传感器连接警示器，第一承重线末端连接连接机构，连接机构还连接第二承重线，第二承重线的末端连接盖体，盖体位于取样筒内，当连接机构处于闭合状态时，盖体能够贴近并封闭开口，当连接机构处于分离状态时，盖体与开口远离；取样筒内还设有用于推动盖体的浮球；

所述取样桶的内侧面连接条状件，条状件位于所述第一盖板和所述取样桶的底端之间；

所述条状件包括多个，多个条状件之间具有间隙，所述浮球通过绳索连接间隙旁侧的条状件的端部。

2.如权利要求1所述的用于水下定深采样的水满提示取样装置，其特征在于，多个所述条状件均位于同一平行于所述第一盖板的平面，所述绳索的长度大于所述条状件所在的平面与所述第一盖板之间的间距。

3.如权利要求1所述的用于水下定深采样的水满提示取样装置，其特征在于，所述连接机构包括第一连接体和第二连接体，第二连接体具有能够与第一连接体嵌合的凹槽，第一连接体和第二连接体能够通过凹槽嵌合。

4.如权利要求3所述的用于水下定深采样的水满提示取样装置，其特征在于，所述第一连接体连接第一承重线，所述第二连接体连接第二承重线。

5.一种用于水下定深采样的水满提示取样方法，使用如权利要求1~4任意一项 所述的用于水下定深采样的水满提示取样装置，其特征在于，包括以下步骤：

收放线机构向下释放取样筒，电极式水位测量传感器感知到水位，警示器提示到达设定深度；

到达水下设定的深度后，拉拽第一承重绳，使连接机构断开，第一导线和第二导线承重；

与第二承重绳连接的盖体受重力作用下落，取样筒的开口打开，开始采集水样；

取样桶内水位到达两侧电极，电极与第一导线、第二导线和警示器形成通路，警示器提示取样器水满；

取样器采集水样时浮球随水面上浮，顶住盖体，取样器入水口关闭；

提升取样器至地面或工作平台，打开取样器底端完成取样。

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