CN111226878A - 浮游生物采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮游生物采集系统，包括设于水底土层上的立柱，设于立柱上端的导向罩，与导向罩连接的转动套，设于转动套上的横向转轴，与横向转轴连接的若干个螺旋叶片，与横向转轴连接的竖向软轴，圆环，与圆环连接的喇叭形进水罩；转动套与立柱上端转动连接，竖向软轴位于立柱的竖向空腔中；圆环上部与竖向软轴下端连接，圆环下部设有与进水罩联通的进水通道，进水通道与排水通道连接，排水通道下方设有浮游生物收集机构。本发明具有便于对底层浮游生物进行采集，自动化程度高的特点。

Description

浮游生物采集系统

技术领域

本发明涉及海洋环境监测技术领域，尤其是涉及一种便于对底层浮游生物进行采集，自动化程度高的浮游生物采集系统。

背景技术

浮游生物是海洋环境中的重要组成部分，具有生长周期短，对环境变化较敏感，可以直接观察鉴定等优点。研究浮游生物种群数量、优势种、时空分布等是海洋生态环境评估的重要内容，浮游生物样品定量采集是研究的基础。

现有底层浮游生物采集方法通常采用人工采样的方法，由于水底距离水面较远，人工采集无法采用拖曳的方法进行，采集的样本数量较少，对于科学研究造成一定影响。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的底层浮游生物采集的样本数量较少的不足，提供了一种便于对底层浮游生物进行采集，自动化程度高的浮游生物采集系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种浮游生物采集系统，包括设于水底土层上的立柱，设于立柱上端的导向罩，与导向罩连接的转动套，设于转动套上的横向转轴，与横向转轴连接的若干个螺旋叶片，与横向转轴连接的竖向软轴，圆环，与圆环连接的喇叭形进水罩；转动套与立柱上端转动连接，竖向软轴位于立柱的竖向空腔中；圆环上部与竖向软轴下端连接，圆环下部设有与进水罩联通的进水通道，进水通道与排水通道连接，排水通道下方设有浮游生物收集机构；立柱包括上立柱段和下立柱段，圆环分别与设于上立柱段下端面的环形槽和设于下立柱段上端面的环形槽滑动连接，还包括浮游生物封闭机构、M个浮游生物上浮机构和设于立柱一侧的辅助支撑柱，M≥3，辅助支撑柱通过若干条支撑杆与上立柱段固定连接，浮游生物收集机构、浮游生物封闭机构和各个浮游生物上浮机构均与控制器电连接；立柱上部设有平台，平台中设有圆形腔体，圆形腔体内设有平台电机，环形软轴和固定件；环形软轴一端与平台电机的转轴连接，环形软轴另一端与固定件转动连接，环形软轴与筒形罩一端连接，筒形罩另一端与固定圈连接，圆形腔体上设有圆形开口，固定圈位于圆形开口处，平台上设有两个举升气缸，两个举升气缸的伸缩杆分别与固定圈两侧连接，平台电机和两个举升气缸均与控制器电连接。固定件与圆形腔体固定连接。

两个举升气缸用于带动筒形罩上升，从而将导向罩、转动套和各个螺旋叶片罩住，罩住各个螺旋叶片后，各个螺旋叶片停止随风旋转，停止对浮游生物的采样，当需要对浮游生物采样时，使平台电机带动环形软轴旋转，将筒形罩缠绕到环形软轴上，同时，控制两个举升气缸的伸缩杆下降，使导向罩、转动套和各个螺旋叶片露出来。

导向罩用于带动转动套旋转，使各个螺旋叶片始终对准风吹来的方向，各个螺旋叶片在风的吹动下，带动竖向软轴旋转，竖向软轴带动圆环、喇叭形进水罩转动，水通过进水通道、排水通道进入浮游生物收集机构，浮游生物收集机构过滤大量的水之后，浮游生物保留在浮游生物收集机构中，浮游生物封闭机构将浮游生物收集机构中的浮游生物封闭好，浮游生物上浮机构带动经过封闭的浮游生物收集机构上升，工作人员将上升到水面的浮游生物收集机构收集好。

作为优选，浮游生物收集机构包括圆形板，设于圆形板上的M个等间隔排列的凹槽组；所述凹槽组包括第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽位于第二凹槽外侧，圆形板外侧面上设有M个开孔，各个开孔分别与各个第一凹槽底部联通，所述第一凹槽上设有圆圈，圆圈上设有过滤网片和上端开口的喇叭形收集网，过滤网片的网目尺寸大于喇叭形收集网的网目尺寸。

当风力带动各个螺旋叶片旋转的时候，水逐渐进入圆圈上的过滤网片和上端开口的喇叭形收集网上，过滤网片过滤尺寸大的水生物，浮游生物通过过滤网片后进入喇叭形收集网中，多余的水通过通孔流出第一凹槽中，浮游生物逐渐被收集起来。

作为优选，浮游生物收集机构还包括圆形底座和圆形盖板，圆形底座与水底的土层固定连接，圆形底座内设有转动电机，转动电机通过竖轴与圆形板固定连接，圆形盖板外侧通过2块连接板与圆形底板固定连接，圆形盖板上设有可露出一个圆圈的V形开口，转动电机与控制器电连接。

转动电机带动圆形板旋转，使圆形盖板的V形开口依次露出一个圆圈，从而使各个喇叭形收集网依次用来收集水底的浮游生物，不间断的对水底环境进行监测。

作为优选，所述浮游生物上浮机构包括设于圆形板上的两个滑块，设于所述滑块上的两条插针，通过连接绳分别与两个滑块连接的气囊，设于立柱上端的充气泵，设于气囊上的连接板，设于连接板的通孔上的单向阀，设于单向阀外侧的连接板上的环形永磁铁，设于与充气泵连接的进气管上的环形铁片，所述插针上设有倒钩，环形永磁铁和环形铁片配合连接，气囊位于第二凹槽中；进气管上设有电磁阀，充气泵和电磁阀均与控制器电连接，两条插针用于分别与浮游生物封闭机构的圆圈封盖的2个限位块配合连接；圆形板上还设有与两个滑块对应的两个径向滑槽，所述径向滑槽包括适配段凹槽和宽松段凹槽，宽松段凹槽的宽度大于滑块的宽度，宽松段凹槽底面的高度由远离圆形板的圆心至靠近圆形板的圆心逐渐升高至与圆形板上表面齐平。

作为优选，圆形板上还设有M个弧形挡板，圆形盖板下表面上设有与各个弧形挡板配合的环形凹槽；所述圆形盖板下表面上设有限位块避让凹槽；所述浮游生物封闭机构还包括箱体，设于箱体的底板中的升降气缸，设于箱体上部的左开口和右开口，设于箱体一侧的固定箱，设于固定箱中的横向气缸；若干个圆圈封盖上下叠放在箱体中，横向气缸的伸缩杆上设有推板，推板可穿过左开口和右开口并与圆圈封盖一侧接触。

作为优选，所述圆圈封盖包括圆形挡片，设于圆形挡片边缘上的弧形围板，2个限位块位于弧形围板前侧和后侧，箱体上设有与两个限位块配合的前竖向滑槽和后竖向滑槽，两块限位挡块上均设有与插针配合的插孔，弧形围板两端至圆形挡片圆心的连线的夹角小于180°。

当一个喇叭形收集网收集的浮游生物时间较长之后，控制器控制浮游生物封闭机构的升降气缸带动圆圈封盖上升，使最上端的圆圈封盖上升至左开口和右开口处；控制器控制横向气缸带动推板推动最上端的圆圈封盖向喇叭形收集网的圆圈移动，弧形围板将圆圈卡住，圆形挡片将过滤网片上的网眼挡住，防止浮游生物从过滤网片上的网眼流出，浮游生物被限制在过滤网片和喇叭形收集网围成的空间内；

横向气缸继续推动圆圈向弧形挡板移动，2个滑块滑出径向滑槽，弧形挡板挡住圆圈和2个滑块，2个滑块上的两条插针分别插入2块限位块的插孔中，弧形围板将圆圈稳定的卡住；

控制器控制充气泵工作，控制电磁阀打开，给气囊充气，气囊充气后膨胀，水的浮力推动气囊向上移动，当浮力大于环形永磁铁和环形铁片的吸引力时，气囊带动圆圈封盖、过滤网片和喇叭形收集网围成的空间内的浮游生物一起向上移动，当气囊上升到水面上时，工作人员将过滤网片和喇叭形收集网围成的空间内的浮游生物取走。

作为优选，导向罩包括喇叭形进风罩和与喇叭形进风罩后端连接的柔性导风筒，柔性导风筒呈圆弧形，柔性导风筒前端和后端均开口，喇叭形进风罩的进风方向与横向转轴的延伸方向一致。

作为优选，还包括通过连接绳与立柱连接的圆形浮标，圆形盖板位于圆形浮标中部的下方。

当气囊带动滤网片和喇叭形收集网围成的空间内的浮游生物上升至水面的时候，气囊位于圆形浮标中部的水面上，气囊不会偏离浮标，给工作人员收集浮游生物提供了方便。

因此，本发明具有如下有益效果：便于对底层浮游生物进行采集，自动化程度高，收集到的样本数量多，有效满足科学研究的需要。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的圆形板的一种结构示意图；

图3是本发明的推板和圆圈封盖的一种结构示意图；

图4是本发明的滑块、插针、连接绳和气囊的一种结构示意图；

图5是本发明的浮游生物上浮机构的一种结构示意图；

图6是本发明的浮游生物封闭机构的一种结构示意图；

图7是本发明的圆形盖板的一种结构示意图；

图8是本发明的圆形底座、圆形盖板、转动电机、竖轴和连接板的一种结构示意图；

图9是本发明的圆圈和喇叭形收集网的一种结构示意图；

图10是本发明的圆环、喇叭形进水罩、进水通道和进水通道的一种结构示意图；

图11是本发明的径向滑槽和滑块的一种结构示意图；

图12是本发明的平台的一种结构示意图；

图13是本发明的平台电机、环形软轴和固定件的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图10所示的实施例是一种浮游生物采集系统，包括设于水底土层上的立柱1，设于立柱上端的导向罩2，与导向罩连接的转动套3，设于转动套上的横向转轴31，与横向转轴连接的4个螺旋叶片32，圆环5，与圆环连接的喇叭形进水罩51；横向转轴与蜗杆连接，蜗杆与涡轮啮合，涡轮的转轴与竖向软轴4连接；转动套与立柱上端转动连接，竖向软轴位于立柱的竖向空腔中；圆环上部与竖向软轴下端连接，圆环下部设有与进水罩联通的进水通道52，进水通道与排水通道53连接，排水通道下方设有浮游生物收集机构；立柱包括上立柱段11和下立柱段12，圆环分别与设于上立柱段下端面的环形槽和设于下立柱段上端面的环形槽滑动连接，还包括浮游生物封闭机构、8个浮游生物上浮机构和设于立柱一侧的辅助支撑柱9，辅助支撑柱通过2条支撑杆91与上立柱段固定连接，浮游生物收集机构、浮游生物封闭机构和各个浮游生物上浮机构均与控制器电连接。

导向罩包括喇叭形进风罩21和与喇叭形进风罩后端连接的柔性导风筒22，柔性导风筒呈圆弧形，柔性导风筒前端和后端均开口，喇叭形进风罩的进风方向与横向转轴的延伸方向一致。

还包括通过连接绳与立柱连接的圆形浮标102，圆形盖板位于圆形浮标的中部下方。

如图12、图13所示，立柱上部设有平台101，平台中设有圆形腔体，圆形腔体内设有平台电机1011，环形软轴1012和固定件1013；环形软轴一端与平台电机的转轴连接，环形软轴另一端与固定件转动连接，环形软轴与筒形罩一端连接，筒形罩另一端与固定圈1014连接，圆形腔体上设有圆形开口，固定圈位于圆形开口处，平台上设有两个举升气缸1015，两个举升气缸的伸缩杆分别与固定圈两侧连接，平台电机和两个举升气缸均与控制器电连接。

如图2、图9所示，浮游生物收集机构包括圆形板61，设于圆形板上的8个等间隔排列的凹槽组62；凹槽组包括第一凹槽和第二凹槽623，第一凹槽位于第二凹槽外侧，圆形板外侧面上设有8个开孔，各个开孔分别与各个第一凹槽底部联通，第一凹槽上设有圆圈6211，圆圈上设有过滤网片6212和上端开口的喇叭形收集网6213，过滤网片的网目尺寸大于喇叭形收集网的网目尺寸。

如图7、图8所示，浮游生物收集机构还包括圆形底座63和圆形盖板64，圆形底座与水底的土层固定连接，圆形底座内设有转动电机631，转动电机通过竖轴632与圆形板固定连接，圆形盖板外侧通过2块连接板641与圆形底板固定连接，圆形盖板上设有可露出一个圆圈的V形开口642，转动电机与控制器电连接。

如图4、图5所示，浮游生物上浮机构包括设于圆形板上的两个滑块81，设于滑块上的两条插针80，通过连接绳82分别与两个滑块连接的气囊83，设于立柱上端的充气泵，设于气囊上的连接板84，设于连接板的通孔上的单向阀85，设于单向阀外侧的连接板上的环形永磁铁86，设于与充气泵连接的进气管87上的环形铁片88，插针上设有倒钩，环形永磁铁和环形铁片配合连接，气囊位于第二凹槽中；进气管上设有电磁阀，充气泵和电磁阀均与控制器电连接，两条插针用于分别与浮游生物封闭机构的圆圈封盖70的2个限位块701配合连接；如图11所示，圆形板上还设有与两个滑块对应的两个径向滑槽66，径向滑槽包括适配段凹槽661和宽松段凹槽662，宽松段凹槽的宽度大于滑块的宽度，宽松段凹槽底面的高度由远离圆形板的圆心至靠近圆形板的圆心逐渐升高至与圆形板上表面齐平。

如图2所示，圆形板上还设有8个弧形挡板65，如图8所示，圆形盖板下表面上设有与各个弧形挡板配合的环形凹槽642；圆形盖板下表面上设有限位块避让凹槽643；如图6所示，浮游生物封闭机构还包括箱体71，设于箱体的底板中的升降气缸72，设于箱体上部的左开口711和右开口712，设于箱体一侧的固定箱73，设于固定箱中的横向气缸731；多个圆圈封盖上下叠放在箱体中，横向气缸的伸缩杆上设有推板742，推板可穿过左开口和右开口并与圆圈封盖一侧接触。

如图3所示，圆圈封盖包括圆形挡片702，设于圆形挡片边缘上的弧形围板703，2个限位块位于弧形围板前侧和后侧，箱体上设有与两个限位块配合的前竖向滑槽和后竖向滑槽，两块限位挡块上均设有与插针配合的插孔，弧形围板两端至圆形挡片圆心的连线的夹角小于180°。

本发明的使用方法如下：

使平台电机带动环形软轴旋转，将筒形罩缠绕到环形软轴上，同时，控制两个举升气缸的伸缩杆下降，使导向罩、转动套和各个螺旋叶片露出来；

导向罩带动转动套旋转，使各个螺旋叶片始终对准风吹来的方向，各个螺旋叶片在风的吹动下，带动横向转轴、竖向软轴旋转，竖向软轴带动圆环、喇叭形进水罩转动，水通过进水通道、排水通道进入露出圆形盖板的V形开口之外的1个圆圈的过滤网片和上端开口的喇叭形收集网上，过滤网片过滤尺寸大的水生物及杂物，浮游生物通过过滤网片后进入喇叭形收集网中，多余的水通过通孔流出第一凹槽中，浮游生物逐渐被收集起来；

当喇叭形收集网收集的浮游生物时间较长之后，控制器控制浮游生物封闭机构的升降气缸带动圆圈封盖上升，使最上端的圆圈封盖上升至左开口和右开口处；控制器控制横向气缸带动推板推动最上端的圆圈封盖向喇叭形收集网的圆圈移动，弧形围板将圆圈卡住，圆形挡片将过滤网片上的网眼挡住，防止浮游生物从过滤网片上的网眼流出，浮游生物被限制在过滤网片和喇叭形收集网围成的空间内；

横向气缸继续推动圆圈向弧形挡板移动，2个滑块滑出径向滑槽，弧形挡板挡住圆圈和2个滑块，2个滑块上的两条插针分别插入2块限位块的插孔中，倒钩防止插针从通孔中脱出，2个滑块分别与2块限位块稳定连接，气囊与圆圈封盖稳定连接，弧形围板将圆圈稳定的卡住；控制器控制横向气缸的伸缩杆缩回；

控制器控制充气泵工作，控制电磁阀打开，给气囊充气，气囊充气后膨胀，水的浮力推动气囊向上移动，当浮力大于环形永磁铁和环形铁片的吸引力时，气囊带动圆圈封盖、过滤网片和喇叭形收集网围成的空间内的浮游生物一起向上移动，当气囊带动滤网片和喇叭形收集网围成的空间内的浮游生物上升至水面的时候，气囊位于圆形浮标中部的水面上，气囊不会偏离浮标；

工作人员将过滤网片和喇叭形收集网围成的空间内的浮游生物取走；控制器控制充气泵停止工作，控制电磁阀关闭；

转动电机带动圆形板旋转，使另外一个圆圈露出圆形盖板之外，重复上述步骤，继续收集浮游生物。

平台电机、两个举升气缸、转动电机、升降气缸、横向气缸和充气泵均为防水设备。气囊采用不透水材料制成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种浮游生物采集系统，其特征是，包括设于水底土层上的立柱（1），设于立柱上端的导向罩（2），与导向罩连接的转动套（3），设于转动套上的横向转轴（31），与横向转轴连接的若干个螺旋叶片（32），与横向转轴连接的竖向软轴（4），圆环（5），与圆环连接的喇叭形进水罩（51）；转动套与立柱上端转动连接，竖向软轴位于立柱的竖向空腔中；圆环上部与竖向软轴下端连接，圆环下部设有与进水罩联通的进水通道（52），进水通道与排水通道（53）连接，排水通道下方设有浮游生物收集机构；立柱包括上立柱段（11）和下立柱段（12），圆环分别与设于上立柱段下端面的环形槽和设于下立柱段上端面的环形槽滑动连接，还包括浮游生物封闭机构、M个浮游生物上浮机构和设于立柱一侧的辅助支撑柱（9），辅助支撑柱通过若干条支撑杆（91）与上立柱段固定连接，M≥3，浮游生物收集机构、浮游生物封闭机构和各个浮游生物上浮机构均与控制器电连接；立柱上部设有平台（101），平台中设有圆形腔体，圆形腔体内设有平台电机（1011），环形软轴（1012）和固定件（1013）；环形软轴一端与平台电机的转轴连接，环形软轴另一端与固定件转动连接，环形软轴与筒形罩一端连接，筒形罩另一端与固定圈（1014）连接，圆形腔体上设有圆形开口，固定圈位于圆形开口处，平台上设有两个举升气缸（1015），两个举升气缸的伸缩杆分别与固定圈两侧连接，平台电机和两个举升气缸均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的浮游生物采集系统，其特征是，浮游生物收集机构包括圆形板（61），设于圆形板上的M个等间隔排列的凹槽组（62）；所述凹槽组包括第一凹槽和第二凹槽（623），第一凹槽位于第二凹槽外侧，圆形板外侧面上设有M个开孔，各个开孔分别与各个第一凹槽底部联通，所述第一凹槽上设有圆圈（6211），圆圈上设有过滤网片（6212）和上端开口的喇叭形收集网（6213），过滤网片的网目尺寸大于喇叭形收集网的网目尺寸。

3.根据权利要求2所述的浮游生物采集系统，其特征是，浮游生物收集机构还包括圆形底座（63）和圆形盖板（64），圆形底座与水底的土层固定连接，圆形底座内设有转动电机（631），转动电机通过竖轴（632）与圆形板固定连接，圆形盖板外侧通过2块连接板（641）与圆形底板固定连接，圆形盖板上设有可露出一个圆圈的V形开口（642），转动电机与控制器电连接。

4.根据权利要求2所述的浮游生物采集系统，其特征是，所述浮游生物上浮机构包括设于圆形板上的两个滑块（81），设于所述滑块上的两条插针（80），通过连接绳（82）分别与两个滑块连接的气囊（83），设于立柱上端的充气泵，设于气囊上的连接板（84），设于连接板的通孔上的单向阀（85），设于单向阀外侧的连接板上的环形永磁铁（86），设于与充气泵连接的进气管（87）上的环形铁片（88），所述插针上设有倒钩，环形永磁铁和环形铁片配合连接，气囊位于第二凹槽中；进气管上设有电磁阀，充气泵和电磁阀均与控制器电连接，两条插针用于分别与浮游生物封闭机构的圆圈封盖（70）的2个限位块（701）配合连接；圆形板上还设有与两个滑块对应的两个径向滑槽（66），所述径向滑槽包括适配段凹槽（661）和宽松段凹槽（662），宽松段凹槽的宽度大于滑块的宽度，宽松段凹槽底面的高度由远离圆形板的圆心至靠近圆形板的圆心逐渐升高至与圆形板上表面齐平。

5.根据权利要求4所述的浮游生物采集系统，其特征是，圆形板上还设有M个弧形挡板（65），圆形盖板下表面上设有与各个弧形挡板配合的环形凹槽（642）；所述圆形盖板下表面上设有限位块避让凹槽（643）；所述浮游生物封闭机构还包括箱体（71），设于箱体的底板中的升降气缸（72），设于箱体上部的左开口（711）和右开口（712），设于箱体一侧的固定箱（73），设于固定箱中的横向气缸（731）；若干个圆圈封盖上下叠放在箱体中，横向气缸的伸缩杆上设有推板（742），推板可穿过左开口和右开口并与圆圈封盖一侧接触。

6.根据权利要求5所述的浮游生物采集系统，其特征是，所述圆圈封盖包括圆形挡片（702），设于圆形挡片边缘上的弧形围板（703），2个限位块位于弧形围板前侧和后侧，箱体上设有与两个限位块配合的前竖向滑槽和后竖向滑槽，两块限位挡块上均设有与插针配合的插孔，弧形围板两端至圆形挡片圆心的连线的夹角小于180°。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的浮游生物采集系统，其特征是，导向罩包括喇叭形进风罩（21）和与喇叭形进风罩后端连接的柔性导风筒（22），柔性导风筒呈圆弧形，柔性导风筒前端和后端均开口，喇叭形进风罩的进风方向与横向转轴的延伸方向一致。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的浮游生物采集系统，其特征是，还包括通过连接绳与立柱连接的圆形浮标（102），圆形盖板位于圆形浮标中部的下方。

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