CN111307518A - 一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置及采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，包括出水管、固定杆和电源，所述固定杆与出水管固定连接，在出水管的下侧依次设有若干个出水孔，在出水孔处安装有采样管，采样管端口上安装有电磁阀，所述固定杆下端安装有流速传感器，流水传感器和电磁阀均与控制器信号连接，流水传感器、电磁阀和控制器均与电源连接。本发明的一种一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置及采样方法，通过流速传感器测得实时的水流速度，通过水流速度改变采样频率，实现水动力变化小少采样、水动力变化大多采样的功能，克服了因水动力变化的不确定性而导致样本采集与水动力变化过程难以准确匹配的问题。

Description

一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置及采样方法

技术领域

本发明涉及一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置及采样方法，属于水生态环境领域。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，水体污染的问题日益严峻，准确的获取水质指标能够为水环境评价及水污染预警提供可靠的依据。作为其中重要的一环，如何精确的采集具有代表性的水质指标的水样是水环境污染研究的重要课题之一。

随着水污染的加剧，我国高度重视水污染问题，点源与面源污染逐渐得到控制，河流内源污染的危害性逐渐凸显。研究表明，河流水动力变化能够影响河流沉积物内源污染的释放，但是河流水动力变化往往具有随机性，传统的人工采样方法难以准确的采集具有代表性的水样。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置及采样方法，通过流速传感器测得实时的水流速度，通过水流速度改变采样频率，实现水动力变化小少采样、水动力变化大多采样的功能，克服了因水动力变化不确定性和时效性，而导致的样本采集与水动力变化过程难以准确匹配的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，包括出水管、固定杆和电源，所述固定杆与出水管固定连接，在出水管的下侧依次设有若干个出水孔，在出水孔处安装有采样管，采样管端口上安装有电磁阀，所述固定杆下端安装有流速传感器，流水传感器和电磁阀均与控制器信号连接，流水传感器、电磁阀和控制器均与电源连接。

作为优选，所述电源位于固定杆端部。

作为优选，所述电源为太阳能电源。

作为优选，所述出水管包含直管和支管，采样管位于直管下方，所述支管有两根，两根支管为V字形。

作为优选，所述支管的端部设有过滤网。

作为优选，所述支管的壁上设有若干个透水孔。

作为优选，所述固定杆为中空状，电磁阀和流速传感器与导线连接，导线穿过固定杆与控制器连接。

一种上述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置的采样方法，包括以下步骤：

(1)将本装置通过固定杆与固定装置连接，固定布设于研究区域水体中；

(2)调试采样系统，设定流速传感器采样频率为1秒2次，将采样管依次编号，为Mp，p为1、2、3…n-1、n，n为采样管的个数，初始为M₁；

(3)控制器分析第i时刻的流速传感器传输的数据；

(4)计算第i时刻采集的2次流速数据的标准偏差Δ，若Δ≤0.15，则不启动控制器计算K值程序，i＝i+1，重复步骤(3)；若Δ>0.15，则进行步骤(5)；

(5)控制器进一步计算K值，

v_i1和v_i2为第i时刻采集的2次连续的流速数据，若K＞2.0，则不进行采样，i＝i+1，重复步骤(3)；若K≤2.0，则控制第Mn个采样管的电磁阀打开采样管的进水口，进行采样，采样结束后关闭采样管进水口，并记录采样时间；

(6)控制器判断第Mp个采样管是否已满，若没有满，进入步骤(3)；若已满，采样管是否为第Mn个采样管，若是，采样结束；若不是，则p＝p+1，进入步骤(3)；

(7)采样结束后，分别取出采样器各个采样管，冷藏运至实验室，分析水质参数。

有益效果：本发明的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置及采样方法，能够实现不同水动力条件下的水样自动采集，并根据水动力条件变化自动调整采样次数，实现了水动力变化小少采样、水动力变化大多采样的功能，克服了因水动力变化的不确定性和时效性，而导致样本采集与水动力变化过程难以准确匹配的问题，具有自动化作业、效率高、低成本的特点，为研究水动力变化下沉积物污染内源释放研究提供了技术支持

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明出水管的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，包括出水管4、固定杆3和电源1，所述固定杆3与出水管4固定连接，在出水管4的下侧依次设有若干个出水孔，在出水孔处安装有5个采样管7，采样管7端口上安装有电磁阀8，所述固定杆3下端安装有流速传感器5，流水传感器5和电磁阀8均与控制器2信号连接，流水传感器5、电磁阀8和控制器2均与电源1连接。

在本发明中，所述电源1位于固定杆3端部，所述电源1优选为太阳能电源1，太阳能电源1可实现自主充电。所述出水管4包含直管和支管6，采样管7位于直管下方，所述支管6有两根，两根支管6为V字形，所述支管6的端部设有过滤网，所述支管6的壁上设有若干个透水孔。通过过滤网和透水孔，实现出水管4内没有残渣，不会由于残渣影响出水管4内导线的固定。

所述固定杆3为中空状，电磁阀8和流速传感器5与导线连接，导线穿过固定杆3与控制器2连接。通过中空状的固定杆3，可保护导线，避免残渣以及水流影响导线连接。

一种上述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置的采样方法，包括以下步骤：

(1)将本装置通过固定杆3与固定装置连接，固定布设于研究区域水体中；

(2)调试采样系统，设定流速传感器5采样频率为1秒2次，将采样管7依次编号，依次为M₁、M₂、M₃、M₄、M₅，初始为M₁；

(3)控制器2分析第i时刻的流速传感器5传输的数据；

(4)计算第i时刻采集的2次流速数据的标准偏差Δ，若Δ≤0.15，则不启动控制器计算K值程序，实现控制器节能效果，i＝i+1，重复步骤(3)；若Δ>0.15，则进行步骤(5)；

(5)控制器2进一步计算K值，

v_i1和v_i2为第i时刻采集的2次连续的流速数据，K＞2.0，则不进行采样，i＝i+1，重复步骤(3)；若K≤2.0，则控制第Mn个采样管7的电磁阀8打开采样管7的进水口，进行采样，采样结束后关闭采样管7进水口，并记录采样时间；

(6)控制器2判断第Mp个采样管7是否已满，若没有满，进入步骤(3)；若已满，采样管7是否为第M₅个采样管7，若是，采样结束；若不是，则n＝n+1，进入步骤(3)；

(7)采样结束后，分别取出采样器各个采样管7，冷藏运至实验室，分析水质参数。

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 (8)

1.一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，其特征在于：包括出水管、固定杆和电源，所述固定杆与出水管固定连接，在出水管的下侧依次设有若干个出水孔，在出水孔处安装有采样管，采样管端口上安装有电磁阀，所述固定杆下端安装有流速传感器，流水传感器和电磁阀均与控制器信号连接，流水传感器、电磁阀和控制器均与电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，其特征在于：所述电源位于固定杆端部。

3.根据权利要求2所述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，其特征在于：所述电源为太阳能电源。

4.根据权利要求3所述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，其特征在于：所述出水管包含直管和支管，采样管位于直管下方，所述支管有两根，两根支管为V字形。

5.根据权利要求4所述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，其特征在于：所述支管的端部设有过滤网。

6.根据权利要求5所述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，其特征在于：所述支管的壁上设有若干个透水孔。

7.根据权利要求1所述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置，其特征在于：所述固定杆为中空状，电磁阀和流速传感器与导线连接，导线穿过固定杆与控制器连接。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的一种基于水动力变化的固定立式水样采集装置的采样方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将本装置通过固定杆与固定装置连接，固定布设于研究区域水体中；

(2)调试采样系统，设定流速传感器采样频率为1秒2次，将采样管依次编号，为Mp，p为1、2、3…n-1、n，n为采样管的个数，初始为M₁；

(3)控制器分析第i时刻的流速传感器传输的数据；

(4)计算第i时刻采集的2次流速数据的标准偏差Δ，若Δ≤0.15，则不启动控制器计算K值程序，i＝i+1，重复步骤(3)；若Δ>0.15，则进行步骤(5)；

(5)控制器进一步计算K值，

v_i1和v_i2为第i时刻采集的2次连续的流速数据，若K＞2.0，则不进行采样，i＝i+1，重复步骤(3)；若K≤2.0，则控制第Mn个采样管的电磁阀打开采样管的进水口，进行采样，采样结束后关闭采样管进水口，并记录采样时间；

(6)控制器判断第Mp个采样管是否已满，若没有满，进入步骤(3)；若已满，采样管是否为第Mn个采样管，若是，采样结束；若不是，则p＝p+1，进入步骤(3)；

(7)采样结束后，分别取出采样器各个采样管，冷藏运至实验室，分析水质参数。

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