CN111307519A - 基于水动力变化的自适应变频自动采水系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于水动力变化的自适应变频自动采水系统及其使用方法，该系统包括采样器主体、内置于采样器的流速传感器、控制器和无线传感器；所述采样器主体包括固定扣、配重和圆柱形筒体；所述圆柱形筒体由筒身、采样管、锂电池组成，筒体内侧设置8个采样管；所述采样管由聚乙烯材质制作而成，置于筒体内侧8个空槽中，可自由取出，采样管管口设有电磁阀组成的进水系统；所述流速传感器，布设于筒体上方；所述流速传感器、控制器和无线传感器均由锂电池进行供电。本发明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。
Description
技术领域
本发明涉及基于水动力变化的自适应变频自动采水系统及使用方法，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，准确地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，如何精确地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。
我国高度重视水污染防控工作，当前河流点源污染已逐渐得到控制，但河道沉积物内源污染的危害性逐渐凸显。研究表明，河流水动力条件的改变能够影响沉积污染物的释放及其归趋行为。对于天然河流水体，其水动力条件的变化是非恒定的，且往往具有一定程度的不确定性和时效性，传统的人工采样方法难以准确地采集到与上覆水动力变化过程相匹配的代表性水样，无法有效捕捉河流水动力变化下所对应的水质过程。
现有的技术中，如申请号：201811228221.9的发明专利，实现了自动定时采样，但是其无法准确的把握河流水动力变化，往往需设定大量且密集的采样区间实现精确采样，操作繁琐，且会大大增加水样采集与分析的工作量，增加工作成本；申请号：201810736383.7的发明专利，实现了不同频率自动采集的功能，但其仅适用于降雨过程产生的径流变化的水样采集，忽视了河流水动力变化的不确定性与时效性，难以实现样本采集与水动力变化过程的准确匹配。因此，本发明开发了一种基于水动力变化的自适应变频自动采水系统及其使用方法，为河流内源污染防控方面的研究工作提供了基础。
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自适应变频自动采水系统及使用方法，该装置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，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。
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自适应变频自动采水系统，包括筒身，所述筒身内安装有若干个采样管，采样管的顶部安装有电磁阀，在筒身顶部安装有安装板，安装板上安装有控制器、流速传感器，流速传感器与控制器信号连接，控制器还与无线传感器和电磁阀信号连接；通过控制器控制电磁阀工作，从而实现采样管的采样。
作为优选，所述筒身下方安装有配重。
作为优选，所述采样管有8个。
作为优选，所述筒身内安装有锂电池，锂电池与控制器、流速传感器和无线传感器连接。
一种基于水动力变化的自适应变频自动采水系统的使用方法，包括以下步骤：
(1)将本装置通过绳索连接，下降至水中，悬挂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；
(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，
vi1和vi2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，通过内置的无线传感器发送采样结束指令，提醒采样人员回收采样器；
(8)回收采样器后，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：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明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。
(2)减少了野外工作安全隐患，有效的解决了野外采样人工成本，减少了劳动强度，无须人员值守，采样完毕后，自动发送采样结束指令。
附图说明
图1为本发明的采样器第i时刻采样程序示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图中：1-固定扣；2-流速传感器；3-无线传感器；4-控制器；5-电磁阀；6-采样管；7-筒身；8-锂电池；9-配重。
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至图2所示，包括采样器主体、内置于采样器的流速传感器6、控制器4和无线传感器3；所述采样器主体包括固定扣1、配重9和圆柱形筒体；所述圆柱形筒体由筒身7、采样管6、锂电池8组成，筒体内侧设置8个采样管；所述采样管6由聚乙烯材质制作而成，置于筒体内侧8个空槽中，可自由取出，采样管管口设有电磁阀5组成的进水系统；所述流速传感器2布设于筒体上方，采样频率可根据要求自行设定，本实例中采样频率设定为1秒2次；所述无线传感器包括通讯器和GPS，布设于控制器上方；所述流速传感器2、控制器4和无线传感器3均由锂电池进行供电。
在本发明中，K值公式如下:
式中：vi1和vi2为第i时刻采集的2次连续的流速数据。
一种基于水动力变化的自适应变频自动采水系统的使用方法，包括以下步骤：
(1)将本装置通过绳索连接，下降至水中，悬挂布设于研究区域水体中；
(2)调试采样系统，设定流速传感器2采样频率为1秒2次，将采样管6依次编号，依次为M1、M2、M3…M7、M8，为M1；
(3)控制器4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，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)控制器进一步计算K值，
vi1和vi2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4判断第Mp个采样管6是否已满，若没有满，i＝i+1，进入步骤(3)；若已满，采样管6是否为第M8个采样管6，若是，采样结束，进入步骤(7)；若不是，i＝i+1，则p＝p+1，进入步骤(3)；
(7)采样结束后，通过内置的无线传感器3发送采样结束指令，提醒采样人员回收采样器；
(8)回收采样器后，分别取出采样器各个采样管6，冷藏运至实验室，分析水质参数。
采用本发明上述的方法，能够快速有效精准的采集具有代表性水体样品，可以根据水动力变化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；并减少了野外工作安全隐患，有效的解决了野外采样人工成本，减少了劳动强度，无须人员值守。
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 (5)
1.一种基于水动力变化的自适应变频自动采水系统，其特征在于：包括筒身，所述筒身内安装有若干个采样管，采样管的顶部安装有电磁阀，在筒身顶部安装有安装板，安装板上安装有控制器、流速传感器，流速传感器与控制器信号连接，控制器还与无线传感器和电磁阀信号连接；通过控制器控制电磁阀工作，从而实现采样管的采样。
2.根据权利要求1所述的基于水动力变化的自适应变频自动采水系统，其特征在于：所述筒身下方安装有配重。
3.根据权利要求1所述的基于水动力变化的自适应变频自动采水系统，其特征在于：所述采样管有8个。
4.根据权利要求1所述的基于水动力变化的自适应变频自动采水系统，其特征在于：所述筒身内安装有锂电池，锂电池与控制器、流速传感器和无线传感器连接。
5.一种如权利要求1至4所述的基于水动力变化的自适应变频自动采水系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将本装置通过绳索连接，下降至水中，悬挂并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；
(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，
vi1和vi2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，通过内置的无线传感器发送采样结束指令，提醒采样人员回收采样器；
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| CN (1) | CN111307519B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111903590A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-11-10 | 河海大学 | 一种减少饵料污染的磁悬浮投饵装置及其使用方法 |
| CN114062052A (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-18 | 力合科技（湖南）股份有限公司 | 河流动态采样方法及带监管功能的水环境智能采样终端 |
| CN114486355A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-05-13 | 河海大学 | 自匹配电导率时变过程的动频水质采样装置及方法 |
| CN116165024A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-05-26 | 北京承启通科技有限公司 | 一种基于水流速变化的水质检测用自采样装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1800810A (zh) * | 2006-01-18 | 2006-07-12 | 上海浩顺科技有限公司 | 遥控多层采水装置 |
| CN101592649A (zh) * | 2009-05-27 | 2009-12-02 | 深圳市华测检测技术股份有限公司 | 一种可远程遥控自导航水质采样分析装置 |
| US20100319469A1 (en) * | 2005-10-13 | 2010-12-23 | Rich Collin A | Detection and fluidic system of a flow cytometer |
| CN106053139A (zh) * | 2016-07-24 | 2016-10-26 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种多层水样持续、自动采集的深水采样装置 |
| CN206132438U (zh) * | 2016-06-14 | 2017-04-26 | 陈宇蓉 | 一种海水采样装置 |
| CN206847998U (zh) * | 2017-06-20 | 2018-01-05 | 北京市水科学技术研究院 | 一种雨水径流智能采样装置 |
| CN108007720A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-05-08 | 珠海动力海岸智能科技有限公司 | 一种水质采样器 |
| CN109000976A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-14 | 中国水利水电科学研究院 | 暴雨径流自动采样、监测装置及方法 |
| CN110361226A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-22 | 河海大学 | 一种多点式水槽底泥同步采集装置与方法 |
-
2020
- 2020-04-14 CN CN202010289303.5A patent/CN111307519B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100319469A1 (en) * | 2005-10-13 | 2010-12-23 | Rich Collin A | Detection and fluidic system of a flow cytometer |
| CN1800810A (zh) * | 2006-01-18 | 2006-07-12 | 上海浩顺科技有限公司 | 遥控多层采水装置 |
| CN101592649A (zh) * | 2009-05-27 | 2009-12-02 | 深圳市华测检测技术股份有限公司 | 一种可远程遥控自导航水质采样分析装置 |
| CN206132438U (zh) * | 2016-06-14 | 2017-04-26 | 陈宇蓉 | 一种海水采样装置 |
| CN106053139A (zh) * | 2016-07-24 | 2016-10-26 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种多层水样持续、自动采集的深水采样装置 |
| CN206847998U (zh) * | 2017-06-20 | 2018-01-05 | 北京市水科学技术研究院 | 一种雨水径流智能采样装置 |
| CN108007720A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-05-08 | 珠海动力海岸智能科技有限公司 | 一种水质采样器 |
| CN109000976A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-14 | 中国水利水电科学研究院 | 暴雨径流自动采样、监测装置及方法 |
| CN110361226A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-22 | 河海大学 | 一种多点式水槽底泥同步采集装置与方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114062052A (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-18 | 力合科技（湖南）股份有限公司 | 河流动态采样方法及带监管功能的水环境智能采样终端 |
| CN111903590A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-11-10 | 河海大学 | 一种减少饵料污染的磁悬浮投饵装置及其使用方法 |
| CN111903590B (zh) * | 2020-09-14 | 2021-12-28 | 河海大学 | 一种减少饵料污染的磁悬浮投饵装置及其使用方法 |
| CN114486355A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-05-13 | 河海大学 | 自匹配电导率时变过程的动频水质采样装置及方法 |
| CN114486355B (zh) * | 2022-01-13 | 2022-09-20 | 河海大学 | 自匹配电导率时变过程的动频水质采样装置及方法 |
| CN116165024A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-05-26 | 北京承启通科技有限公司 | 一种基于水流速变化的水质检测用自采样装置 |
| CN116165024B (zh) * | 2023-04-24 | 2023-07-21 | 北京承启通科技有限公司 | 一种基于水流速变化的水质检测用自采样装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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