CN111366412B - 海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统及采集方法 - Google Patents

海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统及采集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海洋环境监测技术，尤其是一种海洋水质与生态要素测量设备与方法，具体地说是一种海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统，包括吊笼，吊笼上部与浮球相连，吊笼内底部固定安装有储能器，吊笼内还固定安装有水样采集器固定座和电控总成，水样采集器固定座上夹持有至少一个水样采集器，电控总成分别控制储能器和水样采集器动作。本发明同时还公开了利用该采集系统的采集方法。本发明解决了现有的海底层水取样设备的完成采样后不能自动升至水面的问题，能够实现多个自升式底层水样原位采集系统多点位同步按时分次原位采集底层水样的问题，提高底层水样的采样质量和采样效率，系统结构简单、采样精准、使用方便。

Description

海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统及采集方法
技术领域
本发明涉及一种海洋环境监测技术，尤其是一种海洋水质与生态要素测量设备与方法，具体地说是一种用于海洋环境监测的自升式底层水样采集系统及采集方法。
背景技术
现有海洋环境监测技术中，海底层水样提取是一样重要的技术，海底层水取样设备主要有提拉式简易采水器、击开式采水器、卡盖式采水器和泵式采水器。
提拉式采水器是一种简易采水器，将采样瓶沉降至所需深度，上提拉绳打开瓶塞，待水充满采样瓶后提出完成采样，其结构简单，携带方便，但其不能自动定时采样，效率低，不适用于深水采样。
击开式采水器和卡盖式采水器均是将采样瓶沉降至所需深度，借助于击发机构打开瓶盖，待水充满采样瓶后，关闭采样瓶盖完成采样，其结构简单，可在较深的氺层采样，但其采样效率低，采样稳定性差。
泵式采水器也是利用船等工具行驶至特定采样点，将采水管沉降至所规定的深度，用泵抽取水样，可以在较深的氺层采样，但由于沿程管路的原因，水样易混淆，精准性差。
以上现有的海底层水取样设备完成采样后不能自动升至水面，难以实现多个自升式底层水样原位采集系统多点位同步按时分次原位采集底层水样。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统及采集方法，能够实现多个自升式底层水样原位采集系统多点位同步按时分次原位采集底层水样的问题，提高底层水样的采样质量和采样效率。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统，包括吊笼，吊笼上部与浮球相连，吊笼内底部固定安装有储能器，吊笼内还固定安装有水样采集器固定座和电控总成，水样采集器固定座上夹持有至少一个水样采集器，电控总成分别控制储能器和水样采集器动作。
所述储能器包括储能器本体以及分别安装于储能器本体两端的储能器充氮阀和储能器控制阀组，储能器本体内部设置有与储能器充氮阀连通的柔性氮气囊，柔性氮气囊将储能器本体内腔分为独立的两部分，柔性氮气囊外部腔体用于盛水且与储能器控制阀组连通，电控总成控制储能器控制阀组的开闭，实现柔性氮气囊外部腔体中的水流出或密闭。
所述水样采集器包括水样杯，水样杯的螺纹杯口与中空的水样杯盖拧紧连接，水样杯盖上端通过螺纹与电控阀下端连接，且水样杯盖上端与电控阀下端之间固定有夹持杆，夹持杆夹持于水样采集器固定座上；电控阀上部与采集罩螺纹连接，采集罩顶部及径向均开有多个通孔，经过电控阀及水样杯盖与水样杯相通；所述电磁阀由电控总成控制。
所述吊笼为三棱柱状框架式结构。
所述电控总成由集合为一体的锂电池供电，且电控总成整体防水，该防水结构为现有技术，例如在水下摄录设备的供电系统。
所述电控总成位于储能器正上部，电控总成和储能器均通过固定钢带固定在吊笼上。
所述水样采集器底座为独立的两部分，沿吊笼长度方向焊接于吊笼内，且位于电控总成的两侧。
所述水样采集器倾斜设置，方便采集水样时水样的进入和采集器内空气的排出。
所述浮球通过不锈钢索与吊笼连接。
利用海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统的采集方法，包括以下步骤：
1）将储能器充满水，通过电控总成设定好每个水样采集器的电控阀的开启时间，将一个或多个自升式底层水样原位采集系统在重力大于浮力的作用下分别沉入相应水样采集点位的海域底部，在浮球浮力的牵拉下确保自升式底层水样原位采集系统底部平稳着地；
2）自升式底层水样原位采集系统按设定时间由电控总成向某个水样采集器电控阀供电，水样采集器电控阀的开启，水样便通过采集罩电控阀进入水样杯，完成水样采集；
3）根据设定时间控制每个水样采集器的水样采集；
4）当整个自升式底层水样原位采集系统完成设定水样采集后，待在原水样采集点位的水域底部等候回收；
5）回收船返回水样采集海域并发出信号，电控总成触发储能器控制阀组开启，使储能器中的水在充有氮气的储能器皮囊的压迫下排出，随着储能器中氮气膨胀而排出水，储能器的浮力增大，自升式底层水样原位采集系统的重力小于浮力，在浮球的牵拉下升至水面，即可发现浮在水面的橘红色浮球并将自升式底层水样原位采集系统逐个回收，完成采样。
本发明中的电控总成、储能器控制阀组和电控阀均为现有技术，不再赘述。
本发明的有益效果是：
储能器、储能器和锂电池及电控总成用螺栓固定在吊笼上，水样采集器分别夹持在焊接在吊笼上的水样采集器固定座上，吊笼顶部通过不锈钢索与浮球相连，储能器和锂电池及电控总成定时控制每个水样采集器的水样采集，当整个自升式底层水样原位采集系统完成设定水样采集后收到回收船发出信号时，锂电池及电控总成触发储能器控制阀组开启，使储能器中的水在充有氮气的储能器皮囊的压迫下排出，随着储能器中氮气膨胀而排出水，储能器的浮力增大，自升式底层水样原位采集系统在橘红色浮球的牵拉下升至水面，逐个被回收，完成采样，扩大了水样的采集范围，提高了底层水样的采样效率。
采用电控水样采集器，水样杯拧在水样采集器的水样杯盖上，电控阀下部与水样杯盖螺纹连接并夹持在水样采集器固定座上，电控阀下部与采集罩螺纹连接，采集罩顶部及径向均开有多个通孔，经过电控阀及水样杯盖与水样杯相通，自升式底层水样原位采集系统按设定时间由锂电池及电控总成就向某个水样采集器电控阀供电使其开启，水样杯中的气体按箭头B的方向通过电控阀、采集罩排出，水样采集区的水按箭头A的方向通过采集罩、电控阀、水样杯盖进入水样杯，完成该次水样采集；根据设定时间控制安装在一个吊笼上的每个水样采集器的水样采集，有利于自动精准控制，提高了底层水样的采样质量。
本发明解决了现有的海底层水取样设备的完成采样后不能自动升至水面的问题，能够在锂电池及电控总成的控制下实现多个自升式底层水样原位采集系统多点位同步按时分次原位采集底层水样的问题，提高底层水样的采样质量和采样效率，系统结构简单、采样精准、使用方便。
附图说明
图1是本发明自升式底层水样原位采集系统图；
图2是图1的左视图；
图3是本发明水样采集器图；
图中，1、储能器充氮阀，2、储能器，3、储能器控制阀组，4、水样采集器，5、水样采集器固定座，6、吊笼，7、锂电池及电控总成，8、不锈钢索，9、浮球，10、固定钢带，11、垫圈，12、螺母，13、水样杯， 14、水样杯盖，15、密封圈，16、电控阀，17、采集罩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1、图2所示，海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统，包括储能器充氮阀1、储能器2、储能器控制阀组3、水样采集器4、水样采集器固定座5、吊笼6、锂电池及电控总成7、不锈钢索8、浮球9、固定钢带10等；电控总成位于储能器正上部，储能器2和锂电池及电控总成7通过固定钢带10固定在吊笼上；水样采集器4分别夹持在焊接在吊笼6上的水样采集器固定座5上；水样采集器底座5为独立的两部分，沿吊笼长度方向焊接于吊笼内，且位于电控总成的两侧。
浮球9由不锈钢索8系在三棱柱状框架式结构的吊笼6上。电控总成由集合为一体的锂电池供电，且电控总成整体防水，该防水结构为现有技术，例如在水下摄录设备的供电系统。
储能器2包括储能器本体以及分别安装于储能器本体两端的储能器充氮阀和储能器控制阀组，储能器本体内部设置有与储能器充氮阀连通的柔性氮气囊，柔性氮气囊将储能器本体内腔分为独立的两部分，柔性氮气囊外部腔体用于盛水且与储能器控制阀组连通，电控总成控制储能器控制阀组的开闭，实现柔性氮气囊外部腔体中的水流出或密闭。
水样采集器包括水样杯，水样杯的螺纹杯口与中空的水样杯盖拧紧连接，水样杯盖上端通过螺纹与电控阀下端连接，且水样杯盖上端与电控阀下端之间固定有夹持杆，夹持杆夹持于水样采集器固定座上；电控阀上部与采集罩螺纹连接，采集罩顶部及径向均开有多个通孔，经过电控阀及水样杯盖与水样杯相通；所述电磁阀由电控总成控制。
如图3所示，水样采集器4倾斜设置，方便采集水样时水样的进入和采集器内空气的排出。水样采集器4，包括水样杯13、水样杯盖14、密封圈15、电控阀16、采集罩17等，水样杯13的螺纹口拧在水样杯盖14上，电控阀16下部与水样杯盖14螺纹连接并夹持在水样采集器固定座5上，水样杯盖14上端与电控阀16下端之间固定有夹持杆，夹持杆夹持于水样采集器固定座5上。电控阀16上部与采集罩17螺纹连接，采集罩17顶部及径向均开有多个通孔，经过电控阀16及水样杯盖14与水样杯13相通，自升式底层水样原位采集系统按设定时间由锂电池及电控总成7就向某个水样采集器电控阀4供电使其开启，水样杯13中的气体按箭头B的方向通过电控阀16、采集罩17排出，水样采集区的水按箭头A的方向通过采集罩17、电控阀16、水样杯盖14进入水样杯13，完成该次水样采集；根据设定时间控制安装在一个吊笼上的每个水样采集器4的水样采集，有利于自动精准控制，提高了底层水样的采样质量。
当储能器2充满水，通过锂电池及电控总成7设定好每个水样采集器4电控阀的开启时间，就可以将一个或多个自升式底层水样原位采集系统在重力大于浮力的作用下分别沉入相应水样采集点位的海域底部，在浮球9浮力的牵拉下确保自升式底层水样原位采集系统底部平稳着地；自升式底层水样原位采集系统按设定时间由锂电池及电控总成7就向某个水样采集器4电控阀供电，这个水样采集器电控阀的开启，水样便通过采集罩电控阀进入水样杯，完成水样采集；根据设定时间控制安装在一个吊笼上的每个水样采集器4的水样采集；当整个自升式底层水样原位采集系统完成设定水样采集后就待在原水样采集点位的水域底部等候回收，回收船返回水样采集海域并发出信号，锂电池及电控总成7触发储能器控制阀组3开启，使储能器2中的水在充有氮气的储能器皮囊的压迫下排出，随着储能器2中氮气膨胀而排出水，储能器2的浮力增大，自升式底层水样原位采集系统的重力小于浮力，在浮球9的牵拉下升至水面，即可发现浮在水面的橘红色浮球9并将自升式底层水样原位采集系统逐个回收，完成采样，扩大了水样的采集范围，提高了底层水样的采样效率。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.利用海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统的采集方法，所述采集系统，包括吊笼，吊笼上部与浮球相连，吊笼内底部固定安装有储能器，吊笼内还固定安装有水样采集器固定座和电控总成，水样采集器固定座上夹持有至少一个水样采集器，电控总成分别控制储能器和水样采集器动作；
所述储能器包括储能器本体以及分别安装于储能器本体两端的储能器充氮阀和储能器控制阀组，储能器本体内部设置有与储能器充氮阀连通的柔性氮气囊，柔性氮气囊将储能器本体内腔分为独立的两部分，柔性氮气囊外部腔体用于盛水且与储能器控制阀组连通，电控总成控制储能器控制阀组的开闭，实现柔性氮气囊外部腔体中的水流出或密闭；
所述水样采集器包括水样杯，水样杯的螺纹杯口与中空的水样杯盖拧紧连接，水样杯盖上端通过螺纹与电控阀下端连接，且水样杯盖上端与电控阀下端之间固定有夹持杆，夹持杆夹持于水样采集器固定座上；电控阀上部与采集罩螺纹连接，采集罩顶部及径向均开有多个通孔，经过电控阀及水样杯盖与水样杯相通；所述电控阀由电控总成控制；
其特征是，所述采集方法包括以下步骤：
1）将储能器充满水，通过电控总成设定好每个水样采集器的电控阀的开启时间，将一个或多个自升式底层水样原位采集系统在重力大于浮力的作用下分别沉入相应水样采集点位的海域底部，在浮球浮力的牵拉下确保自升式底层水样原位采集系统底部平稳着地；
2）自升式底层水样原位采集系统按设定时间由电控总成向某个水样采集器电控阀供电，水样采集器电控阀开启，水样便通过采集罩电控阀进入水样杯，完成水样采集；
3）根据设定时间控制每个水样采集器的水样采集；
4）当整个自升式底层水样原位采集系统完成设定水样采集后，待在原水样采集点位的水域底部等候回收；
5）回收船返回水样采集海域并发出信号，电控总成触发储能器控制阀组开启，使储能器中的水在充有氮气的柔性氮气囊的压迫下排出，随着储能器中氮气膨胀而排出水，储能器的浮力增大，自升式底层水样原位采集系统的重力小于浮力，在浮球的牵拉下升至水面，即可发现浮在水面的橘红色浮球并将自升式底层水样原位采集系统逐个回收，完成采样。
2.如权利要求1所述的利用海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统的采集方法，其特征是，所述吊笼为三棱柱状框架式结构。
3.如权利要求1所述的利用海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统的采集方法，其特征是，所述电控总成由集合为一体的锂电池供电，且电控总成整体防水。
4.如权利要求1所述的利用海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统的采集方法，其特征是，所述电控总成位于储能器正上部，电控总成和储能器均通过固定钢带固定在吊笼上。
5.如权利要求1所述的利用海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统的采集方法，其特征是，所述水样采集器固定座为独立的两部分，沿吊笼长度方向焊接于吊笼内，且位于电控总成的两侧。
6.如权利要求1或5所述的利用海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统的采集方法，其特征是，所述水样采集器倾斜设置。
7.如权利要求1所述的利用海洋环境监测用自升式底层水样原位采集系统的采集方法，其特征是，所述浮球通过不锈钢索与吊笼连接。
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