CN111631197A - 浮游生物自动收集装置 - Google Patents

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严萌
罗朝林
刘晋
钱树芹
武亚菊
龙晓飞
张琼海
王腾飞
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Abstract

本发明公开了一种浮游生物自动收集装置，包括密闭的箱体、设置在箱体上的控制箱、设置在箱体底部并与箱体的内部空间相连通的浮游生物收集器、设置在箱体和/或控制箱上的流速传感器；箱体的相对两侧设有水流进口以及可开合在水流进口上的起闭门；流速传感器与控制箱连接，将检测到的包括水流方向的水流信息发送至控制箱，控制箱根据接收到的水流信息控制箱体对应侧的起闭门动作，打开水流进口，浮游生物随水流通过水流进口进入并收集于浮游生物收集器内。本发明的的浮游生物自动收集装置，适用于感潮河段双向往复流水动力条件，能够长时间、自动收集受往复流影响移动的浮游生物，收集效率高。

Description

浮游生物自动收集装置
技术领域
本发明涉及水生态监测技术领域，尤其涉及一种浮游生物自动收集装置。
背景技术
沿海地区作为我国经济崛起的重要支撑，其社会经济的发展在我国实现现代化强国进程中起到至关重要的作用。随着沿海地区经济快速发展，城市化进程加快，人类活动对水环境的扰动日益加剧，加之对水资源的不合理开发，造成沿海地区水环境问题较为突出，严重制约了的可持续发展。
目前我国主要采用水质理化指标作为主要参考来判断水环境好坏，而使用浮游生物作为主要指标较少。浮游生物是水生态系统中的重要组成部分，对水环境的变化较为敏感，其数量、种类组成随水环境的变化而变化，浮游生物多样性能进一步体现水环境质量。因此，研究分析沿海地区河流的浮游生物的群落，不仅能够间接反映其生活水域的水环境质量的优劣，有助于对水环境状况作出评估，而且对于沿海地区的水环境、水生态系统保护具有重要意。
我国沿海地区河道多为感潮型河段，受海洋潮汐动力及径流的影响，河道内水体呈双向往复流，浮游生物也随水流的往复而不断往复移动。若采用传统的浮游生物收集方法(人工将浮游生物网放入河流，靠水流或人工拖拽将浮游植物带入收集装置中)长时间收集浮游生物，不仅耗时耗力，而且存在由于不清楚水流方向导致收集不全的问题。因此开发一种能够在感潮河段水体呈双向往复流这一特殊水动力背景下，自动收集浮游生物装置，对研究沿海地区感潮河段水生生物多样性及评价水环境质量具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种适用感潮河段的浮游生物自动收集装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种浮游生物自动收集装置，包括密闭的导流箱、设置在所述导流箱上的控制箱、设置在所述导流箱底部并与所述导流箱的内部空间相连通的浮游生物收集器、设置在所述导流箱和/或控制箱上的流速传感器；所述导流箱的相对两侧设有水流进口以及可开合在所述水流进口上的起闭门；
所述流速传感器与所述控制箱连接，将检测到的包括水流方向的水流信息发送至所述控制箱，所述控制箱根据接收到的水流信息控制所述导流箱对应侧的所述起闭门动作，打开所述水流进口，浮游生物随水流通过所述水流进口进入并收集于所述浮游生物收集器内。
优选地，所述浮游生物自动收集装置还包括分别与两个所述流水进口间隔相对并设置在所述导流箱内的两个导流板；
两个所述导流板的底部相靠近并抵接在所述浮游生物收集器的内底面上，将所述浮游生物收集器的内空间隔成分别对应且连通两个所述流水进口的两个收集腔；两个所述导流板的顶部抵接所述导流箱的内顶面。
优选地，所述导流板为凹面朝向对应的所述流水进口的弧形板。
优选地，所述导流板、浮游生物收集器以及所述导流箱的宽度一致。
优选地，所述控制箱包括密闭的箱体、设置在所述箱体内的主控板、设置在所述箱体内并分别与两个所述起闭门连接的两组驱动机构、设置在所述箱体内并用于提供电源的供电单元；所述流速传感器和驱动机构均与所述主控板通讯连接；
每一组所述驱动机构驱动对应的所述起闭门动作，将所处的所述流水进口关闭或打开。
优选地，所述浮游生物自动收集装置还包括对应所述起闭门设置在所述流水进口处并与所述主控板通讯连接的限位传感器组；
所述限位传感器组用于检测所述起闭门的位置并将检测到的位置信息发送至所述主控板，所述主控板结合所述位置信息和所述水流信息控制所述驱动机构进行相应动作。
优选地，所述限位传感器组包括分别设置在所述流水进口上端和下端处的第一限位传感器和第二限位传感器。
优选地，所述驱动机构包括电机、传动索以及至少一组传动辊轮；所述传动辊轮位于所述电机和起闭门之间；
所述传动索绕覆在所述传动辊轮上，且其一端连接所述电机的转轴，另一端连接所述起闭门；
所述电机转动时通过收放所述传动索将所述起闭门升起或降下，打开或关闭对应的所述水流进口。
优选地，所述浮游生物收集器包括顶部开放的收集容器，所述收集容器的底板为浮游生物隔网；
所述收集容器以开放顶部连接在所述导流箱的底部，所述导流箱的底部设有窗口与所述开放顶部相连通。
优选地，所述起闭门和所述水流进口之间设有弹性卡扣组件；
所述弹性卡扣组件包括凸出在所述水流进口的底面上的凹形卡扣、对应所述凹形卡扣设置在所述起闭门的下端的卡槽；所述卡槽内设有与所述凹形卡扣相配合的凸形卡齿、连接在所述凸形卡齿和所述卡槽的侧面之间的弹簧；
所述起闭门下降至所述卡槽靠近所述凹形卡扣时，所述凹形卡扣进入所述卡槽并挤压所述凸形卡齿和弹簧；所述起闭门下降至将所述水流进口关闭时，所述弹簧因回复力复原，驱使所述凸形卡齿卡合在所述凹形卡扣内。
本发明的的浮游生物自动收集装置，适用于感潮河段双向往复流水动力条件，能够长时间、自动收集受往复流影响移动的浮游生物，收集效率高，节省科员人员工作时间，为研究感潮河段区域的浮游生物多样性及迁移分布提供帮助。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的浮游生物自动收集装置的透视结构示意图；
图2是图1所示装置中起闭门上弹性卡扣组件的配合结构示意图；
图3是图1所示装置中浮游生物收集器的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一实施例的浮游生物自动收集装置，包括密闭的导流箱10、控制箱20、浮游生物收集器30以及流速传感器40。控制箱20设置在导流箱10上，如导流箱10的顶部上。浮游生物收集器30设置在导流箱10的底部，与导流箱10的内部空间相连通。流速传感器40设置在导流箱10和/或控制箱20上，用于检测包括水流方向的水流信息。
其中，导流箱10的相对两侧设有水流进口11以及可开合在水流进口11上的起闭门12。每一个水流进口11均通过一个起闭门12将其关闭或打开，起闭门12与控制箱20连接。由于浮游生物收集器30与导流箱10的内部空间相连通，使得浮游生物收集器30可通过流水进口11与导流箱10的外部环境相连通。
流速传感器40与控制箱20连接，将检测到的包括水流方向的水流信息发送至控制箱20，控制箱20根据接收到的水流信息控制导流箱10对应侧的起闭门12动作，打开水流进口11，浮游生物随水流通过水流进口11进入并收集于浮游生物收集器30内。
结合图1所示装置的放置方向，流速传感器40检测到水流从左向右流动，控制箱20根据流速传感器40所发生的信息控制导流箱10左侧的起闭门12打开，从而开放左侧的流水进口11，从而水流可从左侧的流水进口11进入导流箱10至浮游生物收集器30，其中携带的浮游生物被收集于浮游生物收集器30中。同理，当流速传感器40检测到水流从右向左流动，控制箱20控制右侧起闭门12打开，开放右侧的流水进口11以供流水进入，收集浮游生物。
具体地，导流箱10可如图1所示的长方体结构，相对的两面形成两个流水进口11。当然，导流箱10也可以是圆形柱体结构，通过两面流水进口11的开设形成管状结构等等。导流箱10除流水进口11外，其他侧面均为不透水。导流箱10可采用具有一定硬度及耐用材料制成，如不锈钢等等。
起闭门12开合流水进口11的方式多种，可以是升降方式、推拉方式等等。本实施例中，起闭门12以升降方式开合流水进口11。当起闭门12上升至控制箱10的对应侧壁内或外侧，打开对应的流水进口11。关闭流水进口11时，起闭门11下降至配合在流水进口11中。
控制箱20包括密闭的箱体21、设置在箱体21内的主控板22、设置在箱体21内并分别与两个起闭门12连接的两组驱动机构23、设置在箱体21内并为驱动机构23提供电源的供电单元23。
箱体21可采用相同于导流箱10的材料制成，整体可以是长方体或圆柱体等结构。箱体21的顶板设置为可打开的顶盖，方便对箱体21内部的各件进行安装、更换、维修等操作。顶盖盖合时需要密封(如通过密封圈实现)在箱体21主体上，避免因缝隙出现进水等情况。流速传感器40和驱动机构23均与主控板22通讯连接，供电电源24分别与主控板22、驱动机构23和流速传感器40连接，为其供电；供电电源24可以是蓄电池。
对应于两个起闭门12在导流箱10相对两侧的设置，两组驱动机构23可以呈对称设置在箱体21内。每一组驱动机构23驱动对应的起闭门12动作，将所处的流水进口11关闭或打开。
本实施例中，起闭门12以升降方式开合流水进口11，对应地，驱动机构23可包括电机231、传动索232以及至少一组传动辊轮233。传动辊轮233位于电机231和起闭门12之间；传动索232绕覆在传动辊轮233上，且其一端连接电机231的转轴，另一端连接起闭门12。电机231转动时通过收放传动索232将起闭门12升起或降下，打开或关闭对应的水流进口11。
传动索232可以一条或两条。对于两条传动索232的设置，电机231可使用“由”单轴型或“申”双轴型，单轴型电机需要配备两台连接两条传动索232，双轴型电机则单台能够满足。传动索232可以是传动链条或传动绳索等。
根据起闭门12的升降方向，流水进口11的相对两内侧面分别设有导轨(未图示)，起闭门12的相对两侧配合在导轨中。
进一步地，起闭门12和水流进口11之间设有弹性卡扣组件，以保证起闭门12将流水进口11关闭后的稳定性，避免在驱动机构23之外其他外力下打开流水进口11。
如图2所示，弹性卡扣组件包括凸出在水流进口11的底面上的凹形卡扣51、对应凹形卡扣51设置在起闭门12的下端的卡槽52。卡槽52内设有与凹形卡扣51相配合的凸形卡齿53、连接在凸形卡齿53和卡槽52的侧面之间的弹簧54。起闭门12下降至卡槽52靠近凹形卡扣51时，凹形卡扣51进入卡槽52并挤压凸形卡齿53和弹簧54，弹簧54被压缩。起闭门12下降至将水流进口11关闭时，弹簧54因回复力复原，驱使凸形卡齿53卡合在凹形卡扣51内。
在卡槽52内，凸形卡齿53位于卡槽52内长度方向上的一端内，凹形卡扣51从卡槽52的另一端进入卡槽52内。卡槽52的另一端宽度小于凹形卡扣51的宽度，从而凹形卡扣51进入卡槽52后会挤压凸形卡齿53和弹簧54；在弹簧54复原时，驱使凸形卡齿53往凹形卡扣51侧移动，进而使凸形卡齿53的凸部嵌入到凹形卡扣51的凹部内。
可以理解地，弹性卡扣组件不限于一组，还可以是两组或以上。
浮游生物收集器30包括可供水通过并将浮游生物截留其中的收集容器。收集容器的顶部开放，该收集容器以开放顶部连接在导流箱10的底部，导流箱10的底部对应设有窗口与收集容器的开放顶部相连通，使得收集容器内部空间和导流箱10的内部空间相连通。
浮游生物收集器30与导流箱10的连接为可拆卸。其中，收集容器的开放顶部周缘可设有多个连接孔或带有孔的连接耳，用于螺母配合其中将收集容器锁紧在导流箱10底部。
如图3所示，为将浮游生物截留收集在收集容器中，该收集容器的底板为浮游生物隔网31。浮游生物隔网31的网孔尺寸具体根据所要收集的浮游生物种类进行设置。根据需要，收集容器的围接在浮游生物隔网31上的数个侧板中，至少一个侧板也可以是隔网，同样可供水通过并将浮游生物截留在收集容器中。
流速传感器40可以为一个，可转动安装在控制箱20或导流箱10上，可以是所在箱的顶部或侧面。该流速传感器40根据水流方向转动并检测水流的方向及其流速等信息，发送至主控板22，通过主控板22处理后控制与水流方向对应的起闭门12的开启。流速传感器40也可以是两个设置，分别检测两个流水进口11所对应的流水方向及流速等信息。
进一步地，又如图1所示，本发明的浮游生物自动收集装置还包括分别与两个流水进口11间隔相对并设置在导流箱10内的两个导流板60。
两个导流板60的底部相靠近并抵接在浮游生物收集器30的内底面上，将浮游生物收集器30的内空间隔成两个收集腔32，两个收集腔32分别对应且连通两个流水进口11。两个导流板60的顶部抵接导流箱10的内顶面。
导流板60、浮游生物收集器30以及导流箱10的宽度一致，以使导流板60的两侧边可与浮游生物收集器30、导流箱10的相对两内侧面抵接。
优选地，导流板60为凹面朝向对应的流水进口11的弧形板。流水通过流水进口11进入导流箱10后，可沿着导流板60的凹面进入浮游生物收集器30的收集腔32(如图1箭头所示)，水透过浮游生物隔网31返回水体中，水流中携带的浮游生物则被留在浮游生物隔网31上。
本发明的浮游生物自动收集装置还包括对应起闭门12设置在流水进口11处并与主控板22通讯连接的限位传感器组。限位传感器组用于检测起闭门12的位置(临界位置)并将检测到的位置信息发送至主控板22，主控板22结合位置信息和水流信息控制驱动机构23进行相应动作。
本实施例中，限位传感器组包括分别设置在流水进口11上端和下端处的第一限位传感器71和第二限位传感器72。主控板22根据第一限位传感器71和第二限位传感器72所检测到的信息控制电机231启闭及正反转，带动起闭门12下降至流水进口11中将其关闭，或者上升到位将流水进口11打开，且不会将起闭门12拉升过位。
本发明的浮游生物自动收集装置使用时，将其与河道水流方向呈平行固定于呈双向往复流状态的感潮河段中。以河段水流流态为从左向右流为例，如图1所示，流速传感器40感应到该水流方向后向主控板22发送信号，主控板22控制左侧电机231正转(初始设定正转为拉)，带动传动索232将左侧起闭门12拉起，至起闭门12底端到第一限位传感器71时，主控板22控制电机231停止工作，起闭门12保持开启状态，此时浮游生物随水流通过流水进口11进入导流箱10，水流遇导流板60后向下转向进入浮游生物收集器30，浮游生物收集器30底部的浮游生物隔网31进行拦截，从而收集目标浮游生物。
当河段水流流态由从左向右变化到从右向左时，流速传感器40向主控板22发送信号，主控板22控制左侧电机231反转，左侧起闭门12由于自身重量向下运动至底端第二限位传感器72时，主控板22控制左侧电机231停止工作、右侧电机231正转，右侧起闭门12随传动索232收紧而上升至第一限位传感器71时，主控板22控制电机231停止工作，随后右侧与左侧相同，水流通过右侧的流水进口11进入，实现浮游生物的拦截收集。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种浮游生物自动收集装置，其特征在于，包括密闭的导流箱、设置在所述导流箱上的控制箱、设置在所述导流箱底部并与所述导流箱的内部空间相连通的浮游生物收集器、设置在所述导流箱和/或控制箱上的流速传感器；所述导流箱的相对两侧设有水流进口以及可开合在所述水流进口上的起闭门；
所述流速传感器与所述控制箱连接，将检测到的包括水流方向的水流信息发送至所述控制箱，所述控制箱根据接收到的水流信息控制所述导流箱对应侧的所述起闭门动作，打开所述水流进口，浮游生物随水流通过所述水流进口进入并收集于所述浮游生物收集器内。
2.根据权利要求1所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述浮游生物自动收集装置还包括分别与两个所述流水进口间隔相对并设置在所述导流箱内的两个导流板；
两个所述导流板的底部相靠近并抵接在所述浮游生物收集器的内底面上，将所述浮游生物收集器的内空间隔成分别对应且连通两个所述流水进口的两个收集腔；两个所述导流板的顶部抵接所述导流箱的内顶面。
3.根据权利要求2所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述导流板为凹面朝向对应的所述流水进口的弧形板。
4.根据权利要求2所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述导流板、浮游生物收集器以及所述导流箱的宽度一致。
5.根据权利要求1所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述控制箱包括密闭的箱体、设置在所述箱体内的主控板、设置在所述箱体内并分别与两个所述起闭门连接的两组驱动机构、设置在所述箱体内并用于提供电源的供电单元；所述流速传感器和驱动机构均与所述主控板通讯连接；
每一组所述驱动机构驱动对应的所述起闭门动作，将所处的所述流水进口关闭或打开。
6.根据权利要求5所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述浮游生物自动收集装置还包括对应所述起闭门设置在所述流水进口处并与所述主控板通讯连接的限位传感器组；
所述限位传感器组用于检测所述起闭门的位置并将检测到的位置信息发送至所述主控板，所述主控板结合所述位置信息和所述水流信息控制所述驱动机构进行相应动作。
7.根据权利要求6所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述限位传感器组包括分别设置在所述流水进口上端和下端处的第一限位传感器和第二限位传感器。
8.根据权利要求5所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机、传动索以及至少一组传动辊轮；所述传动辊轮位于所述电机和起闭门之间；
所述传动索绕覆在所述传动辊轮上，且其一端连接所述电机的转轴，另一端连接所述起闭门；
所述电机转动时通过收放所述传动索将所述起闭门升起或降下，打开或关闭对应的所述水流进口。
9.根据权利要求1所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述浮游生物收集器包括顶部开放的收集容器，所述收集容器的底板为浮游生物隔网；
所述收集容器以开放顶部连接在所述导流箱的底部，所述导流箱的底部设有窗口与所述开放顶部相连通。
10.根据权利要求1-9任一项所述的浮游生物自动收集装置，其特征在于，所述起闭门和所述水流进口之间设有弹性卡扣组件；
所述弹性卡扣组件包括凸出在所述水流进口的底面上的凹形卡扣、对应所述凹形卡扣设置在所述起闭门的下端的卡槽；所述卡槽内设有与所述凹形卡扣相配合的凸形卡齿、连接在所述凸形卡齿和所述卡槽的侧面之间的弹簧；
所述起闭门下降至所述卡槽靠近所述凹形卡扣时，所述凹形卡扣进入所述卡槽并挤压所述凸形卡齿和弹簧；所述起闭门下降至将所述水流进口关闭时，所述弹簧因回复力复原，驱使所述凸形卡齿卡合在所述凹形卡扣内。
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