CN112179724A - 一种水产养殖分层水样快速采集装置和采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水产养殖分层水样快速采集装置和采集方法，包括采样杆、固定于采样杆侧面的若干针筒采样器、设于采样杆顶部的第一定位板和水准泡、设于采样杆底部的第二定位板；所述采样杆的长度可调节，第一定位板和第二定位板与采样杆垂直，第二定位板的底部设有塘底固定器。本发明可以支持以水面为基准和以塘底为基准两种深度计算方法，兼顾两种基准的同时，可以保证采样精度、效率和分层精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种水样采集装置和采集方法，特别是涉及一种针对水产养殖的分层水样快速采集装置和采集方法。
背景技术
水产养殖占我国农业的比重越来越大，水产养殖的面积也不断增加，但不合理的投喂和管理，将导致污染物(COD、氮磷、重金属、微塑料、抗生素等)含量升高。这一方面影响水产养殖自身，降低水产品的产量和品质，另一方面，污染物易向外界水体排放，造成水体富营养化和重金属污染等，危害自然环境。定期对水产养殖的塘口进行水质检测，可以有效掌握塘口的环境情况，有助于养殖管理和水体监测。此外，由于不同水产养殖品的生长特性存在差异，如不同的鱼类、蟹类、虾类及螺蛳等的生活习性、投喂方法显著不同，仅仅采集表层水样，已经无法满足水产养殖和环境监测的需求。
目前，采用水体传感器配合物联网的方式，已广泛用于水产养殖及水体监测，这种方式具有数据采集方便，可分层布设等优势。但截至目前，得到市场和学界认可的、稳定且可靠的水体传感器仅包括溶解氧、水温、浊度、叶绿素等少量指标，与水产养殖和环境监测密切相关的指标，如氮磷、重金属等，目前尚未有成熟的产品出现，且采购和运维成本尚未达到可以普遍推广的水平。同时，即便采用传感器技术，但水体传感器仍然需要定期标定，且需要使用实测样品对传感器进行校准和验证。因此，定期采集水产养殖的分层水样在短期内仍有大量的工作需求。
传统上对水样进行分层采集，往往费时费力，需要采样人在水中进行操作(潜水或涉水)，且采样行为易对采样水体造成干扰。人在水中难以对水体深度有精确的把握，这进一步增加了人工水样分层采集的难度。目前，已有人针对分层水样采集设计相关装置，可以简单划分为两类，一类是预先设定好水样采集深度，在现场不易进行调整；另一类是可以现场调整水样采集深度，但调整采集深度的操作不够快捷，难以满足个性化的分层水样采集(以水面为基准计算深度和以塘底为基准计算深度)。此外，已有的两类采集装置均有成本较高、携带不便、可能造成串样、不利于连续采样的共同缺陷，设计一种成本低廉、便于使用的水样分层采集装置有其重要意义。因此，现有技术的水产养殖水样的采集装置体积偏大，还会干扰水产养殖环境，采样效率偏低，采样精度低，并且分层精度低。
发明内容
发明目的：本发明的目的之一是提供一种水产养殖分层水样快速采集装置，装置体积小，避免干扰水产养殖环境，采样效果好；本发明的目的之二是提供一种水产养殖分层水样快速采集装置的采集方法，采集效果显著。
技术方案：本发明提供的一种水产养殖分层水样快速采集装置，包括采样杆、固定于采样杆侧面的若干针筒采样器、设于采样杆顶部的第一定位板和水准泡、设于采样杆底部的第二定位板；所述采样杆的长度可调节，第一定位板和第二定位板与采样杆垂直，第二定位板的底部设有塘底固定器。
采样杆垂直伸入水产养殖水体内，第一定位板的高度与水面高度相同，水准泡用于检测第一定位板是否摆放水平，以保证采样杆垂直伸入水体内，并可实现以水面为基准；塘底固定器伸入塘底的淤泥内固定，第二定位板位于采样杆的底部则与塘底接触，可实现以塘底为基准。而针筒采样器可根据分层采样需要，可安装于采样杆的不同高度位置，并可在针筒拉杆上连接采样绳，拉倒采样绳即可实现水样高效采集。
其中，采样杆表面设有刻度，针筒采样器为可拆卸的，易于收纳和水样检测。
优选地，采样杆包括第一采样杆和第二采样杆，第一采样杆的侧壁设有沿其长度方向的滑槽，第二采样杆的侧壁设有沿其长度方向的滑块，滑块收容于滑槽内并可在滑槽内滑动；第一采样杆设有贯穿的水平螺孔，螺孔内设有定位螺栓，第二采样杆设有若干个水平定位孔，水平定位孔沿第二采样杆长度方向设置。使用时，滑块从滑槽的一侧卡入滑槽内并可在滑槽内滑动，进而调节第一采样杆和第二采样杆的相对位移实现采样杆高度的调节，旋动定位螺栓伸入第一采样杆的水平螺孔和第二采样杆的水平的定位孔内实现两者的固定，避免采样杆使用过程中发生滑动，螺孔、定位螺栓以及定位孔的数量可根据实际需要进行设置。
其中，采样杆侧壁安装有采样器固定装置，固定装置包括第一卡扣、用于固定采样器的第二卡扣、连接第一卡扣和第二卡扣的连接横杆，第一卡扣固定安装于采样杆上；采样器侧壁设有限位块，所述限位块位于第二卡扣的下方。固定装置水平安装于采样杆的一侧，限位块的设置可以防止针筒采样器在采样过程中发生向上滑动。
优选地，针筒采样器上端设有拉杆，拉杆上设有采样绳。使用过程中，采样绳伸出水面，操作人员在塘边拉动采样绳，以实现水样的采集工作。
其中，针筒采样器呈竖直向下固定于采样杆的侧面，采样器的开口朝下。第一定位板的顶部设有提手，塘底固定器呈圆锥型。
优选地，根据实际水产养殖池塘的深度，第一采样杆和第二采用杆的长度相同，长度为1.5～2m。使得采集装置折叠之后的高度约为1.5-2m，展开之后的高度约为3-4m，与标准三脚架的大小和体积相近，便于携带、搬运和单人操作。
优选地，所述限位块的形状与采样器的外壁形状相同；如采样器呈圆筒状，限位块呈环形。其中，由于限位块设于第二卡扣的下方，其上表面与第二卡扣接触，为了防止采样过程中滑动，限位块的上表面设有防滑层。
本发明还提供了一种水产养殖分层水样快速采集装置的采集方法，包括如下步骤：
(1)依据采样需求，确定待采集水样的具体深度和采集基准；
(2)根据确定的采样深度，调节采样杆的长度，确定采样杆上针筒采样器的安装位置；将针筒采样器固定安装于采样杆的侧面，并在采样器的拉杆上固定采样绳；
(3)将采样杆放置于采样位置，调节水准泡达到平衡状态后，提拉采样绳，针筒采样器采集水样；
(4)水样采集完成后，取出采样杆，收集针筒采样器中的水样。
其中，所述采集基准为以水面或塘底为基准。
由于适用于自然水体(江湖河海)的水样采集，由于水产养殖的塘口深度有限(一般在2m左右)，现有技术难以在如此小的深度内实现分层采样。同时，现有技术在构造、体积、重量上均不方便随身携带，且不适宜单人布设和操作，导致人力成本和运输成本增加。由于水产养殖的塘口中，多数时间塘口内有鱼虾蟹等水产动物，现有分层采样装置的安装普遍复杂，且对塘口养殖动物的扰动较大，可能破坏水产养殖环境，对水产动物造成不可逆的影响。现有分层采样装置存在布设难度大、布设时间长等问题，而一旦需要调整采样地点或者采样深度，采样装置需要较长时间的调整才可能进行下一次样品采集。由于水厂养殖塘口深度有限(一般在2m左右)，不同深度的采集样品可能差异较小，如果连续采集不同深度的样品，由于无法更换采样容器，可能导致样品间串样(如重金属和抗生素等阈值较低的指标，第一个样品如果检出，一旦连续取样，可能会导致后续样品也检出)，进而导致样品精度偏低。由于水产养殖塘口深度有限(一般在2m左右)，分层采样的分辨率在10cm甚至更细的水平。现有技术难以满足精度如此高的采样需求。同时，针对水产养殖的采样，可能存在以水面为基准和以塘底为基准的水样采集需求(距水面10cm、20cm、50cm或距塘底10cm、20cm、50cm)。现有技术难以在兼顾两种基准的同时，保证分层采样的分辨率。
而本发明通过一种简易、合理的构造设计出一种针对水产养殖的水样分层采集装置，体积较小，便于携带、搬运和单人操作；本设计的采样器为标准一次性针筒，相比现有技术，采用针筒取样器的优势在于减少定制采样器的成本，同时针对一些检出要求较高的指标(重金属、抗生素等)，一次性针筒能保证不会出现串样的情况。
针对水体分层采样可能以水面为基准，也可能以塘底为基准的问题，本发明可采用两套基准，并采用水准气泡，确保采样深度的精确控制(垂直精度和深度精度)。在面对深度较深的塘口时，可以将水面深度采样杆和塘底深度采样杆进行最大程度的伸长(1.5-2m)，再根据上面的刻度，设定超出单根采样杆极限的采样深度(不超过两根采样杆合计的长度3-4m)。
有益效果：本发明收纳之后体积较小，相当于折叠后的三脚架，易于携带和单人进行操作；通过与一次性采样针筒结合，能有效防止串样导致样品采集不准确；在采样效率上，相比现有技术有明显的优势，如本设计能快速组装，便于连续采样，对塘口水产养殖的干扰较小；在塘口深度有限的情况下，本设计采样深度的精度可以达到5～10cm，显著高于现有技术中的采集装置，且支持以水面为基准和以塘底为基准两种深度计算方法，可以兼顾两种基准，并保证采样精度、效率和分层精度。
附图说明
图1是采集装置的整体示意图；
图2是第一采样杆和第二采样杆的连接示意图；
图3是采样器固定装置的示意图；(a)为采样器固定装置的横截面示意图，(b)为采样器固定装置的主视图；
图4是本发明不同状态下的示意图，(a)为收起状态、(b)为展开状态、(c)为使用状态；
图5是本发明以水面为基准进行分层采样的示意图；
图6是本发明以塘底为基准进行分层采样的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步地详细描述。
如图1所示为采集装置的整体示意图，该水产养殖分层水样快速采集装置，包括采样杆、固定于采样杆侧面的若干针筒采样器(图1中仅示出了一个针筒采样器示意)、设于采样杆顶部的第一定位板1和水准泡气泡(图中未示出)、设于采样杆底部的第二定位板8，第一定位板可用于与水面为基准进行分层采样，第二定位板8为塘底挡板，可用于以塘底为基准进行分层采样。采样杆表面设有刻度且采样杆的长度是可进行调节的，第一定位板1和第二定位板8与采样杆垂直，第二定位板8的底部设有塘底固定器9，针筒采样器设计成可拆卸的，易于收纳和水样检测。其中，第一定位板1的顶部设有提手2，塘底固定器9呈圆锥型。
如图2所示为第一采样杆和第二采样杆的横截面示意图。采样杆包括第一采样杆5和第二采样杆6，第一采样杆和第二采样杆左右平行设置；第一采样杆5作为水面深度采样杆，带有刻度，且第一采样杆5的侧壁设有沿其长度方向的滑槽，第二采样杆6的侧壁凸设有沿其长度方向的滑块，滑块的横截面呈梯形，滑块和滑槽适配，滑块收容于滑槽内并可在滑槽内滑动。并且，第一定位板1安装固定于第一采样杆5的顶部，第二定位板8安装固定于第二采样杆6的底部。
第一采样杆5设有贯穿的水平螺孔，螺孔内设有定位螺栓7，第二采样杆6设有若干个水平定位孔，水平定位孔沿第二采样杆长度方向设置。使用时，滑块从滑槽的一侧卡入滑槽内并可在滑槽内滑动，进而调节第一采样杆和第二采样杆的相对位移实现采样杆高度的调节，旋动定位螺栓伸入第一采样杆的水平螺孔和第二采样杆的水平的定位孔内实现两者的固定，避免采样杆使用过程中发生滑动，螺孔、定位螺栓以及定位孔的数量可根据实际需要进行设置。
本实施例根据实际水产养殖池塘的深度，第一采样杆和第二采用杆的长度相同，长度为1.5～2m。使得采集装置折叠之后的高度约为1.5～2m，展开之后的高度约为3～4m。
采样杆侧壁安装有采样器固定装置3，用于将针筒采样器固定于采样杆一侧。如图3所示为采样器固定装置的示意图。该固定装置3包括第一卡扣11、用于固定采样器的第二卡扣12、连接第一卡扣11和第二卡扣12的连接横杆13，第一卡扣固定安装于采样杆上。针筒采样器为中空圆筒状，采样器侧壁设有限位块15，限位块位于第二卡扣12的下方；针筒采样器上端设有拉杆14，拉杆上固定栓有采样绳10。采样器固定装置3水平安装于采样杆的一侧，限位块15的设置可以防止针筒采样器在采样过程中发生向上滑动。使用时，针筒采样器呈竖直向下固定安装于第二卡扣中，第一卡扣沿水平方向固定连接在采样杆上，使得针筒采样器4固定于采样杆的侧面，且采样器的开口朝下；并且可根据实际分层水样采集需要，在采样杆的不同高度上安装针筒采样器，相邻采样器之间的距离相同或不同，如图4所示。
采用本实施例中的水产养殖分层水样快速采集装置，进行采集水样的采集方法，包括如下步骤：
(1)依据采样需求，明确待采集水样的具体深度和深度采集基准(以水面或塘底为基准)；
(2)根据确定的采样深度，调节采样杆的长度，以及采样杆上针筒采样器的安装固定位置；并将针筒采样器固定安装于采样杆的侧面，调整其高度以匹配水样采集深度的需求；其中，采样器沿竖直方向安装，采样器的开口朝下，采样器的拉杆14固定采样绳10；
(3)采样杆入水，将采样杆缓慢放入塘口的采样位置，采样绳露出水面；通过微调使第一定位板的水准气泡达到平衡状态，然后依次提取采样绳，使针筒采样器中采集足够的水样。
(4)水样采集完成后，将采样杆从塘口取出，收集针筒采样器中的水样，之后排空或更换针筒采样器，然后到下一个采样点进行水样采集。
如图5、6所示，采样杆垂直伸入水产养殖水体内，第一定位板的高度与水面高度相同，水准泡用于检测第一定位板是否摆放水平，以保证采样杆垂直伸入水体内，并可实现一水面为基准；其中，水准泡为现有技术，此处不再赘述。塘底固定器伸入塘底的淤泥内固定，第二定位板位于采样杆的底部则与塘底接触，可实现以塘底为基准。而针筒采样器可根据分层采样需要，可安装于采样杆的不同高度位置，并可在针筒拉杆上连接采样绳，拉倒采样绳即可实现水样高效采集。
Claims (10)
1.一种水产养殖分层水样快速采集装置，其特征在于：包括采样杆、固定于采样杆侧面的若干针筒采样器、设于采样杆顶部的第一定位板和水准泡、设于采样杆底部的第二定位板；所述采样杆的长度可调节，第一定位板和第二定位板与采样杆垂直，第二定位板的底部设有塘底固定器。
2.根据权利要求1所述的水产养殖分层水样快速采集装置，其特征在于：采样杆包括第一采样杆和第二采样杆，第一采样杆的侧壁设有沿其长度方向的滑槽，第二采样杆的侧壁设有沿其长度方向的滑块，滑块收容于滑槽内并可在滑槽内滑动；第一采样杆设有贯穿的水平螺孔，螺孔内设有定位螺栓，第二采样杆设有若干个水平定位孔，水平定位孔沿第二采样杆长度方向设置。
3.根据权利要求1所述的水产养殖分层水样快速采集装置，其特征在于：采样杆侧壁安装有采样器固定装置，固定装置包括第一卡扣、用于固定采样器的第二卡扣、连接第一卡扣和第二卡扣的连接横杆，第一卡扣固定安装于采样杆上；采样器侧壁设有限位块，所述限位块位于第二卡扣的下方。
4.根据权利要求1所述的水产养殖分层水样快速采集装置，其特征在于：针筒采样器上端设有拉杆，拉杆上设有采样绳。
5.根据权利要求1所述的水产养殖分层水样快速采集装置，其特征在于：针筒采样器呈竖直向下固定于采样杆的侧面，采样器的开口朝下。
6.根据权利要求1所述的水产养殖分层水样快速采集装置，其特征在于：第一定位板的顶部设有提手，塘底固定器呈圆锥型。
7.根据权利要求2所述的水产养殖分层水样快速采集装置，其特征在于：第一采样杆和第二采样杆的长度相同，长度为1.5～2m。
8.根据权利要求1所述的水产养殖分层水样快速采集装置，其特征在于：采样杆表面设有刻度，针筒采样器为可拆卸的。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的水产养殖分层水样快速采集装置的采集方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)依据采样需求，确定待采集水样的具体深度和采集基准；
(2)根据确定的采样深度，调节采样杆的长度，确定采样杆上针筒采样器的安装位置；将针筒采样器固定安装于采样杆的侧面，并在采样器的拉杆上固定采样绳；
(3)将采样杆放置于采样位置，调节水准泡达到平衡状态后，提拉采样绳，针筒采样器采集水样；
(4)水样采集完成后，取出采样杆，收集针筒采样器中的水样。
10.根据权利要求9所述的水产养殖分层水样快速采集装置的采集方法，其特征在于：所述采集基准为以水面或塘底为基准。
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