CN112255042A - 一种环境监测用不同深度水质取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环境监测用不同深度水质取样装置，包括箱体、PLC控制器、蓄电池、电动卷管器、电磁多通阀、潜水泵和气囊；所述电动卷管器上缠绕有采水管道，采水管道的一端与电磁多通阀的进水口相连、另一端与潜水泵的出水口相连；箱体的内部安装有多个瓶盖，每个瓶盖均连接有采样瓶；每个瓶盖上均设有进水管、排气管和液位传感器；多个瓶盖上的进水管分别与电磁多通阀的多个出水口对应连接；箱体的侧壁设有排气口，排气管与排气口连接；容纳腔内设有与电磁多通阀出水口相连的排废口；气囊圈套安装在箱体外；箱体的内部安装有位移计。本发明的水质取样装置能采集不同水深的水，能通过智能化控制取样，取样效率高、取样误差小。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种环境监测用不同深度水质取样装置。
背景技术
随着经济的发展，国家越来越重视对环境的保护，尤其是对水土资源的保护，保护环境己经成为一项经济发展的基本要求，为了监督、治理水污染，定期的水质检测是测量水体中污染物种类、浓度及变化趋势的必要手段，根据检测结果判断水体是否受到污染。为了说明水质，要在规定的时间、地点或特定的时间间隔内测定水的某些参数，如无机物、溶解矿物质或化学药品、溶解气体、溶解有机物、悬浮物及底部沉积物的浓度。
现有的环境监测水质取样装置在进行取样时，一次只能抽取一个样品瓶的水体，多次采样水体则需要频繁的更换用于储存样品水体的样品瓶，非常麻烦；此外，现有的水质取样装置不能相继进行不同水深的水质取样，进行不同水深取样时，需要多次操作设备取样，管道内留存其他层次水样容易导致取样误差，影响水质监测结果。
发明内容
针对现有水质取样装置不能相继进行不同水深的水质取样、存在不同水深取样误差的问题，本发明提出一种环境监测用不同深度水质取样装置，可相继进行不同水深的水质取样，取样精度高。
本发明通过以下技术方案实现：
一种环境监测用不同深度水质取样装置，包括箱体、PLC控制器、蓄电池、电动卷管器、电磁多通阀、潜水泵和气囊；
所述PLC控制器、蓄电池、电动卷管器和电磁多通阀均安装于箱体的内部；
所述电动卷管器上缠绕有采水管道，采水管道的一端与电磁多通阀的进水口相连、另一端与潜水泵的出水口相连；所述箱体的底部开口且设有容纳腔；
所述电动卷管器用于收卷和放卷采水管道；收卷采水管道时，采水管道能拉扯提升潜水泵，使潜水泵收纳于箱体底部的容纳腔内，放卷采水管道时，潜水泵在重力作用下落入水下并携带采水管道；潜水泵能将水泵入采水管道并送入至电磁多通阀；
所述箱体的内部固定安装有多个瓶盖，每个所述瓶盖均通过可拆卸的方式连接有采样瓶；具体地，采样瓶与瓶盖之间通过螺纹连接；每个所述瓶盖上均设有进水管、排气管和液位传感器；具体地，进水管和液位传感器的底端均延伸至采样瓶的瓶口内，排气管的底端位于采样瓶的瓶口外；具体地，箱体的内部设有骨架板，便于安装PLC控制器、蓄电池、电动卷管器、电磁多通阀和瓶盖等各个部件；
多个所述瓶盖上的进水管分别与电磁多通阀的多个出水口对应连接；所述箱体的侧壁设有排气口，多个所述瓶盖上的排气管与箱体侧壁的排气口之间分别通过输气管道一一对应连接；采样瓶内进水后，采样瓶内的空气能通过排气口排放至箱体外部；所述箱体底部的容纳腔内设有排废口，排废口与电磁多通阀的一个出水口相连，采样时，能控制切换电磁多通阀，使采水管道与排废口之间的管路连通，启动潜水泵抽水，利用待采水深的水清洗管道，使采水管道中的残余水循环排放掉，确保管路中的水为待采样深度的水，具体地，可经排废口先排放1min后再转换电磁多通阀连接到采样瓶，通过采样瓶收集水样；
所述气囊圈套安装在箱体外，箱体通过气囊的支撑可漂浮于水面，具体地，气囊的外侧壁与箱体之间通过多个绑带固定连接，使箱体能随气囊稳定漂浮于水面；
所述箱体的内部安装有用于检测潜水泵入水深度的位移计；
所述PLC控制器配套连接有输入模块、输出模块、存储模块和数据传输模块；所述蓄电池、每个所述瓶盖上安装的液位传感器、以及位移计均与输入模块电连接；所述电动卷管器、电磁多通阀和潜水泵均与输出模块电连接，具体地，潜水泵与输出模块之间的电源线随采水管道走线，能随采水关系收卷或放卷；存储模块连接有数据记录仪；所述数据传输模块通过Modbus通讯协议与智能手机相连；蓄电池能为PLC控制器供电，液位传感器能将监测到的采样瓶内液位信息传送给PLC控制器，PLC控制器能控制电动卷管器收卷和放卷采水管道、能控制潜水泵启停、能控制电磁多通阀的各个通道开闭；具体地，当箱体通过气囊漂浮于水面时，放卷采水管道，潜水泵落入水下，位移计能检测放卷的采水管道长度并将电信号传送至PLC控制器，PLC控制器根据放卷的采水管道长度以及系统预设的参考点，控制电动卷管器收卷或放卷，确保潜水泵落入至指定水深位置；
在此需要说明的是，对于本领域技术人员来说位移计、电磁多通阀和潜水泵均为现有技术设备，在此不再赘述其具体结构和工作原理，对于本领域技术人员来说，PLC控制器及其配套连接的输入模块、输出模块、存储模块和数据传输模块，以及数据传输模块与智能手机之间的Modbus通讯协议均为现有技术。
进一步限定，所述电动卷管器包括卷盘架和步进电机，卷盘架通过可转动的方式安装于箱体的内部，步进电机的转轴与卷盘架传动连接，步进电机用于驱动卷盘架正转和反转。
进一步限定，所述卷盘架的中心转轴的两端分别与箱体转动连接，且中心转轴的一端与步进电机的转轴固定连接、另一端设有同轴的中空管道；卷盘架上的采水管道一端与中空管道的一端固定连接，中空管道的另一端与电磁多通阀的进水口转动连接，具体地，中空管道与电磁多通阀的进水口之间设有密封轴承短接，能确保转动的同时也能确保密封性，避免漏水；当卷盘架转动时，中空管道与电磁多通阀相对转动，确保采水管道收卷或放卷。
进一步限定，所述箱体的侧壁设有开口，开口处设有可开闭的密封盖门，通过打开密封盖门能安装和拆卸各个采样瓶。
进一步限定，所述箱体的顶部设有开口，开口处设有可开闭的密封顶盖，通过打开密封顶盖能便于维护箱体内部的各个安装结构。
进一步限定，所述潜水泵的进水口设有过滤砂芯，通过过滤砂芯能过滤水中的悬浮物，避免悬浮物进入潜水泵和采水管道导致管路堵塞。
进一步限定，所述气囊为充气式，气囊上设有充气接口和放气接口，放气接口处安装有放气阀，气囊通过充气接口外接充气源能为气囊充气，使气囊能漂浮于水面，通过放气阀能对气囊放气，便于收拢气囊；在此需要说明的是，充气式气囊为现有技术设备，在此不再赘述其具体结构和工作原理。
由上述技术方案可知，本发明提供的一种环境监测用不同深度水质取样装置，有益效果在于：该水质取样装置能采集不同水深的水，依次存放到相应序号的采样瓶；通过PLC控制器来控制电磁多通阀，将采水管道连接到相应序号的采样瓶；采样瓶采集水样前，多通阀先连接到排废口使水样充分清洗管道后再切换电磁多通阀连接到采样瓶；该水质取样装置能通过智能化控制取样，取样效率高、取样误差小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的主视结构示意图。
图2为本发明的右视结构示意图。
图3为图1中A处局部结构示意图。
图4为本发明电动卷管器的结构示意图。
图5为本发明的智能控制的结构框架图
附图中：1-箱体，2-PLC控制器，3-蓄电池，4-电动卷管器，5-电磁多通阀，6-潜水泵，7-气囊，8-采水管道，9-容纳腔，10-瓶盖，11-采样瓶，12-进水管，13-排气管，14-液位传感器，15-排气口，16-排废口，17-位移计，18-电源线，19-密封盖门，20-密封顶盖，21-过滤砂芯，22-充气接口，23-放气接口；24-卷盘架，25-步进电机，26-中心转轴，27-中空管道，28-密封轴承短接。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图5所示，一种环境监测用不同深度水质取样装置，包括箱体1、PLC控制器2、蓄电池3、电动卷管器4、电磁多通阀5、潜水泵6和气囊7；
所述PLC控制器2、蓄电池3、电动卷管器4和电磁多通阀5均安装于箱体1的内部；所述箱体1的顶部设有开口，开口处设有可开闭的密封顶盖20，通过打开密封顶盖20能便于维护箱体1内部的各个安装结构；
所述电动卷管器4上缠绕有采水管道8，所述电动卷管器4用于收卷和放卷采水管道8；所述电动卷管器4包括卷盘架24和步进电机25，卷盘架24通过可转动的方式安装于箱体1的内部，步进电机25的转轴与卷盘架24传动连接，步进电机25用于驱动卷盘架24正转和反转；所述采水管道8的一端与电磁多通阀5的进水口相连、另一端与潜水泵6的出水口相连；具体地，所述卷盘架24的中心转轴26的两端分别与箱体1转动连接，且中心转轴26的一端与步进电机25的转轴固定连接、另一端设有同轴的中空管道27；卷盘架24上的采水管道8一端与中空管道27的一端固定连接，中空管道27的另一端与电磁多通阀5的进水口转动连接，具体地，中空管道27与电磁多通阀5的进水口之间设有密封轴承短接28，能确保转动的同时也能确保密封性，避免漏水；当卷盘架24转动时，中空管道27与电磁多通阀5相对转动，确保采水管道8收卷或放卷；
所述箱体1的底部开口且设有容纳腔9；所述潜水泵6的进水口设有过滤砂芯21，通过过滤砂芯21能过滤水中的悬浮物，避免悬浮物进入潜水泵6和采水管道8导致管路堵塞；
收卷采水管道8时，采水管道8能拉扯提升潜水泵6，使潜水泵6收纳于箱体1底部的容纳腔9内，放卷采水管道8时，潜水泵6在重力作用下落入水下并携带采水管道8；潜水泵6能将水泵入采水管道8并送入至电磁多通阀5；
所述箱体1的内部固定安装有多个瓶盖10，每个所述瓶盖10均通过可拆卸的方式连接有采样瓶11；具体地，采样瓶11与瓶盖10之间通过螺纹连接；每个所述瓶盖10上均设有进水管12、排气管13和液位传感器14；具体地，进水管12和液位传感器14的底端均延伸至采样瓶11的瓶口内，排气管13的底端位于采样瓶11的瓶口外；具体地，箱体1的内部设有骨架板，便于安装PLC控制器2、蓄电池3、电动卷管器4、电磁多通阀5和瓶盖10等各个部件；所述箱体1的侧壁设有开口，开口处设有可开闭的密封盖门19，通过打开密封盖门19能安装和拆卸各个采样瓶11；
多个所述瓶盖10上的进水管12分别与电磁多通阀5的多个出水口对应连接；所述箱体1的侧壁设有排气口15，多个所述瓶盖10上的排气管13与箱体1侧壁的排气口15之间分别通过输气管道一一对应连接；采样瓶11内进水后，采样瓶11内的空气能通过排气口15排放至箱体1外部；所述箱体1底部的容纳腔9内设有排废口16，排废口16与电磁多通阀5的一个出水口相连，采样时，能控制切换电磁多通阀5，使采水管道8与排废口16之间的管路连通，启动潜水泵6抽水，利用待采水深的水清洗管道，使采水管道8中的残余水循环排放掉，确保管路中的水为待采样深度的水，具体地，可经排废口16先排放1min后再转换电磁多通阀5连接到采样瓶11，通过采样瓶11收集水样；
所述气囊7圈套安装在箱体1外，箱体1通过气囊7的支撑可漂浮于水面，具体地，气囊7的外侧壁与箱体1之间通过多个绑带固定连接，使箱体1能随气囊7稳定漂浮于水面；所述气囊7为充气式，气囊7上设有充气接口22和放气接口23，放气接口23处安装有放气阀，气囊7通过充气接口22外接充气源能为气囊7充气，使气囊7能漂浮于水面，通过放气阀能对气囊7放气，便于收拢气囊7；在此需要说明的是，充气式气囊7为现有技术设备，在此不再赘述其具体结构和工作原理；
所述箱体1的内部安装有用于检测潜水泵6入水深度的位移计17；
所述PLC控制器2配套连接有输入模块、输出模块、存储模块和数据传输模块；所述蓄电池3、每个所述瓶盖10上安装的液位传感器14、以及位移计17均与输入模块电连接；所述电动卷管器4、电磁多通阀5和潜水泵6均与输出模块电连接，具体地，潜水泵6与输出模块之间的电源线18随采水管道8走线，能随采水关系收卷或放卷；存储模块连接有数据记录仪；所述数据传输模块通过Modbus通讯协议与智能手机相连；蓄电池3能为PLC控制器2供电，液位传感器14能将监测到的采样瓶11内液位信息传送给PLC控制器2，PLC控制器2能控制电动卷管器4收卷和放卷采水管道8、能控制潜水泵6启停、能控制电磁多通阀5的各个通道开闭；具体地，当箱体1通过气囊7漂浮于水面时，放卷采水管道8，潜水泵6落入水下，位移计17能检测放卷的采水管道8长度并将电信号传送至PLC控制器2，PLC控制器2根据放卷的采水管道8长度以及系统预设的参考点，控制电动卷管器4收卷或放卷，确保潜水泵6落入至指定水深位置；
在此需要说明的是，对于本领域技术人员来说位移计17、电磁多通阀5和潜水泵6均为现有技术设备，在此不再赘述其具体结构和工作原理，对于本领域技术人员来说，PLC控制器2及其配套连接的输入模块、输出模块、存储模块和数据传输模块，以及数据传输模块与智能手机之间的Modbus通讯协议均为现有技术。
本实施例的工作原理：利用该水质取样装置取样时，将气囊7充气，然后将箱体1漂浮于水面上；通过智能手机向PLC控制器2发送指令；PLC控制器2控制电动卷管器4放卷采水管道8，同时位移计17实时检测采水管道8的放卷长度、并将检测数据传送至PLC控制器2，直至PLC控制器2计算出潜水泵6到达第一取样水深时，PLC控制器2发送指令及时控制电动卷管器4停止放卷；PLC控制器2控制电磁多通阀5转换，使电磁多通阀5连接到排废口16，PLC控制器2控制潜水泵6启动，第一取样水深的水进入采水管道8并由排废口16排放，持续循环1min后切换电磁多通阀5连接到第一个采样瓶11，第一个采样瓶11采集第一取样水深的水样；该种操作能利用第一取样水深的水清洗管路中的残余水，确保采样瓶11采集到的第一取样水深的水的纯度高，能减小采样误差；第一个采样瓶11中水位持续上升，当该采样瓶11中的水位触及液位传感器14时，液位传感器14将信号传送至PLC控制器2，PLC控制器2迅速反应，并切换电磁多通阀5连接到排废口16、并控制潜水泵6停泵；PLC控制器2控制电动卷管器4继续放卷采水管道8，直至潜水泵6到达第二取样水深；PLC控制器2控制潜水泵6启动，利用第二取样水深的水持续清洗管路1min后切换电磁多通阀5连接到第二个采样瓶11，第二个采样瓶11采集第二取样水深的水样；以此类推，直至多个采样瓶11分别采取到各个水深的水质，从水中取出箱体1，并从箱体1中取出对应各个水深的采样瓶11。在此需要说明的是，与气囊7的浮力以及该水质取样装置的空载吃水相比，该水质取样装置取水过程中水进入箱体1内带来的重量变化对该水质取样装置吃水的影响可忽略不计；甚至可通过其他公知技术手段抵消该部分重量变化对该水质取样装置吃水的影响，如在箱体1内设置盛水的水箱，该箱体1内进多少水，箱体1内水箱就排放多少水出去，实现力平衡。该水质取样装置能相继对多种水深的水进行取样，能通过智能化控制取样，取样效率高，能先循环掉管路中的残余水后再利用采样瓶11采样，取样误差小。
Claims (7)
1.一种环境监测用不同深度水质取样装置，其特征在于：包括箱体、PLC控制器、蓄电池、电动卷管器、电磁多通阀、潜水泵和气囊；
所述PLC控制器、蓄电池、电动卷管器和电磁多通阀均安装于箱体的内部；
所述电动卷管器上缠绕有采水管道，采水管道的一端与电磁多通阀的进水口相连、另一端与潜水泵的出水口相连；箱体的底部开口且设有容纳腔；
所述电动卷管器用于收卷和放卷采水管道；
所述箱体的内部固定安装有多个瓶盖，每个瓶盖均通过可拆卸的方式连接有采样瓶；每个瓶盖上均设有进水管、排气管和液位传感器；
多个所述瓶盖上的进水管分别与电磁多通阀的多个出水口对应连接；箱体的侧壁设有排气口，多个瓶盖上的排气管与箱体侧壁的排气口之间分别通过输气管道一一对应连接；箱体底部的容纳腔内设有排废口，排废口与电磁多通阀的一个出水口相连；
所述气囊圈套安装在箱体外，箱体通过气囊的支撑可漂浮于水面；
所述箱体的内部安装有用于检测潜水泵入水深度的位移计；
所述PLC控制器配套连接有输入模块、输出模块、存储模块和数据传输模块；蓄电池、每个所述瓶盖上安装的液位传感器、以及位移计均与输入模块电连接；电动卷管器、电磁多通阀和潜水泵均与输出模块电连接；存储模块连接有数据记录仪；数据传输模块通过Modbus通讯协议与智能手机相连。
2.根据权利要求1所述的一种环境监测用不同深度水质取样装置，其特征在于：所述电动卷管器包括卷盘架和步进电机，卷盘架通过可转动的方式安装于箱体的内部，步进电机的转轴与卷盘架传动连接。
3.根据权利要求2所述的一种环境监测用不同深度水质取样装置，其特征在于：所述卷盘架的中心转轴的两端分别与箱体转动连接，且中心转轴的一端与步进电机的转轴固定连接、另一端设有同轴的中空管道；卷盘架上的采水管道一端与中空管道的一端固定连接，中空管道的另一端与电磁多通阀的进水口转动连接。
4.根据权利要求1所述的一种环境监测用不同深度水质取样装置，其特征在于：所述箱体的侧壁设有开口，开口处设有可开闭的密封盖门。
5.根据权利要求1所述的一种环境监测用不同深度水质取样装置，其特征在于：所述箱体的顶部设有开口，开口处设有可开闭的密封顶盖。
6.根据权利要求1所述的一种环境监测用不同深度水质取样装置，其特征在于：所述潜水泵的进水口设有过滤砂芯。
7.根据权利要求1所述的一种环境监测用不同深度水质取样装置，其特征在于：所述气囊为充气式，气囊上设有充气接口和放气接口，放气接口处安装有放气阀。
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