CN112684131A - 养殖水体微塑料实时监测预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了养殖水体微塑料实时监测预警装置，属于水环境监测设备技术领域，本装置包括，浮力组件，浮力组件上配设有抽液管体和气管，收集箱体，收集箱体内排列放置取样管，浮力组件包括第二浮力板体，第二浮力板体两端部连接与其垂直设置的第一浮力板体，第二浮力板体和第一浮力板体构成工字型结构，第二浮力板体中部开设通孔，通孔内插接有能上下升降的升降杆体，本发明实现了有效监测养殖水域范围内微塑料颗粒分布，以及不同深度水层微塑料颗粒浓度实时监测，保证采样精准以及数据精准。

Description

养殖水体微塑料实时监测预警装置

技术领域

本发明属于水环境监测设备技术领域，具体涉及一种养殖水体微塑料实时监测预警装置。

背景技术

由于塑料耐磨、耐腐蚀、稳定、质轻、坚固、成本低廉等特点，因此塑料被广泛应用于现代生活的各个领域。由于塑料的更新和废旧，塑料废物被大量排放进入环境，且塑料废物具有难降解、易吸附污染物和微生物等特点，其导致的生态环境问题已成为世界各国关注的焦点。2004年，Thompson等人(2004)首次提出“微塑料”这一概念，普遍认可的定义是粒径小于5mm的塑料颗粒的统称，由原生微塑料和大塑料废物风化、老化、破碎和分解而成。由于微塑料具有较大的比表面积以及疏水性，可以吸附水环境中的重金属、持久性有机污染物和微生物。当漂浮在水面或者下沉到沉积物中的微塑料被浮游生物或底栖动物误食后，将会对不同水环境包括海洋、河流和湖库内的水生生物造成严重影响，并通过食物链运输和富集，最终可能会危害人类健康，另外微塑料也是水环境中外来物种入侵和传染病原微生物的重要载体，对区域和全球生态环境的改变具有潜在的风险。定量准确地监测和分析养殖水域环境中微塑料颗粒浓度十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种养殖水体微塑料实时监测预警装置，有效监测养殖水域范围内微塑料颗粒分布，以及不同深度水层微塑料颗粒浓度实时监测，保证采样精准以及数据精准。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：养殖水体微塑料实时监测预警装置，包括：

浮力组件，浮力组件均布设在养殖水域内，浮力组件上配设有抽液管体和气管，抽液管体和气管分别连接泵体组件，

收集箱体，收集箱体设置在养殖水域附近陆基上，收集箱体内排列放置取样管，取样管分别与各浮力组件上的抽液管体连接，

其中，浮力组件包括第二浮力板体，第二浮力板体两端部连接与其垂直设置的第一浮力板体，第二浮力板体和第一浮力板体构成工字型结构，第二浮力板体中部开设通孔，通孔内插接有能上下升降的升降杆体，升降杆体两侧的第二浮力板体上分别开设有第一装配孔体，第一装配孔体内插接气管，第二浮力板体侧方设有第一限位环体，第一限位环体配设抽液管体。

第二浮力板体底部的升降杆体底端连接配重板体，配重板体放置在养殖水域的水底，配重板体底面连接有凸起部。配重板体的设计用于实现将浮力组件在养殖水域中定位，限定其漂浮范围。配重板体底部的凸起部用于提高配重板体底部与养殖水体底部的紧密度。

取样管上还设有液位传感器，液位传感器分别与工控机连接。

本发明将浮力组件放置在养殖水域内，优选采用网格化布设方式放置，目的在于较为精准的获得养殖水域范围内精准的采样参数，当然可以在浮力组件的独立板体上安设GPS来提高定位精准性，本案中通过设计的浮力组件上端部的第一浮力板体和第二浮力板体所形成工字型结构漂浮于水面，以便于肉眼较为直观的观测检测点以及抽液管体和气管可以从水面上层依次向下进行水质采样，并将采样水体送入到陆地上的收集箱体内各对应的取样管内，以便于人员及时将取样管内的水样进行检测，其中设置工控机来监控取样管内水体是否完成抽液工作，在监控获得水体完成抽液工作后由工控机提醒人员进行后续操作并且工控机控制泵体组件停止工作。

其中在第二浮力板体上设有的升降杆体目的在于限定第二浮力板体的漂浮范围，使第二浮力板体能够相对升降杆体上下升降，当然升降杆体也可相对第二浮力板体上下移动。

根据本发明一实施方式，浮力组件底面的升降杆体上套接有能够相对升降杆体上下移动的连接基体，连接基体上端部设有圆筒状的浮力调控体，浮力调控体布设在升降杆体两侧，连接基体为圆锥台状，其侧面设有第二限位环体，抽液管体与第二限位环体配设，气管与浮力调控体连接。第二限位环用于限制抽液管体的进水管口，在气管和浮力调控体的配合下，可实现连接基体沿升降杆体上下升降移动，使抽液管体对不同水层高度的水体进行采样操作，具体为表层水体，中层水体和底层水体进行水体采样，在连接基体上下升降的过程中浮力调控体布设在升降杆两侧，利于保证连接基体上下升降的平稳性。

根据本发明一实施方式，浮力调控体内部具有中空柱状内腔，气管出气口设于浮力调控体中空柱状内腔内部，气管能够相对浮力调控体上下移动，浮力调控体内气管出气端设有限位卡块，用于避免气管脱离浮力调控体，浮力调控体内的气管具有预留长度，浮力调控体上端侧壁环绕开设进出孔体。泵体组件中设有的气泵对气管内部进行充气，在充气状态下控制浮力调控体内部气体体积，以调控浮力调控体的浮力，多余气体可通过进出孔体排出浮力调控体，在这个过程中浮力调控体上端部的进出孔体与下方的连接基体上的抽液管体进口段保持有一定间距，有效避免浮力调控体上端部排出的气体对下方水层的扰动，同时浮力调控体上端部排出的气体向上部的流动可阻挡或降低连接基体上部水体向下流动几率，保持取水层水流的稳定，在调控取样水层高度过程中，泵体组件的气泵需持续性工作，以便于维持浮力调控体悬浮于水中或水面。

根据本发明一实施方式，连接基体上部的浮力调控体外侧套接有主浮环，主浮环为圆环状，其内侧面与设置在其内侧的浮力调控体的外壁固接，主浮环底部连接有与其形状对应且同轴的副浮环，副浮环与浮力调控体外壁活动连接。主浮环底面通过伸缩网板连接有橡胶板，橡胶板底面通过伸缩网板连接副浮环，伸缩网板为折叠状。连接基体在浮力调控体的作用下上下移动，以便于对不同水层深度的水体进行水体取样，设有的主浮环用于提供移动浮力来保证连接基体的正常上传浮动，而设有的副浮环和伸缩网板以及橡胶板用于调控连接基体在浮力调控作用下上下移动的速度以及稳定性，具体的，在连接基体受浮力作用上下升降过程中，副浮环随上下升降与主浮环之间的间距扩大，如连接基体在上升过程中，受伸缩网板展开，副浮环与主浮环之间的间距得到扩大，这样两者之间的伸缩网板与向上移动过程中的水体接触面得到扩大，有利于适当削减上升移动速度，以解决过快的上升导致取水范围内水体扰动导致取样精准性问题下降，同时实现连接基体上升过程中流经伸缩网板的水体流动速度的下降以干扰附近活动生物，降低生物靠近取水位置的可能性。

根据本发明一实施方式，连接基体底部的升降杆体上套接有缓冲组件，缓冲组件包括套接在升降杆体上且同轴的浮力筒体，浮力筒体能够相对升降杆体上下升降移动，浮力筒体表面螺旋环绕开设导流环槽。缓冲组件的设计用于对连接基体底部形成向上浮力支撑，当然也降低连接基体在浮力调控体内气体大量排出后，连接基体快速在水中下降的可能性，当然在浮力筒随连接基体上下升降过程中，水体流经浮力筒体表面可沿其表面的导流环槽流动，以便于对连接件基体底部水体整流，避免底部水体紊流造成养殖水体底部的沉积物二次悬浮影响检测精准性。

根据本发明一实施方式，养殖水域内的抽液管体和气管上连接有浮管。用于实现抽液管体和气管浮于水面，以降低抽液管体和气管部分吊挂在养殖水体中，造成水草吊挂以及养殖生物活动空间受限的问题。

根据本发明一实施方式，泵体组件包括气泵和抽水泵，抽水泵与抽液管体连接，气泵与气管连接。用于实现对养殖水域内各点的浮力组件上进行抽取水样以及输送气体。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明将浮力组件放置在养殖水域内，优选采用网格化布设方式放置，目的在于较为精准的获得养殖水域范围内精准的采样参数，当然可以在浮力组件的独立板体上安设GPS来提高定位精准性，本案中通过设计的浮力组件上端部的第一浮力板体和第二浮力板体所形成工字型结构漂浮于水面，以便于肉眼较为直观的观测检测点以及抽液管体和气管可以从水面上层依次向下进行水质采样，并将采样水体送入到陆地上的收集箱体内各对应的取样管内，以便于人员及时将取样管内的水样进行检测，其中设置工控机来监控取样管内水体是否完成抽液工作，在监控获得水体完成抽液工作后由工控机提醒人员进行后续操作并且工控机控制泵体组件停止工作。

附图说明

图1为本发明的监测预警装置使用示意图；

图2为本发明的养殖水体微塑料实时监测预警装置示意图；

图3为本发明的浮力组件结构示意图；

图4为本发明连接基体与浮力调控体连接示意图；

图5为本发明稳流组件示意图；

图6为本发明的主浮环的俯视图；

图7为本发明的伸缩网板结构示意图；

图8为本发明的缓冲组件结构示意图。

附图标号：100-工控机；10-浮力组件；11-浮管；12-第一浮力板体；13-第一装配孔体；14-第一限位环体；15-第二浮力板体；20-收集箱体；21-泵体组件；23-抽液管体；24-气管；30-稳流组件；31-主浮环；32-橡胶板；33-伸缩网板；34-副浮环；40-浮力调控体；41-连接基体；42-第二限位环体；43-进出孔体；50-升降杆体；51-配重板体；60-缓冲组件；61-浮力筒体；62-导流环槽；63-第一轴承圈；64-缓冲连接杆；65-第二轴承圈；66-整流螺杆。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

参见附图1-8所示，养殖水体微塑料实时监测预警装置，包括：

浮力组件10，浮力组件10均布设在养殖水域内，浮力组件10上配设有抽液管体23和气管24，抽液管体23和气管24分别连接泵体组件21，

收集箱体20，收集箱体20设置在养殖水域附近陆基上，收集箱体20内排列放置取样管，取样管分别与各浮力组件10上的抽液管体23连接，

其中，浮力组件10包括第二浮力板体15，第二浮力板体15两端部连接与其垂直设置的第一浮力板体12，第二浮力板体15和第一浮力板体12构成工字型结构，第二浮力板体15中部开设通孔，通孔内插接有能上下升降的升降杆体50，升降杆体50两侧的第二浮力板体15上分别开设有第一装配孔体13，第一装配孔体13内插接气管24，第二浮力板体15侧方设有第一限位环体14，第一限位环体14配设抽液管体23。

第二浮力板体15底部的升降杆体50底端连接配重板体51，配重板体51放置在养殖水域的水底，配重板体51底面连接有凸起部。配重板体51的设计用于实现将浮力组件10在养殖水域中定位，限定其漂浮范围。配重板体51底部的凸起部用于提高配重板体51底部与养殖水体底部的紧密度。

取样管上还设有液位传感器，液位传感器分别与工控机100连接。

本发明将浮力组件10放置在养殖水域内，优选采用网格化布设方式放置，目的在于较为精准的获得养殖水域范围内精准的采样参数，当然可以在浮力组件10的独立板体上安设GPS来提高定位精准性，本案中通过设计的浮力组件10上端部的第一浮力板体15和第二浮力板体12所形成工字型结构漂浮于水面，以便于肉眼较为直观的观测检测点以及抽液管体23和气管24可以从水面上层依次向下进行水质采样，并将采样水体送入到陆地上的收集箱体20内各对应的取样管内，以便于人员及时将取样管内的水样进行检测，其中设置工控机100来监控取样管内水体是否完成抽液工作，在监控获得水体完成抽液工作后由工控机100提醒人员进行后续操作并且工控机100控制泵体组件21停止工作。

其中在第二浮力板体15上设有的升降杆体50目的在于限定第二浮力板体15的漂浮范围，使第二浮力板体15能够相对升降杆体50上下升降，当然升降杆体50也可相对第二浮力板体15上下移动。

浮力组件10底面的升降杆体50上套接有能够相对升降杆体50上下移动的连接基体41，连接基体41上端部设有圆筒状的浮力调控体40，浮力调控体40布设在升降杆体50两侧，连接基体41为圆锥台状，其侧面设有第二限位环体42，抽液管体23与第二限位环体42配设，气管24与浮力调控体40连接。第二限位环42用于限制抽液管体23的进水管口，在气管24和浮力调控体40的配合下，可实现连接基体41沿升降杆体50上下升降移动，使抽液管体23对不同水层高度的水体进行采样操作，具体为表层水体，中层水体和底层水体进行水体采样，在连接基体41上下升降的过程中浮力调控体40布设在升降杆50两侧，利于保证连接基体41上下升降的平稳性。

浮力调控体40内部具有中空柱状内腔，气管24出气口设于浮力调控体40中空柱状内腔内部，气管24能够相对浮力调控体40上下移动，浮力调控体40内气管24出气端设有限位卡块，用于避免气管24脱离浮力调控体40，浮力调控体40内的气管24具有预留长度，浮力调控体40上端侧壁环绕开设进出孔体43。泵体组件21中设有的气泵对气管24内部进行充气，在充气状态下控制浮力调控体40内部气体体积，以调控浮力调控体40的浮力，多余气体可通过进出孔体43排出浮力调控体40，在这个过程中浮力调控体40上端部的进出孔体43与下方的连接基体41上的抽液管体23进口段保持有一定间距，有效避免浮力调控体40上端部排出的气体对下方水层的扰动，同时浮力调控体40上端部排出的气体向上部的流动可阻挡或降低连接基体41上部水体向下流动几率，保持取水层水流的稳定，在调控取样水层高度过程中，泵体组件21的气泵需持续性工作，以便于维持浮力调控体40悬浮于水中或水面。

连接基体41上部的浮力调控体40外侧套接有主浮环31，主浮环31为圆环状，其内侧面与设置在其内侧的浮力调控体40的外壁固接，主浮环31底部连接有与其形状对应且同轴的副浮环34，副浮环34与浮力调控体40外壁活动连接。主浮环31底面通过伸缩网板33连接有橡胶板32，橡胶板32底面通过伸缩网板33连接副浮环34，伸缩网板33为折叠状。连接基体41在浮力调控体40的作用下上下移动，以便于对不同水层深度的水体进行水体取样，设有的主浮环31用于提供移动浮力来保证连接基体41的正常上传浮动，而设有的副浮环34和伸缩网板33以及橡胶板32用于调控连接基体41在浮力调控作用下上下移动的速度以及稳定性，具体的，在连接基体41受浮力作用上下升降过程中，副浮环34随上下升降与主浮环31之间的间距扩大，如连接基体41在上升过程中，受伸缩网板33展开，副浮环34与主浮环31之间的间距得到扩大，这样两者之间的伸缩网板33与向上移动过程中的水体接触面得到扩大，有利于适当削减上升移动速度，以解决过快的上升导致取水范围内水体扰动导致取样精准性问题下降，同时实现连接基体41上升过程中流经伸缩网板33的水体流动速度的下降以干扰附近活动生物，降低生物靠近取水位置的可能性。同理，在连接基体41下降过程中伸缩网板33收缩，副浮环34与主浮环31间距适当缩小，橡胶板32用于避免副浮环34与主浮环31过于接近且适当减小伸缩网板33的折叠程度，这样对连接基体41下移过程中相对缓冲其下移速度，同样对主浮环31附近水体流动速度起到一定影响来减小取水过程中生物的干扰。

连接基体41底部的升降杆体50上套接有缓冲组件60，缓冲组件60包括套接在升降杆体50上且同轴的浮力筒体61，浮力筒体61能够相对升降杆体50上下升降移动，浮力筒体61表面螺旋环绕开设导流环槽62。缓冲组件60的设计用于对连接基体41底部形成向上浮力支撑，当然也降低连接基体41在浮力调控体40内气体大量排出后，连接基体41快速在水中下降的可能性，当然在浮力筒61随连接基体41上下升降过程中，水体流经浮力筒体61表面可沿其表面的导流环槽62流动，以便于对连接件基体41底部水体整流，避免底部水体紊流造成养殖水体底部的沉积物二次悬浮影响检测精准性。

养殖水域内的抽液管体23和气管24上连接有浮管11。用于实现抽液管体23和气管24浮于水面，以降低抽液管体23和气管24部分吊挂在养殖水体中，造成水草吊挂以及养殖生物活动空间受限的问题。

泵体组件21包括气泵和抽水泵，抽水泵与抽液管体23连接，气泵与气管24连接。用于实现对养殖水域内各点的浮力组件10上进行抽取水样以及输送气体。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进一步优化方案为：参见附图8所示，浮力筒体61上下端分别设有第一轴承圈63，第一轴承圈63内径大于升降杆体50直径，浮力筒体61外侧设有与其轴线平行的整流螺杆66，整流螺杆66上下端分别设有第二轴承圈65，第二轴承圈65与第一轴承圈63之间通过缓冲连接杆64连接。浮力筒体61侧方的整流螺杆66用于对浮力筒61随连接基体41上下升降过程中，连接基体41下方水体进行整流，水体沿整流螺杆66的螺旋叶表面流动实现整流，且流体沿螺旋叶的流动有利于形成离心力，特备是针对可能存在的二次悬浮颗粒物起到较好的聚集效果，有利于其沉降。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.养殖水体微塑料实时监测预警装置，包括：

浮力组件(10)，所述浮力组件(10)均布设在养殖水域内，所述浮力组件(10)上配设有抽液管体(23)和气管(24)，所述抽液管体(23)和气管(24)分别连接泵体组件(21)，

收集箱体(20)，所述收集箱体(20)设置在养殖水域附近陆基上，所述收集箱体(20)内排列放置取样管，所述取样管分别与各浮力组件(10)上的抽液管体(23)连接，

其中，所述浮力组件(10)包括第二浮力板体(15)，所述第二浮力板体(15)两端部连接与其垂直设置的第一浮力板体(12)，所述第二浮力板体(15)和第一浮力板体(12)构成工字型结构，所述第二浮力板体(15)中部开设通孔，所述通孔内插接有能上下升降的升降杆体(50)，所述升降杆体(50)两侧的第二浮力板体(15)上分别开设有第一装配孔体(13)，所述第一装配孔体(13)内插接气管(24)，所述第二浮力板体(15)侧方设有第一限位环体(14)，所述第一限位环体(14)配设抽液管体(23)。

2.根据权利要求1所述的养殖水体微塑料实时监测预警装置，其特征是：所述浮力组件(10)底面的升降杆体(50)上套接有能够相对升降杆体(50)上下移动的连接基体(41)，所述连接基体(41)上端部设有圆筒状的浮力调控体(40)，所述浮力调控体(40)布设在升降杆体(50)两侧，所述连接基体(41)为圆锥台状，其侧面设有第二限位环体(42)，所述抽液管体(23)与第二限位环体(42)配设，所述气管(24)与浮力调控体(40)连接。

3.根据权利要求2所述的养殖水体微塑料实时监测预警装置，其特征是：所述浮力调控体(40)内部具有中空柱状内腔，所述气管(24)出气口设于所述浮力调控体(40)中空柱状内腔内部，所述气管(24)能够相对浮力调控体(40)上下移动，所述浮力调控体(40)内气管(24)出气端设有限位卡块，用于避免气管(24)脱离浮力调控体(40)，所述浮力调控体(40)内的气管(24)具有预留长度，所述浮力调控体(40)上端侧壁环绕开设进出孔体(43)。

4.根据权利要求3所述的养殖水体微塑料实时监测预警装置，其特征是：所述连接基体(41)上部的浮力调控体(40)外侧套接有主浮环(31)，所述主浮环(31)为圆环状，其内侧面与设置在其内侧的浮力调控体(40)的外壁固接，所述主浮环(31)底部连接有与其形状对应且同轴的副浮环(34)，所述副浮环(34)与浮力调控体(40)外壁活动连接。

5.根据权利要求4所述的养殖水体微塑料实时监测预警装置，其特征是：所述主浮环(31)底面通过伸缩网板(33)连接有橡胶板(32)，所述橡胶板(32)底面通过伸缩网板(33)连接副浮环(34)，所述伸缩网板(33)为折叠状。

6.根据权利要求1或2所述的养殖水体微塑料实时监测预警装置，其特征是：所述连接基体(41)底部的升降杆体(50)上套接有缓冲组件(60)，所述缓冲组件(60)包括套接在升降杆体(50)上且同轴的浮力筒体(61)，所述浮力筒体(61)能够相对升降杆体(50)上下升降移动，所述浮力筒体(61)表面螺旋环绕开设导流环槽(62)。

7.根据权利要求1所述的养殖水体微塑料实时监测预警装置，其特征是：所述养殖水域内的抽液管体(23)和气管(24)上连接有浮管(11)。

8.根据权利要求1所述的养殖水体微塑料实时监测预警装置，其特征是：所述泵体组件(21)包括气泵和抽水泵，所述抽水泵与抽液管体(23)连接，所述气泵与气管(24)连接。

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