CN112903357B - 自动化浮游生物水样采集装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自动化浮游生物水样采集装置，包括：装置壳体、采集器、保持器、主平台、升降器、连接杆、主驱电机；其中，保持器与主平台构成以第一类轴线为轴的转动连接，第一类轴线与中心轴线垂直设置；升降节点与连接杆构成以第二类轴线为轴的转动连接；保持器与连接杆构成以第三类轴线为轴的转动连接；主驱电机的电机轴与主平台构成止转连接以使主驱电机的电机轴在转动时带动主平台转动。本申请的有益之处在于提供一种能够自动进行水样采集并通过主动离心动作缩短了水样处理时间的自动化浮游生物水样采集装置。

Description

自动化浮游生物水样采集装置

技术领域

本申请涉及一种水样采集装置，具体而言，涉及一种自动化浮游生物水样采集装置。

背景技术

科研机构在对水体的水样中浮游植物进行采集时，需要采集多个点位的水样进行收集，一般为1L至2L，最后再统一带到实验室进行沉淀然后再进行检测分析，由于采集的水样中大部分为水，非常不方便携带转运。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种自动化浮游生物水样采集装置，包括：装置壳体，装置壳体形成有容纳腔；采集器，用于容纳采集的浮游生物水样；保持器，用于提供保持采集器保持结构；主平台，用于绕一个中心轴线转动；升降器，用于提供一个能升降的升降节点；连接杆，用于分别转动连接至保持器和升降节点；主驱电机，用于驱动主平台的旋转；其中，保持器与主平台构成以第一类轴线为轴的转动连接，第一类轴线与中心轴线垂直设置；升降节点与连接杆构成以第二类轴线为轴的转动连接；保持器与连接杆构成以第三类轴线为轴的转动连接；第一类轴线、第二类轴线和第三类轴线平行设置，第一类轴线、第二类轴线和第三类轴线均垂直于升降器的升降节点升降方向，中心轴线平行于升降器的升降节点升降方向；主驱电机的电机轴与主平台构成转动连接以使主驱电机的电机轴在转动时带动主平台转动。

进一步地，自动化浮游生物水样采集装置还包括：支撑架，用于将主平台支撑在主驱电机的上方；平面轴承，用于设置在支撑架和主平台之间以使主平台被转动的支撑在支撑架上方。

进一步地，自动化浮游生物水样采集装置还包括：第一限位块，用于在升降器的升降节点处于第一预设位置时使保持器处于离心状态；第二限位块，用于在升降器的升降节点处于第一预设位置时使保持器处于竖直状态。

进一步地，自动化浮游生物水样采集装置还包括：电芯单元，用于存储电能以至少为主驱电机供电；电芯单元设置于主平台和装置壳体底部之间。

进一步地，自动化浮游生物水样采集装置还包括：封口盖，用于封闭采集器的敞口；旋盖装置，用于将封口盖拧紧至采集器或拧松封口盖使其脱离采集器。

进一步地，自动化浮游生物水样采集装置还包括：液流交换装置，用于将外部的液体抽入至采集器或将采集器中的液体排出至外部。

进一步地，升降器包括：升降外壳，用于固定在主平台上方；升降电机，连接有滚珠丝杠；升降螺母，套装于滚珠丝杠；升降柱，形成有容纳滚珠丝杠的容纳空间；其中，升降电机固定在升降外壳内部；滚珠丝杠设有外螺纹，升降螺母设有螺纹孔，螺纹孔设有内螺纹，滚珠丝杠旋进升降螺母的螺纹孔；升降节点设置在升降柱的顶端。

进一步地，保持器相对中心轴线对称设置。

进一步地，旋盖装置包括：抓盖块，用于接触并驱动封口盖；旋盖电机，用于驱动抓盖块的转动；旋盖直线电机，用于驱动抓盖块和旋盖电机构成的整体沿平行于中心轴线的方向移动；抓盖块和旋盖电机构成的整体固定至旋盖直线电机的滑块。

进一步地，液流交换装置包括：双向电磁泵，用于实现液流双向驱动；第一液流导管，设置在双向电磁泵的下方以伸入至采集器内部；第二液流导管，设置在双向电磁泵的上方以伸出至装置壳体；液流直线电机，用于驱动第一液流导管、第二液流导管和双向电磁泵构成的整体沿平行于中心轴线的方向移动。其中，第一液流导管和第二液流导管分别连接至双向电磁泵的管接头；第一液流导管、第二液流导管和双向电磁泵构成的整体固定连接至液流直线电机的滑块。

本申请的有益之处在于：提供一种能够自动进行水样采集并通过主动离心动作缩短了水样处理时间的自动化浮游生物水样采集装置。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的自动化浮游生物水样采集装置的结构示意图；

图2是图1所示实施例中升降器的结构示意图；

图3是根据本申请另一种实施例的自动化浮游生物水样采集装置的结构示意图；

图4是图3所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置的另一角度和状态的结构示意图；

图5是图3所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置局部结构示意图；

图6是图3所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置中旋盖装置在第一状态下的结构示意图；

图7是图3所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置中旋盖装置在第二状态下的结构示意图；

图8是图3所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置中旋盖装置在第三状态下的结构示意图；

图9是图3所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置中液流交换装置的局部结构示意图；

图10是图3所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置中保持器、采集器和封口盖的结构示意图；

图11是图3所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置中的保持器在升降节点升至指定位置时结构示意图；

图12是本申请的主平台在转动不同圆周位置时的原理示意图；

图13是根据本申请第三种实施例的自动化浮游生物水样采集装置的结构示意图；

图14是图13所示实施例的自动化浮游生物水样采集装置外观结构和移动终端结合的示意图；

图15是一种管理本申请的自动化浮游生物水样采集装置的系统的架构示意图。

图中附图标记的含义：

自动化浮游生物水样采集装置100，装置壳体101，容纳腔1011，采集器102，保持器103，插槽1031，主平台104，升降器105，升降节点1051，升降外壳1052，升降电机1053，滚珠丝杠1053a，升降螺母1054，凸块1054a，升降柱1055，导向块1056，导向槽1057，连接杆106，主驱电机107，顶盖108，电芯单元109，支撑架110，平面轴承111，第一限位块112，第二限位块113，封口盖114，中心轴线c；

自动化浮游生物水样采集装置200，封口盖201，第一磁性件2011，旋盖装置202，抓盖块2021，第二磁性件2022，旋盖电机2023，旋盖直线电机2024，液流交换装置203，双向电磁泵2031，第一液流导管2032，第二液流导管2033，液流直线电机2034，液流直线电机的滑块2035，液体探头2036；

保持器301，采集器302，封口盖303，压力传感器贴片304；

自动化浮游生物水样采集装置400，太阳能光伏板401，触摸屏402；

移动终端500，云服务器600。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1至图2所示，本申请的自动化浮游生物水样采集装置包括：装置壳体、采集器、保持器、主平台、升降器、连接杆、主驱电机。

其中，装置壳体形成有容纳腔，该容纳腔用于容纳自动化浮游生物水样采集装置的其他部件。

采集器用于容纳采集的浮游生物水样；具体而言，采集器被构造为一个1L或2L试样瓶，其可以由高分子材料制成。其可以被构造为具有一定凸起结构以便在执行旋盖动作时不至于被带动。

保持器用于提供保持采集器保持结构，具体而言，保持器被构造为一个插槽，采集器可以插入至保持器的插槽中，从而使采集器被限位在保持器中，保持器中设有凹槽结构能与采集器的凸起配合，从而限制采集器的转动。保持器的作用在于改变采集器角度，以便采集器能够注入液流时处于竖直状态，而在需要离心加速沉淀过程时处于倾斜状态。保持器还可以被构造其他能够夹持采集器的结构。

主平台用于绕一个中心轴线转动，主平台可以带动采集器转动，从而使采集器中的水样受到离心作用从而加速浮游生物的沉淀。主驱电机用于驱动主平台的旋转。主驱动电机采用无刷电机并且可以控制其电机轴的转动位置，这样除了实现离心作用以外，主驱电机还能控制主平台转动从而实现使采集器处于某些设定的圆周的位置。

升降器用于提供一个能升降的升降节点；连接杆用于分别转动连接至保持器和升降节点；其中，保持器与主平台构成以第一类轴线为轴的转动连接，第一类轴线与中心轴线垂直设置；升降节点与连接杆构成以第二类轴线为轴的转动连接；保持器与连接杆构成以第三类轴线为轴的转动连接；第一类轴线、第二类轴线和第三类轴线平行设置，第一类轴线、第二类轴线和第三类轴线均垂直于升降器的升降节点升降方向，中心轴线平行于升降器的升降节点升降方向；主驱电机的电机轴与主平台构成转动连接以使主驱电机的电机轴在转动时带动主平台转动。

如图11所示，在升降节点升高时，由于连接杆的作用，在保持器的作用下，采集器处于倾斜状态，这样在主平台转动时，浮游生物会在离心作用下向采集器的底部沉淀，从而节约了以往自然沉淀的时间。

为了平衡高转速下配重，作为优选方案，采集器、保持器、连接杆至少成对设置，并且采集器、保持器、连接杆以及升降器相对中心轴线对称设置。这样在离心转动后，设备整体是动平衡的。

作为优选方案，升降器包括：升降外壳、升降电机、升降螺母和升降柱。具体而言，升降外壳用于固定在主平台上方；升降电机连接有滚珠丝杠；升降螺母套装于滚珠丝杠；升降柱形成有容纳滚珠丝杠的容纳空间；其中，升降电机固定在升降外壳内部；滚珠丝杠设有外螺纹，升降螺母设有螺纹孔，螺纹孔设有内螺纹，滚珠丝杠旋进升降螺母的螺纹孔；升降节点设置在升降柱的顶端。作为进一步优选方案，为了防止升降螺母转动，升降器还包括两个导向块，两个导向块设有导向槽，导向块形成有两个凸块，两个凸块嵌入导向块的导向槽，它们的作用在于限制升降螺母转动，并能导向升降螺母的升降方向。在升降电机在驱动滚珠丝杠转动时，升降螺母会沿导向块的导向槽移动，升降螺母会带动升降柱同步的转动。

如图1所示的实施例，还包括一个顶盖，该顶盖转动安装至装置壳体，从而使使用者可以打开顶盖。采用图1所示实施例，使用者可以采用手动填充水样的方式，即使用者打开顶盖，然后拿出采集器，并打开采集器的封口盖，将水样灌装至采集器，然后旋紧封口盖，然后再将采集器安装至保持器，然后翻扣回顶盖，然后启动处理程序，升降电机工作，将升降节点升高至预设位置，使采集器倾斜，然后主驱电机启动使主平台转动从而离心采集器中水样。

作为一种优选方案，为了设备提供电能来源，自动化浮游生物水样采集装置还包括：电芯单元。电芯单元用于存储电能以至少为主驱电机供电；电芯单元设置于主平台和装置壳体底部之间，电芯单元还可以为升降电机供电。

作为一种优选方案，为了更好的支撑主平台，自动化浮游生物水样采集装置还包括：支撑架和平面轴承。支撑架用于将主平台支撑在主驱电机的上方；平面轴承用于设置在支撑架和主平台之间以使主平台被转动的支撑在支撑架上方。

作为一种优选方案，自动化浮游生物水样采集装置还包括：第一限位块和第二限位块，其中，第一限位块用于在升降器的升降节点处于第一预设位置时使保持器处于离心状态；第二限位块用于在升降器的升降节点处于第一预设位置时使保持器处于竖直状态。第一限位块和第二限位块作用在于限制保持器的位置，降低升降器的负担。

参照图3至图9所示，作为本申请的另一种方案，在图1所示的方案基础上，本申请的自动化浮游生物水样采集装置还包括：封口盖、旋盖装置和液流交换装置。其中，封口盖用于封闭所述采集器的敞口。旋盖装置用于将所述封口盖拧紧至所述采集器或拧松所述封口盖使其脱离所述采集器。液流交换装置用于将外部的液体抽入至所述采集器或将所述采集器中的液体排出至外部。

这样好处在于，不用使用者手动填充液体和上清液的处理。

参考图12所示，具体而言，主平台转动，使采集器对准液流交换装置的位置，即图12中A、B的位置，采用液流交换装置抽取所需的水样，然后注入采集器中（此时采集器为竖直状态，图3所示的状态），当注液完成后，驱动主平台转动，使采集器的敞口对准旋盖装置的位置，即图12中C、D的位置，由旋盖装置将封口盖旋紧至采集器，然后启动主平台持续转动，从而实现离心沉淀。离心结束之后，转动主平台使采集器再次对准旋盖装置（图12中C、D的位置），然后旋盖装置旋松封口盖，并取下封口盖，然后再次转动主平台，使采集器对准液流交换装置（图12中A、B的位置），使液流交换装置抽取采集器中的上清液，然后再转动主平台，使采集器对准液流交换装置和旋盖装置之间的位置，即图12中E、F或H、I的位置，供用户取出采集器，或者，再抽取上清液之后，直接再由液流交换装置抽取底层液，作为最终分析所需的水样。

参考图6至图8所示，作为具体方案，旋盖装置包括：抓盖块、旋盖电机、旋盖直线电机。其中，抓盖块用于接触并驱动封口盖；旋盖电机用于驱动抓盖块的转动；旋盖直线电机用于驱动抓盖块和旋盖电机构成的整体沿平行于中心轴线的方向移动；抓盖块和旋盖电机构成的整体固定至旋盖直线电机的滑块。

具体而言，封口盖设有第一磁性件，抓盖块设有第二磁性件；依靠磁性，在封口盖旋松的情况下，抓盖块可以吸引封口盖，封口盖可以被构造为具有多面体，同时抓盖块也设有一个多面体的凹槽以容纳封口盖并传递旋紧的扭矩。旋盖电机用于实现拧紧旋动，旋盖直线电机用于旋紧或旋松时升降，进一步地，在主平台高速转动时，也能将旋盖装置其他部分上升，从而避免转动时产生干涉。

参照图9所示，作为具体方案，液流交换装置包括：双向电磁泵、第一液流导管、第二液流导管和液流直线电机。

作为具体方案，双向电磁泵用于实现液流双向驱动，双向电磁泵可以使液流从而采集器中流向外部，也可以反向进行流动。第一液流导管设置在双向电磁泵的下方以伸入至采集器内部；第二液流导管设置在双向电磁泵的上方以伸出至装置壳体；液流直线电机用于驱动第一液流导管、第二液流导管和双向电磁泵构成的整体沿平行于中心轴线的方向移动。作为具体方案，第二液流导管可以采用软管，这样在液流直线电机驱动双向电磁泵升降时，软管可以适应性弯曲以配合升降动作。

作为具体的连接方式，第一液流导管和第二液流导管分别连接至双向电磁泵的管接头；第一液流导管、第二液流导管和双向电磁泵构成的整体固定连接至液流直线电机的滑块。液流直线电机的作用在于通过升降控制第一液流导管的位置从而控制在抽取上清液时的位置。

具体而言，第一液流导管的端部设有一个液体探头，其能在接触到液体是产生电信号，从而控制液流直线电机的升降高度。

为了更精确实现控制进程，如图10所示，作为优选方案，在保持器形成的插槽的底部设有压力传感器贴片，在水样变化时以及保持器角度变化时，压力传感器贴片可以感知这些变化，从而根据这些变化数据进行控制。

如图13所示，作为另一种可选方案，可以在顶盖处设有一个太阳能光伏板，通过该太阳能光伏板可以存储电能。另外，自动化浮游生物水样采集装置可以设置轮脚，从而使其可以移动。

参照图14所示，可以在本申请的自动化浮游生物水样采集装置外侧设有触摸屏，以便进行参数控制和显示。作为扩展方案，可以采用移动终端与自动化浮游生物水样采集装置交互实现用户控制。

参照图15所示，作为优选方案，可以将浮游生物水样直接在本申请的自动化浮游生物水样采集装置进行分析，将分析结果通过移动终端上传至云服务器。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化浮游生物水样采集装置，包括：装置壳体，所述装置壳体形成有容纳腔；其特征在于：

所述自动化浮游生物水样采集装置还包括：

采集器，用于容纳采集的浮游生物水样；

保持器，用于提供保持所述采集器保持结构；

主平台，用于绕一个中心轴线转动；

升降器，用于提供一个能升降的升降节点；

连接杆，用于分别转动连接至所述保持器和所述升降节点；

主驱电机，用于驱动所述主平台的旋转；

其中，所述保持器与所述主平台构成以第一类轴线为轴的转动连接，所述第一类轴线与所述中心轴线垂直设置；所述升降节点与所述连接杆构成以第二类轴线为轴的转动连接；所述保持器与所述连接杆构成以第三类轴线为轴的转动连接；所述第一类轴线、第二类轴线和第三类轴线平行设置，所述第一类轴线、第二类轴线和第三类轴线均垂直于所述升降器的升降节点升降方向，所述中心轴线平行于所述升降器的升降节点升降方向；所述主驱电机的电机轴与所述主平台构成转动连接以使所述主驱电机的电机轴在转动时带动所述主平台转动。

2.根据权利要求1所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述自动化浮游生物水样采集装置还包括：

支撑架，用于将所述主平台支撑在所述主驱电机的上方；

平面轴承，用于设置在所述支撑架和所述主平台之间以使所述主平台被转动的支撑在所述支撑架上方。

3.根据权利要求2所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述自动化浮游生物水样采集装置还包括：

第一限位块，用于在所述升降器的升降节点处于第一预设位置时使所述保持器处于离心状态；

第二限位块，用于在所述升降器的升降节点处于第一预设位置时使所述保持器处于竖直状态。

4.根据权利要求3所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述自动化浮游生物水样采集装置还包括：

电芯单元，用于存储电能以至少为所述主驱电机供电；

所述电芯单元设置于所述主平台和装置壳体底部之间。

5.根据权利要求4所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述自动化浮游生物水样采集装置还包括：

封口盖，用于封闭所述采集器的敞口；

旋盖装置，用于将所述封口盖拧紧至所述采集器或拧松所述封口盖使其脱离所述采集器。

6.根据权利要求5所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述自动化浮游生物水样采集装置还包括：

液流交换装置，用于将外部的液体抽入至所述采集器或将所述采集器中的液体排出至外部。

7.根据权利要求6所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述升降器包括：

升降外壳，用于固定在所述主平台上方；

升降电机，连接有滚珠丝杠；

升降螺母，套装于所述滚珠丝杠；

升降柱，形成有容纳所述滚珠丝杠的容纳空间；

其中，所述升降电机固定在所述升降外壳内部；所述滚珠丝杠设有外螺纹，所述升降螺母设有螺纹孔，所述螺纹孔设有内螺纹，所述滚珠丝杠旋进所述升降螺母的螺纹孔；所述升降节点设置在所述升降柱的顶端。

8.根据权利要求7所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述保持器相对所述中心轴线对称设置。

9.根据权利要求8所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述旋盖装置包括：

抓盖块，用于接触并驱动所述封口盖；

旋盖电机，用于驱动所述抓盖块的转动；

旋盖直线电机，用于驱动所述抓盖块和所述旋盖电机构成的整体沿平行于所述中心轴线的方向移动；

所述抓盖块和所述旋盖电机构成的整体固定至所述旋盖直线电机的滑块。

10.根据权利要求9所述的自动化浮游生物水样采集装置，其特征在于：

所述液流交换装置包括：

双向电磁泵，用于实现液流双向驱动；

第一液流导管，设置在所述双向电磁泵的下方以伸入至所述采集器内部；

第二液流导管，设置在所述双向电磁泵的上方以伸出至所述装置壳体；

液流直线电机，用于驱动所述第一液流导管、第二液流导管和双向电磁泵构成的整体沿平行于所述中心轴线的方向移动；

其中，所述第一液流导管和第二液流导管分别连接至所述双向电磁泵的管接头；所述第一液流导管、第二液流导管和双向电磁泵构成的整体固定连接至所述液流直线电机的滑块。

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