CN113188850B - 一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，属于降雨收集领域，包括箱体，箱体内部设置有收集组件以及远程控制装置，箱体外侧设置有温度监测仪以及风速监测仪；收集组件包括收集瓶与漏斗，收集瓶与漏斗之间通过导管连接；远程控制装置包括控制电路以及无线通讯电路，温度监测仪输出端与控制电路输入端相连，风速监测仪输出端与控制电路输入端相连；无线通讯电路的无线信号输出或输入端与控制电路的无线信号输入或输出端连接。本发明的有益效果是：通过温度监测仪和风速监测仪用于测试下雨时天气的温度和风速，再将数据传回使用者方进行测算，还原雨水样本初始的氢氧同位素含量，测定出的氢氧同位素含量更加准确。

Description

一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置
技术领域
本发明涉及降雨收集领域，具体而言，涉及一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置。
背景技术
水分子中的稳定同位素(16O，17O，18O，1H，2H)和放射性(3H)同位素是水体的一种天然示踪剂，在自然界的水循环过程中，氚与氧已成为示踪水循环最理想的环境稳定同位素。不同水源的水具有不同的同位素组成特征，因此可以通过水体的氢氧同位素组成变化来示踪水循环的来源。大气降水作为水循环过程中的重要环节，其氢氧稳定同位素组成与水汽源区的自然环境条件、水分运移过程中的气候状况和形成当地降水的气象条件间均存在密切联系。要追踪大气降水的来源，就要研究降雨中的氢氧同位素的含量，而研究降水中的氢氧同位素势必需要对降雨进行采样。
降雨氢氧同位素收集装置现状：水在循环过程中会蒸发和扩散从而引起同位素的分馏，因此同位素研究领域的降雨采集最主要需要解决的问题就是降雨的蒸发分馏对氢氧同位素浓度的影响作用。现有技术通常在雨量收集漏斗中放置乒乓球对漏斗进行简单的覆盖或者在漏斗与下方收集瓶之间的导管中增加防蒸发翻板等，减少采集降水时的水分蒸发，减少其蒸发分馏对氢氧同位素浓度产生的影响。但在夏季遇到高温等因素影响，现有的方法效果有限，以至于测定结果不准确。现有技术中使用的降雨装置未同步监测和传输采样时天气的温度和风速数据，无法实时获得现场分馏系数，从而还原雨水样本初始的氢氧同位素含量。
发明内容
为克服现有技术存在的测定降雨氢氧同位素时，由于雨水蒸发从而引起同位素的分馏，导致氢氧同位素浓度发生一定改变，最终无法根据氢氧同位素测定数据来准确示踪水循环的来源的缺陷。本发明提供了一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，通过温度、风速监测仪获得与温度、风速相关数据，从而还原雨水样本初始的氢氧同位素含量，测定的结果更加准确。具体技术方案如下：
一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，包括箱体，所述箱体内部设置有收集组件以及远程控制装置，所述箱体外侧设置有温度监测仪以及风速监测仪；所述收集组件包括收集瓶与漏斗，收集瓶与漏斗之间通过导管连接；所述远程控制装置包括控制电路以及无线通讯电路，所述温度监测仪输出端与控制电路输入端相连，所述风速监测仪输出端与控制电路输入端相连；无线通讯电路的无线信号输出或输入端与控制电路的无线信号输入或输出端连接。
通过收集瓶与漏斗收集雨水，通过设置在箱体外侧的温度监测仪和风速监测仪用于测试下雨时天气的温度和风速，再通过无线通讯电路将数据传回使用者方，使用者从而根据相关的测算公式结合收集到的数据进行测算，还原雨水样本初始的氢氧同位素含量，测定出的氢氧同位素含量更加精确，从而更准确的示踪水循环的来源。
优选地，所述导管上设置有导管阀门，所述导管阀门输入端与所述控制电路输出端连接。
导管上设置有导管阀门，使用者可以远程控制阀门的开合，并且在及时关闭阀门后能够减少瓶内雨水的蒸发。
优选地，还包括冷却组件，所述冷却组件包括安装在箱体内侧的冷却剂放置瓶，所述冷却剂放置瓶内放置有冷却剂，所述冷却剂放置瓶口设置有冷却瓶阀门，所述冷却瓶阀门输入端与所述控制电路输出端相连，所述箱体底部还盛放有用于与冷却剂混合的水。
使用者可以通过控制电路控制冷却剂阀门的开关，下雨时，使用者可以优先开启冷却剂，冷却剂与箱体内部的水混合形成冷却液，使收集瓶浸泡在冷却液中，相比于现有技术中使用乒乓球对漏斗进行简单的覆盖或者在漏斗与下方收集瓶之间的导管中增加防蒸发翻板等的方式，冷却液冷却效果好，能够很好的减少收集雨水时雨水的蒸发。
优选地，还包括雨量感应器，所述雨量感应器安装在所述箱体外侧，所述雨量感应器输出端与所述控制电路输入端相连。
雨量感应器安装在箱体外侧，下雨时，雨量感应器将会将下雨的信息通过控制电路，再通过无线通讯电路将信号发送给用户，使用户及时发现，从而控制装置进行冷却剂释放以及雨水的收集。
优选地，所述漏斗穿过所述箱体与所述收集瓶之间通过导管连接，所述漏斗上设置有过滤网。用于过滤雨水中含有的杂质成分。
优选地，所述漏斗内侧底部安装有一球形阻挡件。能够进一步减少雨水的蒸发。
优选地，所述收集组件设置有三个收集瓶，每个所述收集瓶与漏斗底部均设置有单独的导管与导管阀门。
设置三个收集瓶，用于收集不同时期的雨水，不同时期雨水的来源可能会发生变化，此时针对雨水前期、中期以及后期雨水进行收集，可以对不同时间段的雨水进行分析。
优选地，所述收集瓶底部设置有称重装置，所述称重装置输出端与所述控制电路输入端相连。
优选地，所述漏斗底部还设置有出水管，所述出水管上设置有出水阀门，所述出水阀门输入端与所述控制电路输出端相连。
优选地，所述远程控制装置还包括分馏系数计算模块，所述分馏系数计算模块输入端与所述无线信号输出端相连，所述分馏系数计算模块采用下列公式计算分馏系数，平衡分馏系数公式为，
18O公式为：
Figure BDA0003049417670000041
2H公式为：
Figure BDA0003049417670000042
动力学分馏系数公式为，
18O公式为：
δe＝5.10×10-4u4-1.61×10-2u3+1.86×10-1u2-1.01u+7.82
2H公式为：
δe＝5.78×10-4u4-1.82×10-2u3+2.11×10-1u2-1.14u+8.86
其中，a是平衡分馏系数，T为蒸发时的温度；δe为动力学分馏系数，u为风速。
有益效果：
采用本发明技术方案产生的有益效果如下：
(1)通过收集瓶与漏斗收集雨水，通过设置在箱体外侧的温度监测仪和风速监测仪用于测试下雨时天气的温度和风速，再通过无线通讯电路将数据传回使用者方，使用者从而根据相关的测算公式结合收集到的数据进行测算，还原雨水样本初始的氢氧同位素含量，测定出的氢氧同位素含量更加精确，从而更准确的示踪水循环的来源。
(2)导管上设置有导管阀门，使用者可以远程控制阀门的开合，并且在及时关闭阀门后能够减少瓶内雨水的蒸发。
(3)使用者可以通过控制电路控制冷却剂阀门的开关，下雨时，使用者可以优先开启冷却剂，冷却剂与箱体内部的水混合形成冷却液，使收集瓶浸泡在冷却液中，相比于现有技术中使用乒乓球对漏斗进行简单的覆盖或者在漏斗与下方收集瓶之间的导管中增加防蒸发翻板等的方式，冷却液冷却效果好，能够很好的减少收集雨水时雨水的蒸发。
(4)雨量感应器安装在箱体外侧，下雨时，雨量感应器将会将下雨的信息通过控制电路，再通过无线通讯电路将信号发送给用户，使用户及时发现，从而控制装置进行冷却剂释放以及雨水的收集。
(5)设置三个收集瓶，用于收集不同时期的雨水，不同时期雨水的来源可能会发生变化，此时针对雨水前期、中期以及后期雨水进行收集，可以对不同时间段的雨水进行分析。
(6)本装置通过在漏斗上设置过滤网，减少雨水中含有的杂质成分，并且设置球形阻挡件以及冷却剂用于减少雨水的蒸发，有效减少分馏作用对氢氧同位素浓度的影响，减少蒸发效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明较佳之降雨收集装置示意图一；
图2为本发明较佳之控制电路示意图；
图3为本发明较佳之降雨收集装置示意图二。
图中：1、箱体；2、漏斗；3、收集瓶；4、冷却剂放置瓶；5、远程控制装置；6、出水管；7、温度监测仪；8、风速监测仪；9、雨量感应器；21、过滤网；22、球形阻挡件；31、导管阀门；32、导管；41、冷却瓶阀门；61、出水阀门。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，包括箱体1，箱体1内部设置有收集组件以及远程控制装置5，箱体1外侧设置有温度监测仪7以及风速监测仪8；收集组件包括收集瓶3与漏斗2，收集瓶3与漏斗2之间通过导管32连接；远程控制装置5包括控制电路以及无线通讯电路，温度监测仪7输出端与控制电路输入端相连，风速监测仪8输出端与控制电路输入端相连；无线通讯电路的无线信号输出或输入端与控制电路的无线信号输入或输出端连接。
通过收集瓶3与漏斗2收集雨水，通过设置在箱体1外侧的温度监测仪7和风速监测仪8用于测试下雨时天气的温度和风速，再通过无线通讯电路将数据传回使用者方，使用者从而根据相关的测算公式结合收集到的数据进行测算，还原雨水样本初始的氢氧同位素含量，测定出的氢氧同位素含量更加精确，从而更准确的示踪水循环的来源。
作为一种优选的实施方式，导管32上设置有导管31阀门31，导管阀门31输入端与控制电路输出端连接。
导管32上设置有导管阀门31，使用者可以远程控制阀门的开合，并且在及时关闭阀门后能够减少瓶内雨水的蒸发。
作为一种优选的实施方式，还包括冷却组件，冷却组件包括安装在箱体1内侧的冷却剂放置瓶4，冷却剂放置瓶4内放置有冷却剂，冷却剂放置瓶4口设置有冷却瓶阀门41，冷却瓶阀门41输入端与控制电路输出端相连，箱体1底部还盛放有用于与冷却剂混合的水。
使用者可以通过控制电路控制冷却剂阀门的开关，下雨时，使用者可以优先开启冷却剂，冷却剂与箱体1内部的水混合形成冷却液，使收集瓶3浸泡在冷却液中，相比于现有技术中使用乒乓球对漏斗2进行简单的覆盖或者在漏斗2与下方收集瓶3之间的导管32中增加防蒸发翻板等的方式，冷却液冷却效果好，能够很好的减少收集雨水时雨水的蒸发。
作为一种优选的实施方式，还包括雨量感应器9，雨量感应器9安装在箱体1外侧，雨量感应器9输出端与控制电路输入端相连。
雨量感应器9安装在箱体1外侧，下雨时，雨量感应器9将会将下雨的信息通过控制电路，再通过无线通讯电路将信号发送给用户，使用户及时发现，从而控制装置进行冷却剂释放以及雨水的收集。
作为一种优选的实施方式，漏斗2穿过箱体1与收集瓶3之间通过导管32连接，漏斗2上设置有过滤网21。用于过滤雨水中含有的杂质成分。
作为一种优选的实施方式，漏斗2内侧底部安装有一球形阻挡件22。能够进一步减少雨水的蒸发。
作为一种优选的实施方式，所述箱体1外侧包裹防晒膜。能够减少箱体1热量的吸收。
作为一种优选的实施方式，收集组件设置有三个收集瓶3，每个收集瓶3与漏斗2底部均设置有单独的导管32与导管阀门31。
设置三个收集瓶3，用于收集不同时期的雨水，不同时期雨水的来源可能会发生变化，此时针对雨水前期、中期以及后期雨水进行收集，可以对不同时间段的雨水进行分析。
作为一种优选的实施方式，收集瓶3底部设置有称重装置，称重装置输出端与控制电路输入端相连。
作为一种优选的实施方式，漏斗2底部还设置有出水管6，出水管6上设置有出水阀门61，出水阀门61输入端与控制电路输出端相连。
作为一种优选的实施方式，远程控制装置5还包括分馏系数计算模块，分馏系数计算模块输入端与无线信号输出端相连，分馏系数计算模块采用下列公式计算分馏系数，平衡分馏系数公式为，
18O公式为：
Figure BDA0003049417670000081
2H公式为：
Figure BDA0003049417670000082
动力学分馏系数公式为，
18O公式为：
δe＝5.10×10-4u4-1.61×10-2u3+1.86×10-1u2-1.01u+7.82
2H公式为：
δe＝5.78×10-4u4-1.82×10-2u3+2.11×10-1u2-1.14u+8.86
其中，a是平衡分馏系数，T为蒸发时的温度；δe为动力学分馏系数，u为风速。
实施例1
一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，包括箱体1，箱体1外侧包裹防晒膜。箱体1内部设置有收集组件以及远程控制装置5，箱体1外侧还设置有温度监测仪7以及风速监测仪8；收集组件包括收集瓶3与漏斗2，漏斗2穿过箱体1，一端暴露在箱体1外部，另一端与收集瓶3通过导管32连接，漏斗2上远离收集瓶3的一端开口设置有过滤网21，漏斗2内侧底部还安装有一乒乓球。远程控制装置5包括控制电路以及无线通讯电路，温度监测仪7输出端与控制电路输入端相连，风速监测仪8输出端与控制电路输入端相连；无线通讯电路的无线信号输出或输入端与控制电路的无线信号输入或输出端连接。导管32上还设置有导管阀门31，导管阀门31输入端与控制电路输出端连接。
本实施例中还包括冷却组件，冷却组件包括安装在箱体1内侧的冷却剂放置瓶4，冷却剂放置瓶4内放置有冷却剂，冷却剂放置瓶4口设置有冷却瓶阀门41，冷却瓶阀门41输入端与控制电路输出端相连，箱体1底部还盛放有用于与冷却剂混合的水。还包括雨量感应器9，雨量感应器9安装在箱体1外侧，雨量感应器9输出端与控制电路输入端相连。
本实施例中，收集组件设置有三个收集瓶3，每个收集瓶3与漏斗2底部均设置有单独的导管32与导管阀门31。收集瓶3底部还设置有称重装置，称重装置输出端与控制电路输入端相连。漏斗2底部还设置有出水管6，出水管6上设置有出水阀门61，出水阀门61输入端与控制电路输出端相连。
远程控制装置5还包括分馏系数计算模块，分馏系数计算模块输入端与无线信号输出端相连，分馏系数计算模块采用下列公式计算分馏系数，平衡分馏系数公式为，
18O公式为：
Figure BDA0003049417670000091
2H公式为：
Figure BDA0003049417670000101
动力学分馏系数公式为，
18O公式为：
δe＝5.10×10-4u4-1.61×10-2u3+1.86×10-1u2-1.01u+7.82
2H公式为：
δe＝5.78×10-4u4-1.82×10-2u3+2.11×10-1u2-1.14u+8.86
其中，a是平衡分馏系数，T为蒸发时的温度；δe为动力学分馏系数，u为风速。
工作原理：
下雨时，设置在箱体1外侧的雨量感应器9会通过远程控制装置5将信号发送到用户端，提醒用户，用户在接收到下雨信息后，可以控制冷却剂放置瓶4开启，释放冷却剂，冷却剂将与箱体1底部的水混合形成冷却液，为收集的雨水提供一个温度较低的存放环境，减少雨水蒸发，之后，用户可以打开与第一个收集瓶3连接的导管阀门31，进行前期雨水收集，具体收集时间由用户根据实际需求把握；之后用户可以关闭与与第一个收集瓶3连接的导管阀门31，打开与第二个收集瓶3连接的导管阀门31，用于收集中期雨水；同样的步骤进行后期雨水收集；当收集完成后，可以打开出水阀，将不需要的雨水排出；在收集过程中，温度监测仪7与风速监测仪8以及称重装置还将通过远程控制装置5将数据发送到用户端，进行分馏系数计算，最终还原雨水样本初始的氢氧同位素含量。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，包括箱体，其特征在于，所述箱体内部设置有收集组件以及远程控制装置，所述箱体外侧设置有温度监测仪以及风速监测仪；所述收集组件包括收集瓶与漏斗，收集瓶与漏斗之间通过导管连接；所述远程控制装置包括控制电路以及无线通讯电路，所述温度监测仪输出端与控制电路输入端相连，所述风速监测仪输出端与控制电路输入端相连；无线通讯电路的无线信号输出或输入端与控制电路的无线信号输入或输出端连接；所述远程控制装置还包括分馏系数计算模块，所述分馏系数计算模块输入端与所述无线信号输出端相连，所述分馏系数计算模块采用下列公式计算分馏系数，平衡分馏系数公式为，
18O公式为：
Figure FDA0003554457720000011
2H公式为：
Figure FDA0003554457720000012
动力学分馏系数公式为，
18O公式为：
δe＝5.10×10-4u4-1.61×10-2u3+1.86×10-1u2-1.01u+7.82
2H公式为：
δe＝5.78×10-4u4-1.82×10-2u3+2.11×10-1u2-1.14u+8.86
其中，a是平衡分馏系数，T为蒸发时的温度；δe为动力学分馏系数，u为风速。
2.根据权利要求1所述的一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，其特征在于，所述导管上设置有导管阀门，所述导管阀门输入端与所述控制电路输出端连接。
3.根据权利要求1所述的一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，其特征在于，还包括冷却组件，所述冷却组件包括安装在箱体内侧的冷却剂放置瓶，所述冷却剂放置瓶内放置有冷却剂，所述冷却剂放置瓶口设置有冷却瓶阀门，所述冷却瓶阀门输入端与所述控制电路输出端相连，所述箱体底部还盛放有用于与冷却剂混合的水。
4.根据权利要求1所述的一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，其特征在于，还包括雨量感应器，所述雨量感应器安装在所述箱体外侧，所述雨量感应器输出端与所述控制电路输入端相连。
5.根据权利要求1所述的一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，其特征在于，所述漏斗穿过所述箱体与所述收集瓶之间通过导管连接，所述漏斗上设置有过滤网。
6.根据权利要求5所述的一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，其特征在于，所述漏斗内侧底部安装有一球形阻挡件。
7.根据权利要求2所述的一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，其特征在于，所述收集组件设置有三个收集瓶，每个所述收集瓶与漏斗底部均设置有单独的导管与导管阀门。
8.根据权利要求1所述的一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，其特征在于，所述收集瓶底部设置有称重装置，所述称重装置输出端与所述控制电路输入端相连。
9.根据权利要求1所述的一种远程控制测定降雨氢氧同位素的降雨收集装置，其特征在于，所述漏斗底部还设置有出水管，所述出水管上设置有出水阀门，所述出水阀门输入端与所述控制电路输出端相连。
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