CN113447318A - 一种便携式水体取样器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种便携式水体取样器及其使用方法，包括浮体，浮体上设置有驱动浮体移动的驱动装置；浮体上表面连接有架体，架体为矩形框架结构；架体侧壁安装有多个微型水泵；浮体表面可拆卸连接有多个水样采集袋；微型水泵的出水口通过连接管与水样采集袋相连通；架体上还安装有多个弹簧管，弹簧管具有两个管口，分别为第一管口和第二管口，其中第二管口与微型水泵的进水口相连通；第一管口安装有铅坠；弹簧管一端连接在架体上；弹簧管的内部穿设有绳索，绳索的一端与架体固定连接；另一端贯穿弹簧管缠绕连接在绕绳轮上；绕绳轮连接有步进电机；还包括控制器以及供电的电源。本装置体积小巧、设计巧妙，便于工作人员携带和操控。

Description

一种便携式水体取样器及其使用方法

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种便携式水体取样器及其使用方法。

背景技术

对江、河、水库、湖泊、海洋等地表水和地下水中的污染因子进行经常性的监测，以掌握水质现状及期变化趋势，对生产、生活等污水排放源排放的污水进行监视性监测，对水环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故原因、危害及制定对策提供依据，为开展水环境质量评价和预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和技术手段，所以在实际生活中，水质取样设备起到十分重要的作用。目前，现有技术出现了各种各样的水体取样器，经查询相关资料，比如，公告号为CN210893786U的专利公开了一种水利工程水质检测用取样装置，上述专利在对水质取样时，通过第一开关打开电机工作，电机带动收卷筒转动，再通过配重块的配合，将绳索与软管下降至水流内，通过第二开关打开水泵工作，将水吸取至水箱的内腔进行取样，可以根据使用者需要的深度，对绳索的长度进行收放，便于使用者对不同深度的水流进行取样。

上述装置在使用时存在如下问题：(1)装置采用车架型，整体体积较大，不方便携带，对于多点取样时，还需要来回移动车架，比较笨重，费时费力且具有侧翻的风险；且因为是车架样式，对于远离岸边的取样点，比如靠近湖中心的位置，此装置无法使用，使用条件易受限；(2)软管一端与泵相连，另一端与绳索相连，由于软管无法盘起来，呈耷拉状，使得整个装置使用不便，也不便于收纳整理，占用空间较大；(3)该装置采用水箱储存水样，一次只能取一个地点水样，每次取完水样时都需要将水箱中的水样排出到其它容器中，才能进行第二次取样，否则会导致水样交叉污染，所以导致该装置取样效率低，影响整体工作效率；(4)装置中配置有配重块，由于软管无法盘起来，呈耷拉状，在软管一端随着配重块进入水中过程中，随着软管耷拉程度的变化，软管会对配重块有一定的偏移作用力，要想配重块在指定取样点进入水中后不偏移，就需要配置比较重的配重块，否则可能会被软管拉偏，而配置比较重的配重块就需要车架后端配置相适配的重量以便使车架保持平衡防止倾翻，所以使得整机重量很大，比较笨重。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种便携式水体取样器及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本技术方案提出了一种便携式水体取样器，包括浮体，所述浮体上设置有驱动浮体移动的驱动装置；所述浮体内部具有贯通的通腔，整体呈环形状；所述浮体上表面连接有架体，所述架体为矩形框架结构；所述架体侧壁安装有多个微型水泵；所述浮体表面可拆卸连接有多个水样采集袋；所述微型水泵的出水口通过连接管与水样采集袋相连通；所述架体上还安装有多个弹簧管，所述弹簧管具有两个管口，分别为第一管口和第二管口，其中第二管口与微型水泵的进水口相连通；第一管口竖向朝下设置，且第一管口安装有铅坠；所述弹簧管一端固定连接在架体内壁上；所述弹簧管的内部穿设有绳索，绳索的一端与所述架体内壁固定连接；另一端贯穿弹簧管缠绕连接在绕绳轮上；所述绕绳轮连接有步进电机，所述步进电机连接在架体内壁上；还包括控制器，所述控制器分别与所述驱动装置、微型水泵、步进电机控制连接；所述架体上安装有电源，所述电源与所述驱动装置、微型水泵、步进电机、控制器电性连接。

所述驱动装置包括马达，所述马达安装在所述架体的底部，所述浮体底部沿周向开设有凹槽，所述凹槽中设置有转轴，所述转轴转动连接在支撑座上，所述支撑座与架体或浮体相连；所述转轴上连接有螺旋桨；所述马达连接有主动伞齿轮，所述转轴连接有从动伞齿轮，所述主动伞齿轮与所述从动伞齿轮相啮合。

所述水样采集袋通过魔术贴与所述浮体可拆卸连接。

所述架体设置在所述浮体的上方，所述架体的四角处连接有底座，所述底座与所述浮体相连。

所述架体开设有多个安装槽，所述安装槽中装配有电源；所述安装槽顶部配合设置有透明顶盖。

所述第一管口处安装有过滤罩。

本发明还提出了一种便携式水体取样器的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：使用时，将浮体放入水域中，控制驱动装置将浮体移动到取样点；

步骤二：达到取样点后，启动其中一台步进电机，步进电机带动绕绳轮转动，绳索松开，在铅坠重力作用下，铅坠带动第一管口沿绳索滑动；随着步进电机的不断转动，第一管口不断沿着绳索下滑，弹簧管被拉伸；当到达指定水深位置时，控制步进电机停止转动；

步骤三：启动微型水泵，微型水泵将水样抽吸到水样采集袋中进行储存；取样完成后，关闭微型水泵；

步骤四：控制步进电机反转，使得绳索缠绕至绕绳轮上，随着绳索的缠绕，第一管口在绳索的作用力下被提升，弹簧管逐渐恢复原状，被收纳起来；

步骤五：重复上述步骤，将浮体移动至下一取样地点，完成下一取样点的取样工作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本装置体积小巧、结构简单，摒弃了传统取样装置的车架式结构，采用浮体结构，便于工作人员携带和操控；不仅适用于岸边，对于距离岸边较远的区域也能方便到达，适用范围广，可实现不同环境不同水体不同取样点的取样要求；本装置中可配置多台微型水泵和水样采集袋，同一取样地点可实现多组取样，或者在不同地点完成不同水样的取样工作，保证采集的样品单独分开存放，不会交叉感染，保证取样数据的真实性、可靠性和准确性，同时提高了工作效率。

2.本装置采用弹簧管、绳索、铅坠、步进电机的结构形式，且绳索采用从弹簧管内部穿过的形式，首先，弹簧管配合铅坠，利用绳索可带动弹簧管第一管口的上下移动，通过控制步进电机可实现弹簧管第一管口移动到指定位置，实现定深取样；其次，绳索内穿弹簧管的设置方式还可以起到导向和收纳的作用，在铅坠下移过程中，铅坠会带动弹簧管沿着绳索进行相对滑动，绳索从绕绳轮松开的距离决定了弹簧管的拉伸距离，所以说，绳索可以对弹簧的拉长起到导向作用，并且使得弹簧管的第一管口在铅坠重力作用下能够始终朝下，便于控制第一管口的状态；另外，当取样完成后，绳索不仅起到导向作用，还起到收纳作用，由于绳索从弹簧管内部穿过，当绳索被缠绕时，被拉长的弹簧管的第一管口会被提升，随着绳索的不断缠绕，拉长的弹簧管逐渐恢复原收纳状态；绳索穿心式的设置，使得在提起过程中，自动恢复原收纳状态，结构新型、设计巧妙，在实现定深取样的同时还可以自动完成收纳整理，非常的方便。

3.本装置中的架体采用矩形框架结构，架体内部的空腔用于放置多个并排的弹簧管，架体开设有安装槽，用于安装电源供电；架体的侧壁用于安装微型水泵，架体的一侧内壁用于安装步进电机，使得整个结构非常紧凑，充分利用架体的结构形式，充分利用空间，布局合理，简洁美观，符合市场推广需求。

4.本装置利用水样采集袋进行水样的储存，摒弃传统的水箱结构，水样采集袋可通过魔术贴可拆卸安装在浮体上，便于更换和安装，当其中一取样点取样完成后，只需更换新的水样采集袋就可快速投入到下一取样点开展工作，无需再将水样排入其它容器中存储，简化了步骤，大大提高了工作效率。

5.本装置中浮体采用环形结构、架体采用矩形框架结构，一方面可以减轻整体重量，另一方面，也方便弹簧管的第一管口穿过架体内部以及浮体内部进入到水体中；浮体在移动过程中可将水面的一些大块垃圾等漂浮物推开，尽量保证浮体内部的水面上没有垃圾，减小弹簧管被堵塞或者由于垃圾阻挡无法准确入水的概率；另外，弹簧管的第一管口还设置有过滤罩，配合过滤罩可以更好的实现防堵目的，延长整个装置正常使用的周期。

6.本装置采用绳索内穿弹簧管的结构形式，弹簧管重量轻，便于拉长，需要配置的铅坠无需很重，使得整机重量轻，非常轻便，即使用于取深水的水样，利用弹簧管的拉伸性也可以非常方便的实现，解决现有技术中深水取样需要配置相当长的进水管而带来的重量大的问题。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明另一角度下的结构示意图。

图3是本发明俯视图(省略支撑座、过滤罩以及铅坠)。

图4是本发明中过滤罩结构示意图。

图5是本发明中驱动装置局部放大图。

附图标记说明:

1浮体；2架体；3底座；4水样采集袋；5微型水泵；6连接管；7弹簧管；8步进电机；9绕绳轮；10绳索；11安装槽；12凹槽；13马达；14主动伞齿轮；15从动伞齿轮；16转轴；17支撑座；18过滤罩。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-5所示，本实施例提出了一种便携式水体取样器，包括浮体1，浮体1上设置有驱动浮体1移动的驱动装置；浮体1内部具有贯通的通腔，整体呈环形状，类似于泳圈样式。

浮体1上表面连接有架体2，架体2为矩形框架结构，架体2设置在浮体1的上方，架体2的四角处连接有底座3，底座3与所述浮体1相连。架体2侧壁安装有多个微型水泵5，在本实施例中微型水泵5可设置有3台，分别安装在架体2的三面侧壁上；浮体1表面可拆卸连接有多个水样采集袋4；微型水泵5的出水口通过连接管6与水样采集袋4相连通；架体2上还安装有多个弹簧管7，相应的，弹簧管7的数量为3根，弹簧管7为PU弹簧管，弹簧管7设置在架体2内部空腔处；弹簧管7具有两个管口，分别为第一管口和第二管口，其中第二管口与微型水泵5的进水口相连通；第一管口竖向朝下设置，且第一管口处安装有铅坠(图中未示出)。

弹簧管7一端固定连接在架体2内壁上；弹簧管7的内部穿设有绳索10，绳索10的一端与架体2内壁固定连接，绳索10另一端贯穿弹簧管7缠绕连接在绕绳轮9上；绕绳轮9连接有步进电机8，步进电机8连接在架体2内壁上。

驱动装置包括马达13，马达13安装在架体2的底部，浮体1底部沿周向开设有凹槽12，凹槽12中设置有转轴16，转轴16转动连接在支撑座17上，支撑座17与架体2或浮体1相连；转轴16上连接有螺旋桨；马达13连接有主动伞齿轮14，转轴16连接有从动伞齿轮15，主动伞齿轮14与从动伞齿轮15相啮合。

需要说明的是，还可以在凹槽12处安装过滤网，防止垃圾缠绕在螺旋桨上。

整个还包括控制器，控制器分别与驱动装置、微型水泵5、步进电机8控制连接；架体2上安装有电源，所述电源与驱动装置、微型水泵5、步进电机8、控制器电性连接。控制器与马达13控制连接，从而实现浮体1在水面的移动。控制器可连接有无线通讯模块，无线通讯模块为WIFI模块、蓝牙模块、4G模块、LORA模块等无线网络中的一种。控制器通过无线通讯模块与远程控制终端之间建立无线通讯连接，在使用时，工作人员通过控制远程控制终端就可实现远程操控。

为了便于更换水样采集袋4，水样采集袋4通过魔术贴与浮体1可拆卸连接，具体设置为，水样采集袋4表面粘接有魔术贴子面，浮体1表面粘接有魔术贴母面。水样采集袋采用无菌水样采集袋，使得采集的水样直接进入到水样采集袋中进行储存，保证水样的真实性和可靠性。本装置利用水样采集袋4进行水样的储存，摒弃传统的水箱结构，水样采集袋4可通过魔术贴可拆卸安装在浮体1上，便于更换和安装，当其中一取样点取样完成后，只需更换新的水样采集袋4就可快速投入到下一取样点开展工作，无需再将水样排入其它容器中存储，简化了步骤，减小了水样被污染的可能性，大大提高了工作效率。

架体2开设有多个安装槽11，安装槽11中装配有电源；安装槽11顶部配合设置有透明顶盖，将电源隐藏至安装槽11中，可以更好的固定安装电源；透明顶盖的设置，起到一定的防护作用。

为了防止堵塞，第一管口处安装有过滤罩18，铅坠也可安装在过滤罩18上。本装置中为了方便安装，可直接采用过滤罩式铅坠，过滤罩式铅坠既能起到过滤作用又能起到增重作用。

需要说明的是：

本装置中的架体2采用矩形框架结构，架体2内部的空腔用于放置多个并排的弹簧管7，架体2开设有安装槽11，用于安装电源供电；架体2的侧壁用于安装微型水泵5，架体2的一侧内壁用于安装步进电机8，使得整个结构非常紧凑，充分利用架体2的结构形式，充分利用空间，布局合理，简洁美观，符合市场推广需求。

本装置中浮体1采用环形结构、架体2采用矩形框架结构，一方面可以减轻整体重量，另一方面，也方便弹簧管7的第一管口穿过架体2内部以及浮体1内部进入到水体中；浮体1在移动过程中可将水面的一些大块垃圾等漂浮物推开，尽量保证浮体1内部的水面上没有垃圾，减小弹簧管7被堵塞或者由于垃圾阻挡无法准确入水的概率；另外，弹簧管7的第一管口还设置有过滤罩18，配合过滤罩18可以更好的实现防堵目的，延长整个装置正常使用的周期。

本发明还提出了一种便携式水体取样器的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：使用时，将浮体1放入水域中，控制驱动装置将浮体1移动到取样点；

步骤二：达到取样点后，启动其中一台步进电机8，步进电机8带动绕绳轮9转动，绳索10松开，在铅坠重力作用下，铅坠带动第一管口沿绳索10滑动；随着步进电机8的不断转动，第一管口不断沿着绳索10下滑，弹簧管7被拉伸；当到达指定水深位置时，控制步进电机8停止转动；

步骤三：启动微型水泵5，微型水泵5将水样抽吸到水样采集袋4中进行储存；取样完成后，关闭微型水泵5；

步骤四：控制步进电机8反转，使得绳索10缠绕至绕绳轮9上，随着绳索10的缠绕，第一管口在绳索10的作用力下被提升，弹簧管7逐渐恢复原状，被收纳起来；

步骤五：重复上述步骤，将浮体1移动至下一取样地点，完成下一取样点的取样工作。

从以上所述可以看出，本装置采用弹簧管7、绳索10、铅坠、步进电机8的结构形式，且绳索10采用从弹簧管7内部穿过的形式，首先，弹簧管7配合铅坠，利用绳索10可带动弹簧管7第一管口的上下移动，通过控制步进电机8可实现弹簧管7第一管口移动到指定位置，实现定深取样；其次，绳索10内穿弹簧管7的设置方式还可以起到导向和收纳的作用，在铅坠下移过程中，铅坠会带动弹簧管7沿着绳索10进行相对滑动，绳索10从绕绳轮9松开的距离决定了弹簧管7的拉伸距离，所以说，绳索10可以对弹簧的拉长起到导向作用，并且使得弹簧管7的第一管口在铅坠重力作用下能够始终朝下，便于控制第一管口的状态；另外，当取样完成后，绳索10不仅起到导向作用，还起到收纳作用，由于绳索10从弹簧管7内部穿过，当绳索10被缠绕时，被拉长的弹簧管7的第一管口会被提升，随着绳索10的不断缠绕，拉长的弹簧管7逐渐恢复原收纳状态，在提起的过程中，自动恢复原收纳状态，绳索10穿心式的设置，结构新型、设计巧妙，在实现定深取样的同时还可以自动完成收纳整理，非常的方便。

本装置采用绳索10内穿弹簧管7的结构形式，弹簧管7重量轻，便于拉长，需要配置的铅坠无需很重，使得整机重量轻，非常轻便，即使用于取深水的水样，利用弹簧管7的拉伸性也可以非常方便的实现，解决现有技术中深水取样需要配置相当长的进水管而带来的重量大的问题。

综上所述，本发明整体具有如下优点：本装置体积小巧、结构简单，摒弃了传统取样装置的车架式结构，整体结构在水中运行是比较平稳的，不存在侧翻的风险；采用浮体1结构，便于工作人员携带和操控；不仅适用于岸边，对于距离岸边较远的区域也能方便的到达，适用范围广，可实现不同环境不同水体不同取样点的取样要求；本装置中可配置多台微型水泵5和水样采集袋4，同一取样地点可实现多组取样，或者在不同地点完成不同水样的取样工作，保证采集的样品单独分开存放，不会交叉感染，保证取样数据的真实性和准确性，同时提高了工作效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种便携式水体取样器，包括浮体，所述浮体上设置有驱动浮体移动的驱动装置；其特征在于，所述浮体内部具有贯通的通腔，整体呈环形状；所述浮体上表面连接有架体，所述架体为矩形框架结构；所述架体侧壁安装有多个微型水泵；所述浮体表面可拆卸连接有多个水样采集袋；所述微型水泵的出水口通过连接管与水样采集袋相连通；所述架体上还安装有多个弹簧管，所述弹簧管具有两个管口，分别为第一管口和第二管口，其中第二管口与微型水泵的进水口相连通；第一管口竖向朝下设置，且第一管口安装有铅坠；所述弹簧管一端固定连接在架体内壁上；所述弹簧管的内部穿设有绳索，绳索的一端与所述架体内壁固定连接；另一端贯穿弹簧管缠绕连接在绕绳轮上；所述绕绳轮连接有步进电机，所述步进电机连接在架体内壁上；还包括控制器，所述控制器分别与所述驱动装置、微型水泵、步进电机控制连接；所述架体上安装有电源，所述电源与所述驱动装置、微型水泵、步进电机、控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携式水体取样器，其特征在于，所述驱动装置包括马达，所述马达安装在所述架体的底部，所述浮体底部沿周向开设有凹槽，所述凹槽中设置有转轴，所述转轴转动连接在支撑座上，所述支撑座与架体或浮体相连；所述转轴上连接有螺旋桨；所述马达连接有主动伞齿轮，所述转轴连接有从动伞齿轮，所述主动伞齿轮与所述从动伞齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种便携式水体取样器，其特征在于，所述水样采集袋通过魔术贴与所述浮体可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种便携式水体取样器，其特征在于，所述架体设置在所述浮体的上方，所述架体的四角处连接有底座，所述底座与所述浮体相连。

5.根据权利要求1所述的一种便携式水体取样器，其特征在于，所述架体开设有多个安装槽，所述安装槽中装配有电源；所述安装槽顶部配合设置有透明顶盖。

6.根据权利要求1所述的一种便携式水体取样器，其特征在于，所述第一管口处安装有过滤罩。

7.一种便携式水体取样器的使用方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的一种便携式水体取样器，包括如下步骤：

步骤一：使用时，将浮体放入水域中，控制驱动装置将浮体移动到取样点；

步骤二：达到取样点后，启动其中一台步进电机，步进电机带动绕绳轮转动，绳索松开，在铅坠重力作用下，铅坠带动第一管口沿绳索滑动；随着步进电机的不断转动，第一管口不断沿着绳索下滑，弹簧管被拉伸；当到达指定水深位置时，控制步进电机停止转动；

步骤三：启动微型水泵，微型水泵将水样抽吸到水样采集袋中进行储存；取样完成后，关闭微型水泵；

步骤四：控制步进电机反转，使得绳索缠绕至绕绳轮上，随着绳索的缠绕，第一管口在绳索的作用力下被提升，弹簧管逐渐恢复原状，被收纳起来；

步骤五：重复上述步骤，将浮体移动至下一取样地点，完成下一取样点的取样工作。

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