CN113475468B - 一种适用于海洋浮游生物的收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于海洋浮游生物的收集装置，包括收集机构、设置在收集机构上方的浮体、设置在收集机构下方的下沉机构以及控制器，收集机构包括收集箱和设置在收集箱内的过滤构件，收集箱上端设置有开合构件，下沉机构包括设置在收集箱下端固定配重块、设置在固定配重块下方的释放构件以及带有悬挂绳的下沉配重块。本发明结构简单，使用方便；通过收集机构上方的浮体提供浮力、下方的下沉机构提供下沉的重力，控制器通过接收到的深度传感器的信号控制下沉机构的释放构件释放下沉配重块，使收集机构的上浮，同时控制器控制开合构件的开合，从而控制收集机构对浮游生物进行收集，能够精准地在预定的采集深度区间内对浮游生物进行过滤和收集。

Description

一种适用于海洋浮游生物的收集装置

技术领域

本发明属于生物采集技术领域，涉及一种浮游生物收集装置，具体涉及一种适用于海洋浮游生物的收集装置。

背景技术

浮游生物是海洋环境中的重要组成部分，具有生长周期短，对环境变化较敏感，可以直接观察鉴定等优点；研究浮游生物种群数量、优势种、时空分布等是海洋生态环境评估的重要内容。浮游生物样品采集是研究的基础，采集浮游生物样品的主要工具是浮游生物网(即浮游生物收集装置)，在海洋浮游生物的各项研究中应用广泛。

目前，采集在30m以内浅海域的浮游生物一般使用浅水I型浮游生物网、浅水II型浮游生物网和浅水III型浮游生物网，在采样时，放网绳长需根据水深和网绳倾角现场计算，影响采集效率，且放网水深精确度较低，容易出现人为误差，影响后续浮游生物密度和生物量计算的准确性；而采集在30m以下海域的浮游生物一般使用遥控水下机器人或载人潜器，采集成本相当昂高，并没有得到广泛地应用，况且，现有采集浮游生物网都是采集预定深度以上的所有浮游生物，不能分层采集，导致研究人员不能具体了解一定深度区间，如水下 50米至40米、水下110米至80米的浮游生物种群情况，从而影响海洋生态环境评估的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于海洋浮游生物的收集装置，通过收集机构上方的浮体提供浮力、下方的下沉机构提供下沉的重力，控制器通过接收到的深度传感器的信号来控制下沉机构的释放构件释放下沉配重块，使收集机构的上浮，同时控制器控制开合构件的开合，从而控制收集机构对设定水下深度区间内的浮游生物进行收集，解决了现有浮游生物收集装置难以在预定的采集深度区间内对浮游生物进行收集以及采集成本高昂等问题。

本发明所采用的技术方案：

一种适用于海洋浮游生物的收集装置，包括收集机构、设置在收集机构上方的浮体、设置在收集机构下方的下沉机构以及控制器，由收集机构上方的浮体提供浮力、收集机构下方的下沉机构提供下沉的重力，使收集机构能够竖立在海水中下沉和上浮，确保收集浮游生物的准确性；

所述收集机构，包括收集箱、设置在收集箱内的过滤构件以及设置在收集箱上的电源，收集箱上端设置有进水口，进水口处设置有开合构件，通过开合构件的开合状态来控制水体的流入，开合构件下方设置有阻隔滤板，用于阻止水母或鱼类等直径较大的杂质进入收集箱；收集箱的侧壁上设置有取样开口，用于拿取过滤构件内收集的浮游生物，取样开口处设置有盖板，盖板上设置有固定构件，用于将盖板固定在取样开口上，从而封住取样开口，收集箱下端设置有出水口，出水口处设置有隔离滤板，也是用于阻止水母或鱼类等直径较大的杂质进入收集箱；过滤构件用于过滤海水中的浮游生物，以便进行收集；

所述下沉机构，包括设置在收集箱下端固定配重块、设置在固定配重块下方的释放构件以及带有悬挂绳的下沉配重块，用于增加负重使收集箱下沉，其中收集机构上方的浮体的浮力大于固定配重块与收集箱的总重力，但小于固定配重块与、收集箱和下沉配重块的总重力；所述释放构件包括壳体、铰接在壳体的底部金属挂钩以及设置壳体内且与金属挂钩的另一端连接的电磁铁，下沉配重块通过悬挂绳挂在金属挂钩上，当收集箱下沉深度达到设定深度时，控制器控制电磁铁使其断电，使电磁铁与金属挂钩的另一端分开，从而使下沉配重块脱离，下沉配重块脱离后的整个装置的浮力大于重力使得收集箱开始上浮，此时固定配重块仍提供向下的重力，使收集箱始终保持竖直状态。

所述控制器设置于收集箱上，包括控制芯片和深度传感器，控制芯片的输入端与深度传感器连接，控制芯片的输出端分别与开合构件和电磁铁的控制电路连接。当收集机构放入海水中时，由于总体的重力大于浮力，收集机构开始下沉，同时深度传感器实时测量深度并转化为信号传递给控制芯片；当收集机构下沉到达预定的采集深度下限阈值时，控制芯片控制释放构件的电磁铁使其断电，使电磁铁与金属挂钩分开，使下沉配重块脱离，此时收集机构与固定配重块的总重力小于浮力而开始上浮并且控制开合构件打开，使收集机构在上浮过程中海水从进水口进入收集箱内进行浮游生物收集，海水经过过滤构件的过滤后，从收集箱的出水口流出；当收集机构上浮至预定的采集深度上限阈值时，控制芯片控制开合构件关闭，海水停止进入进水口，收集箱不再进行浮游生物收集；之后收集机构继续上浮直至浮出水面，从而实现对设定水下深度区间内的浮游生物进行收集的目的。

进一步地，所述开合构件包括分别设置在收集箱两侧的固定套、滑动套接在固定套内的进水板、与进水板移动方向平行设置的导轨以及转动电机，进水板下方固定设置有移动杆，移动杆中部滑动设置在导轨上，移动杆下端转动连接有推拉杆，推拉杆另一端转动连接有转动杆，转动杆中部固定设置有转动齿轮，转动齿轮啮合有主动齿轮，所述转动电机的控制电路与控制芯片连接，转动电机的输出端与主动齿轮连接。在使用时，转动电机通过主动齿轮和转动齿轮带动转动杆缓慢转动，从而使转动杆推动或拉动推拉杆，再通过推拉杆带动移动杆在滑轨上滑动，在滑轨上滑动的移动杆带着套接在固定套内的进水板进行相向移动，从而实现开合构件的进水板开合的功能。

进一步地，所述过滤构件包括由上至下依次设置在收集箱内部的多个过滤网，所述多个过滤网的孔径由上至下依次减小，每个过滤网中部可拆卸设置有收集罐，收集罐底面设置有与其所在过滤网的孔径相对应的过滤板。当收集机构的开合机构打开时，海水从上至下依次经过多个过滤网，将不同大小的浮游生物依次进行过滤，同时浮游生物在海水的冲击下沿着过滤网的网面滑落到收集罐内，实现对浮游生物的过滤和收集。

进一步地，所述收集罐包括收集罐本体以及通过螺纹连接在收集罐本体上端的收集套筒，可将收集罐本体从收集套筒取下，便于拿取收集罐内的浮游生物样品，收集套筒的内表面与过滤网连接，使浮游生物沿着过滤网的网面流畅地滑落到收集罐内。

进一步地，还设置有牵引机构，所述牵引机构包括门型框、设置在门型框一侧的牵引电机以及设置在牵引框内部的转轴，牵引电机的输出端与转轴连接，转轴的中部固定有绕绳轮，绕绳轮上设置有牵引绳，牵引绳另一端与浮体连接。当收集机构下沉时，通过调节牵引电机的转速来控制其牵引绳的释放速度，从而控制收集机构的下潜速度，使其缓慢下潜；当释放构件释放下沉配重块后收集机构上浮至海面时再利用牵引电机收回牵引绳，从而收回收集机构，避免收集机构丢失大海中。

本发明的有益效果：

1、本发明结构简单，使用方便；

2、本发明通过收集机构上方的浮体提供浮力、下方的下沉机构提供下沉的重力，控制器通过接收到的深度传感器的信号控制下沉机构的释放构件释放下沉配重块，使收集机构的上浮，同时控制器控制开合构件的开合，从而控制收集机构对浮游生物进行收集，能够精准地在预定的采集深度区间内对浮游生物进行过滤和收集，精准地采集的浮游生物样品为研究浮游生物种群数量、优势种和时空分布等提供了研究基础；

3、本发明的过滤构件包括多个不同滤径的过滤网，每个过滤网中部可拆卸设置有收集罐，多个过滤网能够将不同大小的浮游生物依次进行过滤，实现对各粒径级浮游生物的分级过滤，并在海水冲击下被过滤的浮游生物沿着过滤网的网面滑落到收集罐内进行集中收集，实现对各粒径级浮游生物的收集，提高了分离和收集效率，同时多个不同滤径的过滤网间接加大了过滤面积，能够避免浮游生物集中在一个过滤网上造成堵塞，使海水流畅地流过多个不同滤径的过滤网，提高过滤效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的收集机构的结构示意图；

图3为本发明的下沉机构的结构示意图；

图4为本发明的开合构件的结构示意图；

图5为本发明的牵引机构的结构示意图。

图中：1、浮体；2、收集机构；3、下沉机构；4、盖板；5、收集箱；6、开合构件；7、深度传感器；8、阻隔滤板；9、控制器；10、一级过滤网；11、收集罐；12、二级过滤网；13、三级过滤网；14、隔离滤板；15、固定配重块； 16、释放构件；17、金属挂钩；18、下沉配重块；19、进水板；20、固定套；21、导轨；22、移动杆；23、推拉杆；24、主动齿轮；25、传动齿轮； 26、转动杆；27、门型框；28、牵引电机；29、转轴；30、绕绳轮；31、运输船船体。

具体实施方式

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发明。

如图1、2、3所示，本发明所提供的一种适用于海洋浮游生物的收集装置，包括收集机构2、设置在收集机构2上方的浮体1、设置在收集机构2下方的下沉机构3以及控制器9，浮体1为采用泡沫塑料制成的水滴状结构，且通过连接绳与收集箱5连接，能够减少在下沉或上浮过程所受到的阻力，采用泡沫塑料也能避免浮体1因水压的改变而发生形变，造成浮力的改变。由收集机构2上方的浮体1提供浮力、收集机构2下方的下沉机构3提供下沉的重力，使收集机构2能够竖立在海水中下沉和上浮，确保收集浮游生物的准确性。收集机构2 包括收集箱5、设置在收集箱5内的过滤构件以及设置在收集箱5上的电源，收集箱5上端设置有进水口，进水口处设置有开合构件6，通过开合构件6的开合状态来控制水体的流入，开合构件6下方设置有阻隔滤板8(滤径为112μm)，用于阻止水母或鱼类等直径较大的杂质进入收集箱5；收集箱5侧壁上设置有取样开口，用于拿取过滤构件内收集的浮游生物，取样开口处设置有盖板4，盖板 4上设置有固定构件，固定构件可以采用常规的锁铨、搭扣等可将盖板4固定在取样开口上的装置，用于封住取样开口，收集箱5下端设置有出水口，收集箱5 的出水口设计为倒锥形结构，能够将水流向四周排开，减少下沉时受到的阻力，同时提高下沉时的稳定性。倒锥形结构内设置有流量传感器以及用于存储流量传感器数据的存储模块，用于测量通过收集箱5的水的体积，为计算浮游生物的种群密度提供数据。出水口处设置有隔离滤板14(滤径为47μm-112μm)，也是用于阻止水母或鱼类等直径较大的杂质进入收集箱5。过滤构件包括由上至下依次设置在收集箱内部的多个过滤网，所述多个过滤网的孔径由上至下依次减小，具体地，过滤网的数量为三个，由上至下依次分为一级过滤网10(滤径为81μm)、二级过滤网12(滤径为64μm)和三级过滤网14(滤径为47μm)。每个过滤网中部可拆卸设置有收集罐11，收集罐11底面设置有与其所在过滤网的孔径相对应的过滤板，海水从上至下依次经过三个过滤网，将不同大小的浮游生物依次进行过滤，同时浮游生物在海水的冲击下沿着过滤网的网面滑落到收集罐5内，实现对浮游生物的过滤和收集。收集罐5包括收集罐本体以及通过螺纹连接在收集罐本体上端的收集套筒，可将收集罐本体从收集套筒取下，便于拿取收集罐5内的浮游生物样品，收集套筒的内表面与过滤网连接，使浮游生物沿着过滤网的网面流畅地滑落到收集罐5内。下沉机构3包括设置在收集箱5下端固定配重块15(固定配重块15通过连接绳连接在收集箱下方)、设置在固定配重块15下方的释放构件16以及带有悬挂绳的下沉配重块18，用于增加负重使收集箱5下沉，其中收集机构2上方的浮体1的浮力大于固定配重块15与收集箱5的总体重力，但小于固定配重块15、收集箱5与下沉配重块 18的总体重力。所述释放构件16包括壳体、铰接在壳体的底部金属挂钩17以及设置壳体内且与金属挂钩17的另一端连接的电磁铁，下沉配重块18通过悬挂绳挂在金属挂钩17上。控制器9设置于收集箱5上，包括控制芯片和深度传感器7，深度传感器7为压力传感器，通过实时测量海水的压强来实时获取收集箱5在海水中的深度，控制芯片的输入端与深度传感器7连接，控制芯片的输出端分别与开合构件6和电磁铁的控制电路连接。

如图4所示，开合构件6包括分别设置在收集箱5两侧的固定套20、滑动套接在固定套20内的进水板19、与进水板19移动方向平行设置的导轨21以及转动电机，进水板19下方固定设置有移动杆22，移动杆22中部滑动设置在导轨21上，移动杆22下端转动连接有推拉杆23，推拉杆23另一端转动连接有转动杆26，转动杆26中部固定设置有转动齿轮25，转动齿轮25啮合有主动齿轮 24，所述转动电机的控制电路与控制芯片连接，转动电机的输出端与主动齿轮 24连接。在使用时，转动电机通过主动齿轮24和转动齿轮25驱动转动杆26缓慢转动，从而使转动杆26推动或拉动推拉杆23，再通过推拉杆23带动移动杆 22在滑轨21上滑动，在滑轨21上滑动的移动杆22带着套接在固定套20内的进水板19进行相向移动，从而实现开合构件6的进水板19开合的功能。

如图5所示，还设置有牵引机构，所述牵引机构包括门型框27(门型框27 设置在运输船船体31的一侧)、设置在门型框27一侧的牵引电机28以及设置在牵引框27内部的转轴29，牵引电机28的输出端与转轴连接29，转轴29的中部固定有绕绳轮30，绕绳轮30上设置有牵引绳，牵引绳另一端与浮体1连接。当收集机构2下沉时，通过调节牵引电机28的转速来控制其牵引绳的释放速度，从而控制收集机构2的下潜速度，使其缓慢下潜；当释放构件16释放下沉配重块18后收集机构2上浮至海面时再利用牵引电机28收回牵引绳，从而收回收集机构2，避免收集机构2丢失。

本发明的工作原理如下：

当收集机构2放入海水中时，由于固定配重块15、收集箱5和下沉配重块 18的总体重力大于浮力，收集机构2开始下沉。在收集机构2下沉时，通过调节牵引机构的牵引电机28的转速来控制其牵引绳的释放速度，从而控制收集机构2的下潜速度，使其缓慢下潜；与此同时，深度传感器7实时测量深度并转化为信号传递给控制芯片，当收集机构2下沉到达预定的采集深度下限阈值时，控制芯片控制释放构件16的电磁铁使其断电，使电磁铁与金属挂钩17分开，使下沉配重块18脱离，此时收集箱5与固定配重块2总体的重力小于浮力而开始上浮，开始上浮时控制芯片7控制开合构件6的转动电机的工作状态，使开合构件6的进水板19打开，使海水从进水口进入收集箱5，海水从上至下依次经过收集箱5内的多个过滤网，将不同大小的浮游生物依次进行过滤，同时浮游生物在海水的冲击下沿着过滤网的网面滑落到收集罐11内，实现对浮游生物的过滤和收集。收集机构2下沉到达预定的采集深度下限阈值时，控制芯片控制开合构件6的转动电机的工作状态，使开合构件6的进水板19关闭，此时海水停止进入进水口，完成过滤。之后浮体1带着收集机构2继续上浮直至浮出水面，此时启动牵引机构的牵引电机28的使其收回牵引绳，将收集机构2拉回到运输船船体31上，完成收集机构2的回收。最后，用不含浮游生物的水，将过滤网中的浮游生物冲进收集罐11内，再通过固定构件打开收集箱5上的盖板 4，并将收集罐11的收集罐本体从收集套筒取下，完成取样工作。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种适用于海洋浮游生物的收集装置，其特征在于：包括收集机构、设置在收集机构上方的浮体、设置在收集机构下方的下沉机构以及控制器；

所述收集机构，包括收集箱、设置在收集箱内的过滤构件以及设置在收集箱上的电源，收集箱上端设置有进水口，进水口处设置有开合构件，开合构件下方设置有阻隔滤板，收集箱的侧壁上设置有取样开口，取样开口处设置有盖板，盖板上设置有固定构件，收集箱下端设置有出水口，出水口处设置有隔离滤板；所述开合构件包括分别设置在收集箱两侧的固定套、滑动套接在固定套内的进水板、与进水板移动方向平行设置的导轨以及转动电机，进水板下方固定设置有移动杆，移动杆中部滑动设置在导轨上，移动杆下端转动连接有推拉杆，推拉杆另一端转动连接有转动杆，转动杆中部固定设置有转动齿轮，转动齿轮啮合有主动齿轮，所述转动电机的控制电路与控制芯片连接，转动电机的输出端与主动齿轮连接；

所述下沉机构，包括设置在收集箱下端固定配重块、设置在固定配重块下方的释放构件以及带有悬挂绳的下沉配重块，所述释放构件包括壳体、铰接在壳体的底部金属挂钩以及设置壳体内且与金属挂钩的另一端连接的电磁铁，下沉配重块通过悬挂绳挂在金属挂钩上；

所述控制器设置于收集箱上，包括控制芯片和深度传感器，控制芯片的输入端与深度传感器连接，控制芯片的输出端分别与开合构件和电磁铁的控制电路连接。

2.如权利要求1所述的适用于海洋浮游生物的收集装置，其特征在于：所述过滤构件包括由上至下依次设置在收集箱内部的多个过滤网，所述多个过滤网的孔径由上至下依次减小，每个过滤网中部可拆卸设置有收集罐，收集罐底面设置有与其所在过滤网的孔径相对应的过滤板。

3.如权利要求2所述的适用于海洋浮游生物的收集装置，其特征在于：所述收集罐包括收集罐本体以及通过螺纹连接在收集罐本体上端的收集套筒。

4.如权利要求1所述的适用于海洋浮游生物的收集装置，其特征在于：还设置有牵引机构，所述牵引机构包括门型框、设置在门型框一侧的牵引电机以及设置在牵引框内部的转轴，牵引电机的输出端与转轴连接，转轴的中部固定有绕绳轮，绕绳轮上设置有牵引绳，牵引绳另一端与浮体连接。

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