CN113588336B - 水体采集系统及采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水体采集系统及采样方法，属于水质取样技术领域。该采集系统包括：采样器、水样输送动力源、水样保存设备、输送管道和控制器，采样器开设有端部与外界连通的采样腔，采样腔与外界连通的一端浸泡在自然水体中，水样输送动力源进液端与采样腔连通，水样保存设备与水样输送动力源连通，输送管道设置在采样器与水样输送动力源之间，以及水样输送动力源与水样保存设备之间，控制器与采样器和水样输送动力源电连接。本发明通过使采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，并使水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后再停止工作，能够避免水体采样器的采样腔内存留水样，降低了微生物在水样采样器内繁殖速度。

Description

水体采集系统及采样方法

技术领域

本发明属于水质取样技术领域，具体是水体采集系统及采样方法。

背景技术

现有水体采集系统是将水体采样器浸泡在水中，然后间隔预定时间采集预定量的水样，由于水体采集系统不启动时，浸泡在水中的水体采样器的内腔也存留有预定量的水样，且水样采样器内的水样的流动性低于自然水体的流动性，所以水体采样器内的微生物滋生速度大于自然水体内的微生物滋生速度，存在每次检测都是在上次检测的基础上叠加了水样采样器内滋生的微生物，导致了检测数值高于实际水体污染和微生物数值，检测误差逐渐增大最终导致误判的问题。

因此需要提供一种能够降低微生物在水样采样器内繁殖速度的水体采集系统。

发明内容

发明目的：提供水体采集系统及采样方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：水体采集系统，用于采集自然水体的中的水样，

该采集系统包括：采样器，开设有端部与外界连通的采样腔，所述采样腔与外界连通的一端浸泡在自然水体中，所述采样器具有排水功能。

水样输送动力源，进液端与采样腔连通。

水样保存设备，与水样输送动力源的出液端连通。

输送管道，设置在采样器与水样输送动力源之间，以及水样输送动力源与水样保存设备之间。

控制器，与所述采样器和水样输送动力源电连接。

当所述控制器向所述采样器和水样输送动力源发送待机指令时，所述采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，所述水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

在进一步的实施例中，水体采集系包括：气阀，一端与采样器的采样腔连通，另一端与自然气层连通，其控制端与控制器电连接。

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和气阀发送采样指令时，所述气阀处于断路状态使采样器的采样腔与自然气层中断，所述水样输送动力源从采样器向水样保存设备方向输送水样。

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和气阀发送待机指令时，所述气阀处于通路状态使采样器的采样腔与自然气层的连通，所述采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，所述水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后停止工作，通过使用气阀时采样腔与自然气层连通，能够在水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出时，为采样器的采样腔内补充气体，避免采样器内处于负压状态，能够使采样腔内的水样排空，将降低微生物繁殖速度的效果的增大。

通过向采样腔内补充气体还能够保证采样腔内处于有氧状态，还能够有效抑制繁殖速度较快的厌氧菌的繁殖，进一步的提高了每次检测的精度，避免了误判的问题。

在进一步的实施例中，水体采集系统还包括：干燥装置，与采样器的采样腔连通，并与控制器电连接，干燥装置向采样腔内输送干燥气体。

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和干燥装置发送采样指令时，所述干燥装置处于关闭状态，所述水样输送动力源从采样器向水样保存设备方向输送水样。

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和干燥装置发送待机指令时，所述干燥装置开启并向采样腔内输送干燥气体，所述采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，所述水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后停止工作，通过干燥装置向采样腔内输送干燥气体，能够在避免采样腔内处于负压状态，使排空采样腔内水样的基础上，进一步的干燥采样腔，杀灭采样腔内的微生物，与单纯的排空采样腔的技术方案相比，仅排空采样腔仅能降低微生物的繁殖速度和数量，而干燥采样腔能够直接杀灭微生物，避免微生物繁殖，进一步的降低了检测误差，保证了每次采样检测的精度。

在进一步的实施例中，水体采集系统包括：水阀，一端与自然水体连通，另一端与采样器的采样腔连通，其控制端与控制器电连接。

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和水阀发送采样指令时，所述水阀处于通路状态，所述水样输送动力源从采样器向水样保存设备方向输送水样。

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和水阀发送待机指令时，所述水阀处于断路状态使所述采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，所述水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

在进一步的实施例中，用于水体采集系统的采样器包括：采样壳体，开设有端部与外界连通的采样腔。

位移块，收容在采样壳体的采样腔内，并与采样壳体的内壁密封配合。

驱动组件，与位移块连接，并与控制器电连接，驱动位移块在采样腔内位移。

所述位移块将采样腔分隔为液体室和空气室。

当所述控制器向所述采样器和水样输送动力源发送待机指令时，所述驱动组件带动位移块位移，使位移块与采样壳体的液体室端部抵接将液体室内的水样排出。

在进一步的实施例中，当位移块至采样壳体的液体室端部大于预定距离时，所述水样输送动力源与液体室连通。

当位移块至采样壳体的液体室端部小于预定距离时，所述水样输送动力源与空气室连通。

在进一步的实施例中，采样器还包括：防护网罩，设置在采样壳体的端部，所述防护网罩与位移块之间的腔体是液体室。

在进一步的实施例中，所述位移块靠近防护网罩的一端是柔性材质，并与防护网罩弹性抵接，通过位移块与防护网罩的弹性抵接，能够在待机时将防护网罩的网眼密封，进一步的减少了微生物附着繁殖的面积。

在进一步的实施例中，所述位移块包括：固定座，与驱动组件连接。

旋转动力源，与固定座的端部连接，并与控制器电连接。

旋转块，与旋转动力源连接，其与采样壳体的液体室端部抵接。

密封件，设置在旋转块和/或固定座的外侧，并与采样壳体的内壁弹性连接。

所述旋转动力源带动旋转块旋转，通过旋转动力源带动旋转块旋转，能够利用防护网罩的网孔将附着在旋转块端部的微生物刮除，即使微生物在旋转块端部繁殖也能避免每次采样间隔繁殖的微生物进入采样器内部，提高了每次检测的精度。

基于采样器的采样方法包括：S1. 当控制器向采样器和水样输送动力源发送采样指令时，旋转动力源带动旋转块旋转。

S2. 旋转动力源带动旋转块旋转预定时间后，驱动组件带动位移块在采样腔内往复位移。

S4. 驱动组件带动位移块在采样腔内往复位移至少两次后，驱动组件带动位移块远离防护网罩的一端位移预定距离，使位移块与防护网罩之间形成液体室，并使输送管道与液体室连通将水样输送到水样保存设备。

有益效果：本发明公开了水体采集系统及采样方法，该采集系统通过在需要待机时，使采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，并使水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后再停止工作，能够在水体采集系统不启动时，避免水体采样器的采样腔内存留水样，降低了微生物在水样采样器内繁殖速度，进而解决了检测数值高于实际水体污染和微生物数值，检测误差逐渐增大最终导致误判的问题。

附图说明

图1是本发明的水阀实施例示意图。

图2是本发明的具有位移块的采样器应用在采集系统实施例示意图。

图3是本发明的具有位移块的采样器应用在采集系统工作流程示意图。

图4是本发明的具有位移块的采样器放大示意图。

图1至图4所示附图标记为：采样器1、水样输送动力源2、水样保存设备3、输送管道4、水阀5、干燥装置6、防护网罩7、采样壳体11、位移块12、驱动组件13、固定座121、旋转动力源122、旋转块123。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

本发明提供了一种能够降低微生物在水样采样器内繁殖速度的水体采集系统。

该采集系统包括：采样器1、水样输送动力源2、水样保存设备3、输送管道4和水阀5。

水体采集系统用于采集自然水体的中的水样。

采样器1开设有端部与外界连通的采样腔，采样腔与外界连通的一端浸泡在自然水体中，通过水样输送动力源2或位移块12实现采样器1的排水功能，在使用位移块12实现采样器1的排水功能后，可以使用水样输送动力源2对输送管道4进行排水。

通过干燥装置6或位移块12实现采样器1的清洁功能，其中干燥装置6和位移块12两者可以一起使用。

水样输送动力源2进液端与采样腔连通，其中水样输送动力源2是水泵。

水样保存设备3与水样输送动力源2的出液端连通，如图1和2所示，水样保存设备3内保存有至少5只试管，当采集水样时，水样保存设备3使用旋转装置将预定试管位移至预定位置。

输送管道4设置在采样器1与水样输送动力源2之间，以及水样输送动力源2与水样保存设备3之间。

控制器与采样器1和水样输送动力源2电连接。

工作原理：当控制器向采样器1和水样输送动力源2发送采样指令时，采样器1的采样腔与自然水体连通，水样输送动力源2从采样器1向水样保存设备3方向输送水样。

当控制器向采样器1和水样输送动力源2发送待机指令时，采样器1的采样腔与自然水体的连通端封闭，水样输送动力源2将采样器1的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

通过在需要待机时，使采样器1的采样腔与自然水体的连通端封闭，并使水样输送动力源2将采样器1的采样腔内水样排出预定量后再停止工作，能够在水体采集系统不启动时，避免水体采样器1的采样腔内存留水样，降低了微生物在水样采样器1内繁殖速度，进而解决了检测数值高于实际水体污染和微生物数值，检测误差逐渐增大最终导致误判的问题。

在本实施例中，水体采集系统还包括：气阀。

气阀的一端与采样器1的采样腔连通，另一端与自然气层连通，其控制端与控制器电连接。

当控制器向采样器1、水样输送动力源2和气阀发送采样指令时，气阀处于断路状态使采样器1的采样腔与自然气层中断，水样输送动力源2从采样器1向水样保存设备3方向输送水样。

当控制器向采样器1、水样输送动力源2和气阀发送待机指令时，气阀处于通路状态使采样器1的采样腔与自然气层的连通，采样器1的采样腔与自然水体的连通端封闭，水样输送动力源2将采样器1的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

通过使用气阀时采样腔与自然气层连通，能够在水样输送动力源2将采样器1的采样腔内水样排出时，为采样器1的采样腔内补充气体，避免采样器1内处于负压状态，能够使采样腔内的水样排空，将降低微生物繁殖速度的效果的增大。

通过向采样腔内补充气体还能够保证采样腔内处于有氧状态，还能够有效抑制繁殖速度较快的厌氧菌的繁殖，进一步的提高了每次检测的精度，避免了误判的问题。

在另一实施例中，水体采集系统还包括：干燥装置6。

干燥装置6与采样器1的采样腔连通，并与控制器电连接，干燥装置6向采样腔内输送干燥气体。

当控制器向采样器1、水样输送动力源2和干燥装置6发送采样指令时，干燥装置6处于关闭状态，水样输送动力源2从采样器1向水样保存设备3方向输送水样。

当控制器向采样器1、水样输送动力源2和干燥装置6发送待机指令时，干燥装置6开启并向采样腔内输送干燥气体，采样器1的采样腔与自然水体的连通端封闭，水样输送动力源2将采样器1的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

在此实施例中，使用干燥装置6进行管道内干燥的原理是向采样器1、水样输送动力源2和输送管道4内输送温度大于40℃，湿度小于50％的气体，优选的实施例是输送温度大于80℃，湿度小于30%的气体，使用温度大于80℃的气体还能够间距杀菌的优势进一步消除微生物残留。

设置干燥装置6时可以在水样保存设备3内预留干燥清洁工位，在此工位不设置试管，而是设置与外界连通的管路，使残留在管道内的水样蒸发后从水样保存设备3排出。

通过干燥装置6向采样腔内输送干燥气体，能够在避免采样腔内处于负压状态，使排空采样腔内水样的基础上，进一步的干燥采样腔，杀灭采样腔内的微生物，与单纯的排空采样腔的技术方案相比，仅排空采样腔仅能降低微生物的繁殖速度和数量，而干燥采样腔能够直接杀灭微生物，避免微生物繁殖，进一步的降低了检测误差，保证了每次采样检测的精度。

在图1所示实施例中，水体采集系统包括：水阀5。

水阀5的一端与自然水体连通，另一端与采样器1的采样腔连通，其控制端与控制器电连接。

当控制器向采样器1、水样输送动力源2和水阀5发送采样指令时，水阀5处于通路状态，水样输送动力源2从采样器1向水样保存设备3方向输送水样。

当控制器向采样器1、水样输送动力源2和水阀5发送待机指令时，水阀5处于断路状态使采样器1的采样腔与自然水体的连通端封闭，水样输送动力源2将采样器1的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

在进一步的实施例中，通过水阀5控制采样腔与自然水体的通断，虽然能够减少采样腔内水体存留量，进而降低微生物在采样腔内的繁殖量，但是水阀5两端管道内仍存在低流速的水体存留，靠近自然水体的一端还能够使用磨削或铣削工艺将现有水阀5的进水端剪短降低水体的存留量，但是靠近采样器的一端由于水阀5关闭时采样器内压强大于靠近水阀5的一端，所以在水阀5上会留存水样，微生物繁殖时会在管壁上形成青苔留存水分，所以仍有微生物在管道内留存繁殖的问题，该方案降低微生物繁殖速度的效果较差。

为了解决上述问题，如图2和3所示实施例，用于上述水体采集系统的采样器包括：采样壳体11、位移块12和驱动组件13。

采样壳体11开设有端部与外界连通的采样腔。

位移块12收容在采样壳体11的采样腔内，并与采样壳体11的内壁密封配合。

驱动组件13与位移块12连接，并与控制器电连接，驱动位移块12在采样腔内位移。

其中驱动组件13可以是液压缸、气缸、滚珠丝杠机构或齿轮齿条机构中的任意一种，如图2和3所示实施例中驱动组件13是气缸。

位移块12将采样腔分隔为液体室和空气室。

当控制器向采样器1和水样输送动力源2发送待机指令时，驱动组件13带动位移块12位移，使位移块12与采样壳体11的液体室端部抵接将液体室内的水样排出。

在此实施例中，气阀或干燥装置6与空气室连通。

在此实施例中，由于位移块12已将液体室内的水样排出，此时无需再启动水样输送动力源2排水，可以在使用干燥装置6时启动水样输送动力源2，使干燥装置6将输送管道4和水样输送动力源2内的残留水样清除。

在此实施例中可以取消水阀，当位移块12将液体室内的水样排出时，位移块12已将采样腔与自然水体闭路仅保留空气室，因此取消水阀还能进一步的减少水样的残留空间。

微生物在管道内繁殖主要是形成青苔附着在内壁，通过流体难以清除，通过位移块12与采样壳体11内壁的密封配合还能够将青苔刮除，进一步的减少了微生物的繁殖。

在本实施例中，当位移块12至采样壳体11的液体室端部大于预定距离时，水样输送动力源2与液体室连通。

当位移块12至采样壳体11的液体室端部小于预定距离时，水样输送动力源2与空气室连通。

在本实施例中，采样器还包括：防护网罩7，设置在采样壳体11的端部，防护网罩7与位移块12之间的腔体是液体室。

在进一步的实施例中，采样器1外会设置防护网罩7减少固体杂质进入采样腔和管道内造成内壁划伤，及管道堵塞，而微生物容易附着在防护网罩7的内壁上，每次采集水样上时都有微生物进入采样器1内部。

为了解决上述问题，位移块12靠近防护网罩7的一端是柔性材质，并与防护网罩7弹性抵接。

通过位移块12与防护网罩7的弹性抵接，能够在待机时将防护网罩7的网眼密封，进一步的减少了微生物附着繁殖的面积。

在本实施例中，位移块12包括：固定座121、旋转动力源122和旋转块123。

固定座121与驱动组件13连接。

旋转动力源122与固定座121的端部连接，并与控制器电连接。

其中旋转动力源122是电机。

旋转块123与旋转动力源122连接，其与采样壳体11的液体室端部抵接。

密封件设置在旋转块123和/或固定座121的外侧，并与采样壳体11的内壁弹性连接。

旋转动力源122带动旋转块123旋转。

其中，密封件是橡胶密封圈，在旋转块123可以设置橡胶垫与采样壳体11的液体室端部弹性抵接。

基于以上实施例采样器的采样方法包括：S1. 当控制器向采样器1和水样输送动力源2发送采样指令时，旋转动力源122带动旋转块123旋转，利用防护网罩7将旋转块123端部的微生物刮除。

S2. 旋转动力源122带动旋转块123旋转预定时间后，驱动组件13带动位移块12在采样腔内往复位移，制造水流将刮除的微生物排出采样器1。

S4. 驱动组件13带动位移块12在采样腔内往复位移至少两次后，驱动组件13带动位移块12远离防护网罩7的一端位移预定距离，使位移块12与防护网罩7之间形成液体室，并使输送管道4与液体室连通水样输送动力源2将水样输送到水样保存设备3。

S5. 当控制器向采样器1和水样输送动力源2发送待机指令时，位移块12与防护网罩7抵接，空气室与输送管道4连通。

S6. 干燥装置6向采样腔和输送管道4输送干燥气体。

通过旋转动力源122带动旋转块123旋转，能够利用防护网罩7的网孔将附着在旋转块123端部的微生物刮除，即使微生物在旋转块123端部繁殖也能避免每次采样间隔繁殖的微生物进入采样器内部，提高了每次检测的精度。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (6)

1.水体采集系统，用于采集自然水体中的水样，

其特征在于，包括：

采样器，开设有端部与外界连通的采样腔，所述采样腔与外界连通的一端浸泡在自然水体中，所述采样器具有排水功能；

水样输送动力源，进液端与采样腔连通；

水样保存设备，与水样输送动力源的出液端连通；

输送管道，设置在采样器与水样输送动力源之间，以及水样输送动力源与水样保存设备之间；

控制器，与所述采样器和水样输送动力源电连接；

当所述控制器向所述采样器和水样输送动力源发送待机指令时，所述采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，所述水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后停止工作；

所述采样器包括：

采样壳体，开设有端部与外界连通的采样腔；

位移块，收容在采样壳体的采样腔内，并与采样壳体的内壁密封配合；

驱动组件，与位移块连接，并与控制器电连接，驱动位移块在采样腔内位移；

所述位移块将采样腔分隔为液体室和空气室；

当所述控制器向所述采样器和水样输送动力源发送待机指令时，所述驱动组件带动位移块位移，使位移块与采样壳体的液体室端部抵接将液体室内的水样排出；

当位移块至采样壳体的液体室端部大于预定距离时，所述水样输送动力源与液体室连通；

当位移块至采样壳体的液体室端部小于预定距离时，所述水样输送动力源与空气室连通；

所述采样器还包括：防护网罩，设置在采样壳体的端部，所述防护网罩与位移块之间的腔体是液体室；

所述位移块包括：

固定座，与驱动组件连接；

旋转动力源，与固定座的端部连接，并与控制器电连接；

旋转块，与旋转动力源连接，其与采样壳体的液体室端部抵接；

密封件，设置在旋转块和/或固定座的外侧，并与采样壳体的内壁弹性连接；

所述旋转动力源带动旋转块旋转。

2.根据权利要求1所述水体采集系统，其特征在于，包括：

气阀，一端与采样器的采样腔连通，另一端与自然气层连通，其控制端与控制器电连接；

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和气阀发送采样指令时，所述气阀处于断路状态使采样器的采样腔与自然气层中断，所述水样输送动力源从采样器向水样保存设备方向输送水样；

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和气阀发送待机指令时，所述气阀处于通路状态使采样器的采样腔与自然气层的连通，所述采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，所述水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

3.根据权利要求1所述水体采集系统，其特征在于，还包括：

干燥装置，与采样器的采样腔连通，并与控制器电连接，干燥装置向采样腔内输送干燥气体；

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和干燥装置发送采样指令时，所述干燥装置处于关闭状态，所述水样输送动力源从采样器向水样保存设备方向输送水样；

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和干燥装置发送待机指令时，所述干燥装置开启并向采样腔内输送干燥气体，所述采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，所述水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

4.根据权利要求1所述水体采集系统，其特征在于，包括：

水阀，一端与自然水体连通，另一端与采样器的采样腔连通，其控制端与控制器电连接；

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和水阀发送采样指令时，所述水阀处于通路状态，所述水样输送动力源从采样器向水样保存设备方向输送水样；

当所述控制器向所述采样器、水样输送动力源和水阀发送待机指令时，所述水阀处于断路状态使所述采样器的采样腔与自然水体的连通端封闭，所述水样输送动力源将采样器的采样腔内水样排出预定量后停止工作。

5.根据权利要求1所述水体采集系统，其特征在于，

所述位移块靠近防护网罩的一端是柔性材质，并与防护网罩弹性抵接。

6.基于权利要求1所述水体采集系统的采样方法，其特征在于，包括：

S1. 当控制器向采样器和水样输送动力源发送采样指令时，旋转动力源带动旋转块旋转；

S2. 旋转动力源带动旋转块旋转预定时间后，驱动组件带动位移块在采样腔内往复位移；

S4. 驱动组件带动位移块在采样腔内往复位移至少两次后，驱动组件带动位移块远离防护网罩的一端位移预定距离，使位移块与防护网罩之间形成液体室，并使输送管道与液体室连通将水样输送到水样保存设备。

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