CN114034647B - 一种走航式金属监测设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种走航式金属监测设备,属于环境监测技术领域,设备包括:航行器、采样部件、制样部件以及检测机构。航行器具有密闭的船舱。采样部件包括取样管和活塞,取样管竖直穿设于航行器底部。制样部件包括过滤桶及压板,过滤桶底面具有多处单向阀孔,过滤桶的底面位于航行器外侧,压板滑动设于过滤桶的内部,压板底部设有圆环,用于存储底泥样片,过滤桶与取样管之间通过连通管连通,制样部件沿取样管的圆周阵列设有多处。检测机构包括光谱仪,用于检测压板底面的样片,光谱仪沿圆周移动设置于制样部件外侧。可对多处样本进行采集、制样及初检,可更加方便快捷的获取更具代表性的底泥样本。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域,尤其涉及一种走航式金属监测设备。
背景技术
在环境监测时,尤其是对水体环境中的金属监测,经常需要对湖泊、水库及河流等水体的底泥或水质进行取样,然后对样本进行检测,以获得有效的数据。为获得水体或流域中各部位更加具有代表性的样本,通常需要多次将水体不同位置的样本采集上岸,然后进行临时检测,以确定具有代表性的样本区域,再将该区域的样本带回实验室做进一步的分析检测。
现有的方式不仅需要采样装置多次往返进行取样,无法实现实时走航检测,而且需要人工进行临时检测,过程较为繁琐且工作效率较低,并且现有采样装置不能同时满足对水质及底泥的采样工作。
发明内容
为解决现有技术不足,本发明提供一种走航式金属监测设备,可对多处的水质及底泥样品进行采集、制样及初检,可有效提高对水体中金属元素含量的检测效率,可更加方便快捷的获取更具代表性的水质及底泥样本。
为了实现本发明的目的,拟采用以下方案:
一种走航式金属监测设备,其特征在于,包括:航行器、采样部件、制样部件以及检测机构。
航行器可在水下进行航行,且具有密闭的船舱,航行器采用无线遥控控制,并且设有摄像头及定位系统。
采样部件包括取样管以及沿轴线方向移动设于取样管内部的活塞,取样管竖直穿设于航行器底部,取样管下段位于航行器外侧,上段位于船舱内。
制样部件包括过滤桶及压板,过滤桶底面具有多处单向阀孔,液体仅能从过滤桶内部向外排出,过滤桶穿设于航行器底部,过滤桶的底面位于航行器外侧,上段位于船舱内,压板的外壁与过滤桶的内壁之间呈滑动密封连接,压板沿过滤桶的轴线方向移动设置,压板底部设有圆环,圆环内部用于存储压制成型的样片,过滤桶与取样管之间设有连通管,连通管将过滤桶与取样管内部连通,制样部件沿取样管的圆周阵列设有多处。
检测机构包括光谱仪,用于检测压制在压板底面的样片,光谱仪沿圆周移动设置于制样部件外侧,光谱仪可通过数据传输装置将检测结构传递给数据终端或服务器。
进一步的,取样管内壁对应连通管的开口处均设有挡板,用于封闭连通管,挡板沿取样管的轴线方向移动设置,挡板的顶部设有压力弹簧,活塞顶面设有活塞杆,活塞杆侧壁设有拨杆,拨杆用于向上推动挡板,以打开连通管的开口。
进一步的,圆环与压板为两个相互独立的零件,在采样前圆环设置于过滤桶底部,压板底面具有圆形凸台,圆形凸台外壁与圆环内壁的上段之间采用过盈连接。
进一步的,圆环与压板为两个相互独立的零件,圆环采用螺纹连接或是压紧的方式连接于压板底面,圆环内圈设有滤膜,用于采集水质样本时用于在滤膜底面表面形成膜富集,使水质中的金属物沉积附着在滤膜底面,以形成样片。
进一步的,过滤桶底部的顶面设有沉孔,用于放置圆环,圆环的外径小于过滤桶的内径。
进一步的,圆环底部具有环形板,环形板的外径与圆环外径相同,环形板的内径小于圆环的内径。
进一步的,压板底面设有多个凸点,凸点下段为有圆盘或圆球,圆盘或圆球的直径大于凸点上段的直径,凸点的高度小于圆环的厚度,凸点呈环形结构布置,压板底面的中部未设置凸点。
进一步的,圆环与压板均采用塑料制成。
进一步的,检测机构还包括齿圈,齿圈套设于制样部件外周,光谱仪设于齿圈上方,齿圈采用电机齿轮部件驱动。
进一步的,活塞连接于一升降装置的活动端,升降装置设于一旋转电机主轴的任意部位。
本发明的有益效果在于:本发明通过航行器一次下水采集多个点位的样本,并且能利用制样部件将底泥制成固态的样片,或者在过滤膜底面形成富集膜样本,以供检测机构进行初步检查,可实现快速检测的目的,以供检测人员参考,从而选出最具代表性的样本及采样位置,能同时满足水质及底泥的监测。并且可通过航行器的升降以及控制活塞的打开时机,采集不同深度位置的样本。
附图说明
本文描述的附图只是为了说明所选实施例,而不是所有可能的实施方案,更不是意图限制本发明的范围。
图1示出了本申请的整体外部视图。
图2示出了船舱内部结构简图。
图3示出了采样部件、制样部件以及检测机构位置关系的顶部视图。
图4示出了采样部件、制样部件以及检测机构位置关系的底部视图。
图5示出了图4中A处的放大图。
图6示出了采样部件与制样部件的截面视图。
图7示出了图6中B处的放大图。
图8示出了图6中C处的放大图。
图9示出了取样管向过滤桶输送样本时的结构剖视图。
图10示出了图9中D处的放大图。
图11示出了压板将样片从过滤桶中取出时的结构剖视图。
图12示出了图11中E处的放大图。
图13示出了压板与圆环一种优选实施例的结构剖视图。
图14示出了压板与圆环一种优选实施例的结构图。
图中标记:航行器-10、船舱-11、采样部件-20、取样管-21、活塞-22、活塞杆-221、拨杆-222、挡板-23、压力弹簧-24、升降装置-25、旋转电机-26、制样部件-30、过滤桶-31、单向阀孔-311、沉孔-312、压板-32、圆形凸台-321、凸点-322、圆环-33、环形板-331、连通管-34、检测机构-40、光谱仪-41、齿圈-42。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明,但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中需要说明的是,术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图5所示,一种走航式金属监测设备,包括:航行器10、采样部件20、制样部件30以及检测机构40。
具体的,航行器10可在水下进行航行,且具有密闭的船舱11,航行器10采用无线遥控控制,并且设有摄像头及定位系统。通过摄像头观察水底环境,便于找寻合适的采样位置,摄像头设于航行器10的底部,以便于采样时控制航行器10的升降。通过定位系统将采样地点的坐标位置发送给中段设备,以便于确定采样点的位置。
具体的,采样部件20包括取样管21以及沿轴线方向移动设于取样管21内部的活塞22,取样管21底部开口,顶部为密封结构,取样管21竖直穿设于航行器10底部,取样管21周侧与航行器10之间为密封结构连接,取样管21下段位于航行器10外侧,上段位于船舱11内,活塞22顶面设有活塞杆221,用于连接升降装置,以控制活塞22升降。
优选的,采样前以及航行器10航行过程中,活塞22均处于取样管21底部,将取样管21底部开口密封,这边便可使取样管21下端插入至水体或底泥的预定深度时才通过活塞22打开底部开口,使底泥进入取样管21,实现了采集不同深度的水质及底泥的目的。并且可以防止在采集底泥时水或底泥表面的沉积物率先进入取样管21,而影响检测结果的准确性。同样,在第一次采集样本之后,需将活塞22下移至取样管21的底部,对取样管21进行密封。
取样时,通过航行器10的升降,以控制取样管21插入底泥的深度。当取样管21插入至预定深度之后,活塞22向下移动,将打开取样管21底部打开,因为水和底泥均具有流动性,并且由于活塞22将取样管21打开,致使取样管21内部压力低于底部周围水和底泥的压力,从而使水和底泥可迅速自动进入取样管21,实现取样的目的。
具体的,制样部件30包括过滤桶31及压板32,过滤桶31底面具有多处单向阀孔311,液体仅能从过滤桶31内部向外排出,过滤桶31穿设于航行器10底部,过滤桶31周侧与航行器10之间为密封结构连接。
更具体的,过滤桶31的底面位于航行器10外侧,以便于通过单向阀孔311将压制样片时产生的液体排出,防止污染船舱11,过滤桶31上段位于船舱11内。压板32沿轴线方向滑动设于过滤桶31的内,压板32的外壁与过滤桶31的内壁之间为滑动密封结构,压板32沿过滤桶31的轴线方向移动设置。压板32可采用气缸或丝杆电机进行带动。如图9所示,当取样管21向过滤桶31输送样本的同时,压板32向上移动,使过滤桶31内部形成负压,便于样本可顺利进入过滤桶31,并且也方便排尽取样管21内部的样本,防止残留样本在下一次采样时进入另一组制样部件30,以保证后续样本的准确性。
更具体的,压板32底部设有圆环33,圆环33内部用于存储压制成型的样片,当压制底泥时可通过圆环33使底泥样本定型,并且利用圆环33固定压制成型后的底泥样片,方便取出。
压制底泥样片时,通过压板32下压,将过滤桶31内部的底泥样本进行挤压,底泥样本被挤压之后多余的水分将通过单向阀孔311排出。最终过滤桶31底部与圆环33之间将形成固体的底泥样片,以便于检测机构40通过样片对样本进行初步检测。
压制水质样本的富集膜样片时,同样通过压板32下压,将过滤桶31内的水质样本进行压缩,在水压的作用下使水中的金属物质附着在过滤膜的底面上,利用鳌合树脂膜吸附阳离子富集。压缩时,多余的水将从过滤桶31底部排出。
采集水质样本时,圆环33与压板32为两个相互独立的零件,圆环33采用螺纹连接或是压紧的方式连接于压板32底面,圆环33内圈设有滤膜,用于采集水质样本时用于在滤膜底面表面形成膜富集,使水质中的金属物沉积附着在滤膜底面,以形成样片。
更具体的,如图6、图9以及图11所示,过滤桶31与取样管21之间设有连通管34,连通管34将过滤桶31与取样管21内部连通。
作为连通管34一种优选的实施例,如图9所示,连通管34呈倾斜设置,当其高点位于取样管21一侧,低点位于过滤桶31一侧,可使取样管21内的样本快速进入过滤桶31内。
作为连通管34另一种优选的实施方案,连通管34呈倾斜设置,连通管34的高点位于过滤桶31一侧,低点位于取样管21一侧,以便于控制过滤桶31内样本的量,当过滤桶31内的样本过多时,便可从连通管34流回取样管21内,然后使活塞22下移,使活塞22顶面低于取样管21底部,便可将取样管21内多余的底泥样本排出。
进一步优选的,如图10所示,活塞22顶面与圆锥结构,以防止底泥在活塞22的顶面沉积。
更具体的,如图2至图4所示,制样部件30沿取样管21的圆周阵列设有多处。
优选的,过滤桶31与取样管21平行,以便于布置安装。
具体的,检测机构40包括光谱仪41,用于检测压制在压板32底面的样片,光谱仪41为X射线荧光光谱仪。如图5所示,光谱仪41沿圆周移动设置于制样部件30外侧,检测时移动至待检测的制样部件30外侧,压板32升起之后,利用光谱仪41的射线照射压板32底部样片的中心位置,以获得检测数据。光谱仪41可通过数据传输装置将检测结构传递给数据终端或服务器。
使用时,可通过采样部件20分多次在水域的各个区域采集不同的样本,并将样本输送至不同的制样部件30进行制样,然后将光谱仪41移动至相应的制样部件30外侧,对制成的样片进行检测,以获取不同点位的样本初步参数,以供检测人员作进一步采样及检测参考。
优选的,如图5至图7以及图9、图10所示,取样管21内壁对应连通管34的开口处均设有挡板23,用于封闭连通管34,以防止底泥或水质样本同时进入多个过滤桶31,而影响后续样本的准确性。挡板23沿取样管21的轴线方向移动设置,挡板23的顶部设有压力弹簧24,活塞22顶面设有活塞杆221,活塞杆221侧壁设有拨杆222,拨杆222垂直于取样管21的侧壁,且拨杆222前端与取样管21内壁之间具有间隙,拨杆222用于向上推动挡板23,以打开连通管34的开口,使活塞22上方的通过连通管34进入过滤桶31。
挡板23可通过自身重量下落,将连通管34的开口封闭,但是,底泥上升过程中有可能将挡板23向上推开,为保证挡板23具有相向的压力,因此在挡板23的顶部设有压力弹簧24,以防止挡板23被底泥向上推动。
优选的,如图13、图14所示,圆环33与压板32为两个相互独立的零件,在采样前圆环33设置于过滤桶31底部,压板32底面具有圆形凸台321,圆形凸台321外壁与圆环33内壁的上段之间采用过盈连接,以便于在完成样片压制之后,压板32利用圆环33将样片从过滤桶底部取出,因为圆环33的下段将用于存储底泥的样片,所以圆形凸台321外壁仅与圆环33的上段连接。
进一步优选的,如图8、图12、图13以及图14所示,过滤桶31底部的顶面设有沉孔312,用于放置圆环33,以确定圆环33的位置,便于圆形凸台321插入圆环33。并且圆环33的外径小于过滤桶31的内径,因为当圆形凸台321与圆环33过盈连接之后,圆环33的外径可能被胀大,为避免外径变大之后的圆环33的外壁与过滤桶31的内壁之间产生接触,因此当圆形凸台321插入圆环33之后,圆环33的外壁与过滤桶31内壁之间存在间隙,便于取出圆环33,而防止圆环33卡在过滤桶31内。
优选的,如图13、图14所示,圆环33底部具有环形板331,环形板331的外径与圆环33外径相同,环形板331的内径小于圆环33的内径,使压制成型的底泥样片有一部分卡在环形板331的上方,以便于使样片与过滤桶31底部分离,并且防止压片脱落。
优选的,如图13、图14所示,压板32底面设有多个凸点322,凸点322下段为有圆盘或圆球,圆盘或圆球的直径大于凸点322上段的直径,凸点322的高度小于圆环33的厚度,利用凸点322嵌设在压制成型的底泥样片中,可增加样片的牢固性,防止样片脱落。
进一步优选的,如图14所示,凸点322呈环形结构设置,压板32底面的中部未设置凸点322,因为利用光谱仪41检测样片时,常规的照射点位于压板32底面的中部,将凸点322采用环形布置,可避免光谱仪41的射线照射在凸点322上,造成检测数据出错。
优选的,圆环33与压板32均采用塑料制成,以避免影响样片中金属成分的检测准确性。
优选的,如图3、图4所示,检测机构40还包括齿圈42,齿圈42套设于制样部件30外周,光谱仪41设于齿圈42上方,齿圈42采用电机齿轮部件驱动,可精确控制光谱仪41的移动位置。
优选的,如图3所示,活塞22连接于一升降装置25的活动端,利用升降装置25控制活塞22沿取样管21的轴线移动,升降装置25设于一旋转电机26主轴的任意部位,任意部位包括电机26主轴的外壁或者端部,通过旋转电机26带动升降装置25与活塞22旋转,旋转电机26设于船舱11的密封顶盖。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解,在不脱离本发明的范围情况下,对本发明进行的各种改变或同等替换,均属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种走航式金属监测设备,其特征在于,包括:
航行器(10),可在水下进行航行,且具有密闭的船舱(11),航行器(10)采用无线遥控控制,并且设有摄像头及定位系统;
采样部件(20),包括取样管(21)以及沿轴线方向移动设于取样管(21)内部的活塞(22),取样管(21)竖直穿设于航行器(10)底部,取样管(21)下段位于航行器(10)外侧,上段位于船舱(11)内,
制样部件(30),包括过滤桶(31)及压板(32),过滤桶(31)底面具有多处单向阀孔(311),液体从过滤桶(31)内部向外排出,过滤桶(31)穿设于航行器(10)底部,过滤桶(31)的底面位于航行器(10)外侧,上段位于船舱(11)内,压板(32)沿轴线方向滑动设于过滤桶(31)内,压板(32)底部设有圆环(33),圆环(33)内部用于固定样片,过滤桶(31)与取样管(21)之间设有连通管(34),连通管(34)将过滤桶(31)与取样管(21)内部连通,制样部件(30)沿取样管(21)的圆周阵列设有多处,取样管(21)内壁对应连通管(34)的开口处均设有挡板(23),用于封闭连通管(34),挡板(23)沿取样管(21)的轴线方向移动设置;
检测机构(40),包括光谱仪(41),用于检测压制在压板(32)底面的样片,光谱仪(41)沿圆周移动设置于制样部件(30)外侧,光谱仪(41)可通过数据传输装置将检测结构传递给数据终端或服务器。
2.根据权利要求1所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,挡板(23)的顶部设有压力弹簧(24),活塞(22)顶面设有活塞杆(221),活塞杆(221)侧壁设有拨杆(222),拨杆(222)用于向上推动挡板(23),以打开连通管(34)的开口。
3.根据权利要求1所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,圆环(33)与压板(32)为两个相互独立的零件,在采样前圆环(33)设置于过滤桶(31)底部,压板(32)底面具有圆形凸台(321),圆形凸台(321)外壁与圆环(33)内壁的上段之间采用过盈连接,圆环(33)内部用于固定压制后的底泥样片。
4.根据权利要求3所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,过滤桶(31)底部的顶面设有沉孔(312),用于放置圆环(33),圆环(33)的外径小于过滤桶(31)的内径。
5.根据权利要求1所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,圆环(33)与压板(32)为两个相互独立的零件,圆环(33)采用螺纹连接或是压紧的方式连接于压板(32)底面,圆环(33)内圈设有滤膜,用于采集水质样本时用于在滤膜底面表面形成膜富集,使水质中的金属物沉积附着在滤膜底面,以形成样片。
6.根据权利要求1所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,圆环(33)底部具有环形板(331),环形板(331)的外径与圆环(33)外径相同,环形板(331)的内径小于圆环(33)的内径。
7.根据权利要求1所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,压板(32)底面设有多个凸点(322),凸点(322)下段为有圆盘或圆球,圆盘或圆球的直径大于凸点(322)上段的直径,凸点(322)的高度小于圆环(33)的厚度,凸点(322)呈环形结构布置,压板(32)底面的中部未设置凸点(322)。
8.根据权利要求1所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,圆环(33)与压板(32)均采用塑料制成。
9.根据权利要求1所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,检测机构(40)还包括齿圈(42),齿圈(42)套设于制样部件(30)外周,光谱仪(41)设于齿圈(42)上方,齿圈(42)采用电机齿轮部件驱动。
10.根据权利要求1所述的一种走航式金属监测设备,其特征在于,活塞(22)连接于一升降装置(25)的活动端,升降装置(25)设于一旋转电机(26)主轴的任意部位。
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