CN114544243A - 一种模块化水样定深采集装置及多水层采样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模块化水样定深采集装置及多水层采样方法，包括顶盖、配重块和多个采集单元，每一采集单元包括一外壳体，外壳体内设有一封堵块，封堵块将外壳体内空腔分隔为上空腔和储水腔，上空腔内设有一控制组件，储水腔侧壁设有进水口，封堵块中部设有一进水孔，进水孔内设有一进水电磁阀，进水电磁阀与控制组件相连，所有采集单元相对上下依次相连，顶盖采集单元的顶部，配重块采集单元的底部。本发明的有益效果为：该采集装置控制器能实时计算出其所处的深度，从而使控制器能在采集装置达到采样深度使及时开启进水电池阀，使采样深度位置的水能进入采集装置的储水腔中，进而达到定深取样的目的，采用该采集装置及方法，可一次完成多水层水样定深采集过程，节约时间，快速便捷。

Description

一种模块化水样定深采集装置及多水层采样方法
技术领域
本发明涉及水样采集装置领域，尤其涉及一种模块化水样定深采集装置及多水层采样方法。
背景技术
在水质监测、水文地质调查等工作中，需要对地表河湖水或钻孔地下水进行水样采样，以便后续检测工作，水样采样时常需要进行定深采集，即采集特定深度的水样，目前水样采集多采用吊桶采集式和水泵采集式两种方式进行，吊桶采集式的一般过程为：在桶顶部或底部开口，用绳子将采样桶吊至水中，待取满水后利用采样桶重力将桶体自密封随后提出水面。这种取样方式的缺点是其在取样口接触水面时就已经开始，工作无法定深取样；水泵采集式的一般过程为：将水泵伸入水下，将水抽取到地面或取样管。这种取样方式的缺点操作困难，对设备要求高，同时水泵工作会搅动水体，影响取样精确度。
同时在进行多水层进行定深采集时，需要进行多次采样，好事费力。
发明内容
有鉴于此，为提高水样定深取样的精准度，以及便捷度，并降低水样定深取样对设备的要求，简化多水层水样定深采集过程，本发明提供一种模块化水样定深采集装置，包括顶盖、配重块和多个采集单元，
每一采集单元包括一外壳体，所述外壳体内设有一封堵块，封堵块将外壳体内空腔分隔为上空腔和储水腔，上空腔内设有一控制组件，上空腔侧壁镶嵌有一压力传感器，所述储水腔侧壁设有多个进水口，所述储水腔底部侧壁设有一出水口；
所述封堵块中部设有一进水孔，所述进水孔内设有一进水电磁阀，所述进水电磁阀与所述控制组件相连，所述压力传感器用于感测外壳体外的水压大小，并将其感测到的水压大小传递至控制组件，所述控制组件用于根据水压大小信号计算其所处的水位深度，并控制进水电磁阀的开关；
多个所述采集单元相对上下依次相连，所述顶盖连接于位于最上方的一采集单元的顶部，所述配重块年纪于所述位于最下方的一采集单元的底部。
进一步地，每一外壳体顶部侧壁均设有螺纹，每一外壳体下端设有一连接套，所述连接套内设有内螺纹，所述配重块通过螺纹连接的方式连接于位于最下方的一采集单元的外壳体的连接套内。
进一步地，每一外壳体的上空腔内设有一挡块，所述挡块将所述上空腔分隔为进水腔和封闭腔，所述控制组件位于所述封闭腔内。
进一步地，所述外壳体顶部设有一USB接口，所述USB与所述控制组件相连。
进一步地，所述控制组件包括控制器和电池组，所述控制器根据压力传感器感测到的水压信号计算水位深度，并控制进水电磁阀的开关；所述电池组对所述压力传感器和所述进水电磁阀供电。
进一步地，每一所述进水口内均设有过滤网，所述过滤网放置水中杂质进入进水腔内。
进一步地，所述储水腔底部倾斜设置。
进一步地，所述挡块下表面和所述封堵块上表面均为锥形面。
本发明还提供一种基于上述模块化水样定深采集装置的多水层采样方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1:对每一采集单元设置采样深度；
S2:将所有采集单元依次上下连接，并将顶盖连接于位于最上方的采集单元的外壳体顶部；将配重块连接于最下方的采集单元的外壳体的底部；
S3:将采集装置通过吊绳将采集装置吊入待采样的水中，并使其缓慢下沉；
S4:每一采集单元的控制器实时通过位于其内的压力传感器感测其所在位置水压，并实时计算其所处的水位深度，采集单元到达采样深度后，其内的控制器控制其内的进水电磁阀开启，外壳体外的水从其上的进水口其内的流入储水腔中；
S5:待该采集装置到达待取最深的采样深度一段时间后，将采集装置通过吊绳取出，打开所有采集单元的封闭盖，放出所有采集单元的储水腔中的水样，即完成多水层水样定深采集过程。
本发明一种模块化水样定深采集装置及多水层采样方法的有益效果为：该采集装置内设有压力传感器和控制器，压力传感器能实时感测水压，使控制器能实时计算出其所处的深度，从而使控制器能在采集装置达到采样深度使及时开启进水电池阀，使采样深度位置的水能进入采集装置的储水腔中，进而达到定深取样的目的；且该采集装置内无动力组件，不会对待取样水体产生搅动，这样可提高定深的准确度，且不影响后续的二次取样。采用该采集装置及方法，可一次完成多水层水样定深采集过程，节约时间，快速便捷。
附图说明
图1是本发明实施例一种模块化水样定深采集装置的整体结构的正视图和侧视图。
图2是本发明实施例一种模块化水样定深采集装置的内部结构图。
图3是图1中外壳体1的俯视图。
图4是为采集单元之间的连接结构图。
上述图中：1-外壳体，2-压力传感器，3-进水口，4-出水口，5-储水腔，6–进水电磁阀，7-进水孔，8-控制器，9-电池组，10-USB接口，11-顶盖，12-配重块，13-连接柱，14-吊绳，15-密封垫圈，16-挡块，17-封堵块，18-连接套。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1至图4，一种模块化水样定深采集装置，包括多个采集单元、顶盖2以及配重块12。
所有采集单元结构均相同，每一采集单元包括外壳体1、顶盖2以及配重块12。
所述外壳体1为中空的圆柱形，外壳体1内设有一封堵块17和一挡块16，所述封堵块17将外壳体1内空腔分隔为上空腔和储水腔5，所述挡块16将所述上空腔分隔为进水腔和封闭腔，其中，挡块16下表面和封堵块17上表面均为锥形面，从而使位于挡块16下表面和封堵块17上表面之间的进水腔为锥形结构，所述封堵块17中部设有一进水孔7，进水孔7连通进水腔和储水腔5，所述进水孔7内设有一进水电磁阀6。
所述封闭腔内固定有一控制组件，所述控制组件包括控制器8和电池组9，控制器8和电池组9相连，封闭腔侧壁镶嵌有一压力传感器2，所述控制组件与所述压力传感器2与和所述进水电磁阀6相连，所述电池组9用于对压力传感器2和进水电磁阀6供电，所述压力传感器2用于实时感测外壳体1外的水压大小，并将其感测到的水压大小传递至控制组件的控制器8，控制器8用于根据水压大小信号计算其所处的水位深度，并控制进水电磁阀6的开关；其中控制器8计算其所处的水位深度的转换公式为H＝(P-P0)/ρg，其中H为压力传感器所处的水位深度，P0为空气压强(即压力传感器2在空气中受到的压强，P为在水中的实时压强，ρ为所取样的水的密度，g为重力加速度。
所述进水腔侧壁设有多个进水口3，本实施例中，所述进水口3数量为四个，所述进水口3用于使外壳体1外的水能进入进水腔内，所述进水口3内均设有过滤网，所述过滤网防止水中杂质进入进水腔内。所述储水腔5底部倾斜设置，储水腔5底部侧壁设有一出水口4，所述出水口4在取样过程中被封堵盖封闭，完成取样后，取下封堵盖即可使储水腔5内的水从出水口4流出。
所述外壳体1顶部设有一USB接口10，所述USB接口10与所述控制组件相连。所述USB接口10用于对控制组件的电池组9充电，且对控制组件的控制器8设置采样深度。
所述外壳体1下端还设有一连接套18，所述连接套18内设有螺纹，连接套18上端固定于所述外壳体1下端，每一外壳体1上端外壁设有外螺纹，位于下方的采集单元的外壳体上端通过螺纹连接的方式连接于位于其上方的采集单元的外壳体的连接套内，这样可方便地将所有连接单元连接为一整体。
所述顶盖11通过螺纹连接于位于最上方的采集单元的外壳体1顶部，所述顶盖11和外壳体1之间还设有一密封垫圈15，所述密封垫圈15防止水进入外壳体1的USB接口10内，顶盖11上还设有一连接柱，所述连接柱上连接一吊绳，优选地，所述吊绳为尼龙绳，且吊绳14上还设有刻度。
所述配重块12外壁设有外螺纹，配重块12通过螺纹连接的方式连接于位于最下方的采集单元的连接套18内，从而使配重块12连接于所述外壳体1底部，所述配重块12用于带动整个采集装置下沉。
本发明一种模块化水样定深采集装置的采集多水层水样的方法包括如下步骤：
S1:对每一采集单元设置采样深度；对采集单元设置采样深度可通过如下过程设置：通过数据线连接采集单元的USB接口10和控制终端，通过控制终端对采集单元设置采样深度，控制终端可以是智能手机，智能手机通过其内的APP对采集单元内的控制器8设置采样深度；
S2:将所有采集单元按采集深度的位置依次上下连接，采集深度最深的采集单元位于最下方；将顶盖11连接于位于最上方的采集单元的外壳体1顶部；将配重块12连接于最下方的采集单元的外壳体1的底部；
S3:将采集装置通过吊绳14将采集装置吊入待采样的水中，并使其缓慢下沉；
S4:每一采集单元的控制器8实时通过位于其内的压力传感器2感测其所在位置水压，并实时计算其所处的水位深度，采集单元到达采样深度后，其内的控制器8控制其内的进水电磁阀6开启，外壳体1外的水从其上的进水口3其内的流入储水腔5中；进水电磁阀6开启一端时间(2-10s)后自动关闭；
S5:待该采集装置到达待取最深的采样深度一段时间(2-10s)后，将采集装置通过吊绳14取出，打开所有采集单元的封闭盖，放出所有采集单元的储水腔5中的水样，即完成多水层水样定深采集过程。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)

1.一种模块化水样定深采集装置，其特征在于：包括顶盖、配重块和多个采集单元，
每一采集单元包括一外壳体，所述外壳体内设有一封堵块，封堵块将外壳体内空腔分隔为上空腔和储水腔，上空腔内设有一控制组件，上空腔侧壁镶嵌有一压力传感器，所述储水腔侧壁设有多个进水口，所述储水腔底部侧壁设有一出水口；
所述封堵块中部设有一进水孔，所述进水孔内设有一进水电磁阀，所述进水电磁阀与所述控制组件相连，所述压力传感器用于感测外壳体外的水压大小，并将其感测到的水压大小传递至控制组件，所述控制组件用于根据水压大小信号计算其所处的水位深度，并控制进水电磁阀的开关；
多个所述采集单元相对上下依次相连，所述顶盖连接于位于最上方的一采集单元的顶部，所述配重块年纪于所述位于最下方的一采集单元的底部。
2.根据权利要求1所述的一种模块化水样定深采集装置，其特征在于：每一外壳体顶部侧壁均设有螺纹，每一外壳体下端设有一连接套，所述连接套内设有内螺纹，所述配重块通过螺纹连接的方式连接于位于最下方的一采集单元的外壳体的连接套内。
3.根据权利要求2所述的一种模块化水样定深采集装置，其特征在于：每一外壳体的上空腔内设有一挡块，所述挡块将所述上空腔分隔为进水腔和封闭腔，所述控制组件位于所述封闭腔内。
4.根据权利要求3所述的一种模块化水样定深采集装置，其特征在于：所述外壳体顶部设有一USB接口，所述USB与所述控制组件相连。
5.根据权利要求4所述的一种模块化水样定深采集装置，其特征在于：所述控制组件包括控制器和电池组，所述控制器根据压力传感器感测到的水压信号计算水位深度，并控制进水电磁阀的开关；所述电池组对所述压力传感器和所述进水电磁阀供电。
6.根据权利要求5所述的一种模块化水样定深采集装置，其特征在于：每一所述进水口内均设有过滤网，所述过滤网放置水中杂质进入进水腔内。
7.根据权利要求6所述的一种模块化水样定深采集装置，其特征在于：所述储水腔底部倾斜设置。
8.根据权利要求7所述的一种模块化水样定深采集装置，其特征在于：所述挡块下表面和所述封堵块上表面均为锥形面。
9.一种基于上述权利要求8所述的一种模块化水样定深采集装置的多水层采样方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1:对每一采集单元设置采样深度；
S2:将所有采集单元依次上下连接，并将顶盖连接于位于最上方的采集单元的外壳体顶部；将配重块连接于最下方的采集单元的外壳体的底部；
S3:将采集装置通过吊绳将采集装置吊入待采样的水中，并使其缓慢下沉；
S4:每一采集单元的控制器实时通过位于其内的压力传感器感测其所在位置水压，并实时计算其所处的水位深度，采集单元到达采样深度后，其内的控制器控制其内的进水电磁阀开启，外壳体外的水从其上的进水口其内的流入储水腔中；
S5:待该采集装置到达待取最深的采样深度一段时间后，将采集装置通过吊绳取出，打开所有采集单元的封闭盖，放出所有采集单元的储水腔中的水样，即完成多水层水样定深采集过程。
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