CN114778210B - 一种储水罐、多点位自动采水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储水罐、多点位自动采水装置及方法。属于水域环境监测技术领域。所述储水罐包括储水罐本体和试剂瓶；所述试剂瓶的瓶口从所述储水罐本体的顶面伸入所述储水罐本体内部；所述试剂瓶的瓶底设置有试剂控制阀；所述试剂控制阀用于将所述试剂瓶内的凝固剂推入所述储水罐本体。本发明通过设置试剂控制阀和试剂瓶，实现凝固剂的加入，通过添加凝固剂的方式保持采集的水中的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素，实现对水域环境中的水本身的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素的测量。

Description

一种储水罐、多点位自动采水装置及方法

技术领域

本发明涉及水域环境监测技术领域，特别是涉及一种储水罐、多点位自动采水装置及方法。

背景技术

自动采水装置可安装于无人船上，到达浅滩、暗礁、高污染等危险水域环境中，代替人工取样和原位监测，能够在很大程度上改善工作环境、降低风险、节省成本。但目前市场上存在的自动采水装置，由于在采水及检测过程中存在一定的时间间隔，在该时间间隔内溶解氧、酸碱度等特殊生态要素容易发生变化，无法完成对水域环境中的水本身的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素的测量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种储水罐、多点位自动采水装置及方法，以通过添加凝固剂的方式保持采集的水中的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素，实现对水域环境中的水本身的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素的测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种储水罐，所述储水罐包括储水罐本体和试剂瓶；

所述试剂瓶的瓶口从所述储水罐本体的顶面伸入所述储水罐本体内部；

所述试剂瓶的瓶底设置有试剂控制阀；

所述试剂控制阀用于将所述试剂瓶内的凝固剂推入所述储水罐本体。

可选的，所述试剂瓶的瓶口设置有橡皮塞，当试剂控制阀推动所述试剂瓶内的凝固剂时，所述橡皮塞被顶开。

可选的，所述储水罐还包括从储水罐本体的侧面的进水口伸入所述储水罐本体内部的进水管，及从储水罐本体的侧面的排水口伸入所述储水罐本体内部的排水管；

所述进水管伸入至距离所述储水罐本体的罐底的第一预设距离处；

所述排水管伸入至距离所述储水罐本体的罐顶的第二预设距离处；

所述第一预设距离和所述第二预设距离均小于距离阈值；

所述排水管内设置有单向排水阀；所述排水管用于向储水罐本体外排水，使储水罐本体内的水位不高于距离所述储水罐本体的罐顶的第二预设距离处。

一种多点位自动采水装置，所述采水装置包括多个上述储水罐、多个第一电磁阀、多孔分水器、总进水管、总排水管、抽水泵、第二电磁阀和控制模块；

每个所述储水罐的进水口分别一一对应的通过每个所述第一电磁阀与所述多孔分水器连接；

每个所述储水罐的排水口与所述多孔分水器连接；

所述总进水管与所述多孔分水器连接，所述抽水泵设置在所述总进水管上；

所述总排水管通过所述第二电磁阀与所述多孔分水器连接；

所述控制模块分别与所述抽水泵的控制端、每个所述第一电磁阀的控制端、所述第二电磁阀的控制端及所述储水罐的试剂控制阀的控制端连接；

所述控制模块用于控制所述抽水泵、每个所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及每个所述储水罐的试剂控制阀的状态以完成每个所述储水罐的自动抽水。

可选的，所述采水装置还包括储水罐固定盘；

所述储水罐固定盘上设置有多个固定孔；

每个所述储水罐分别一一对应的固定在每个所述固定孔内；

所述采水装置还包括控制箱；

所述控制箱设置在所述储水罐固定盘的上部；

多个所述第一电磁阀、所述多孔分水器、所述抽水泵和所述第二电磁阀均设置在所述控制箱内。

可选的，所述控制箱上设置有与所述总进水管连通的进水口、与所述总排水管连通的排水口，及与每个储水罐的进水口一一对应连通的出水口。

可选的，所述控制模块包括控制器，与所述控制器连接的定时器和定位器；

所述控制器用于当采水装置到达预设采样时间或预设采样地点时，生成采水指令，并根据所述采水指令控制所述抽水泵、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述试剂控制阀的状态以完成储水罐的自动抽水。

可选的，所述控制模块还包括远程控制端；

所述控制器与所述远程控制端无线连接；

所述远程控制端用于根据用户操作生成控制指令，并将所述控制指令发送给所述控制器，所述控制器用于根据所述控制指令控制所述抽水泵、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述试剂控制阀的状态以完成储水罐的抽水。

一种多点位自动采水方法，所述采水方法应用于上述采水装置，所述采水方法包括如下步骤：

生成采水指令；

当所述采水指令为第n个储水罐抽水的采水指令时，执行如下操作：

开启抽水泵和第二电磁阀；

持续抽水第一预设时间，关闭抽水泵和第二电磁阀；

开启第n个第一电磁阀和抽水泵；第n个第一电磁阀与第n个储水罐的进水管连通；

持续抽水第二预设时间，关闭抽水泵和第n个第一电磁阀；

开启第n个储水罐的试剂控制阀，完成第n个储水罐的抽水。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种储水罐、多点位自动采水装置及方法。所述储水罐包括储水罐本体和试剂瓶；所述试剂瓶的瓶口从所述储水罐本体的顶面伸入所述储水罐本体内部；所述试剂瓶的瓶底设置有试剂控制阀；所述试剂控制阀用于将所述试剂瓶内的凝固剂推入所述储水罐本体。本发明通过设置试剂控制阀和试剂瓶，实现凝固剂的加入，通过添加凝固剂的方式保持采集的水中的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素，实现对水域环境中的水本身的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术行人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种储水罐的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种多点位自动采水装置的结构原理图；

图3为本发明实施例2提供的一种多点位自动采水装置的结构布局图；

图4为本发明实施例2提供的远程控制端的指令类型示意图；

图5为本发明实施例2提供的远程控制端的指令选项示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术行人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种储水罐、多点位自动采水装置及方法，以通过添加凝固剂的方式保持采集的水中的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素，实现对水域环境中的水本身的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素的测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种储水罐，所述储水罐包括储水罐本体1和试剂瓶2；所述试剂瓶2的瓶口从所述储水罐本体1的顶面伸入所述储水罐本体1内部；所述试剂瓶2的瓶底设置有试剂控制阀3；所述试剂控制阀3用于将所述试剂瓶2内的凝固剂推入所述储水罐本体1。

示例性的，所述试剂瓶2的瓶口设置有橡皮塞4，当试剂控制阀3推动所述试剂瓶2内的凝固剂时，所述橡皮塞4被顶开。本发明在试剂瓶2的瓶口在非工作时间以橡皮塞4进行封闭，工作时，试剂控制阀3推动活塞将凝固剂注入储水罐本体时，橡皮塞4会被顶开。

示例性的，所述储水罐还包括从储水罐本体1的侧面的进水口伸入所述储水罐本体1内部的进水管5，及从储水罐本体1的侧面的排水口伸入所述储水罐本体1内部的排水管6；所述进水管5伸入至距离所述储水罐本体1的罐底的第一预设距离处；所述排水管6伸入至距离所述储水罐本体1的罐顶的第二预设距离处；所述第一预设距离和所述第二预设距离均小于距离阈值（距离阈值的取值比较小，以使所述进水管5伸入至靠近罐底的位置，所述排水管6伸入至靠近灌顶的位置）；所述排水管6内设置有单向排水阀（图1中未示出）；所述排水管6用于向储水罐本体1外排水，使储水罐本体1内的水位不高于距离所述储水罐本体的罐顶的第二预设距离处。

本发明将进水管5伸入至距离储水罐本体1的罐底的第一预设距离处；将排水管6伸入至距离储水罐本体1的罐顶的第二预设距离处，并使第一预设距离和第二预设距离小于距离阈值的目的在于：使进水管5伸到罐底，保证水样自下而上充满储水罐本体1；排水管6靠近罐顶，使超过排水管5所在的水面的水样作为多余的水排出。这种设计符合人工采样标准，进一步保证了采水样的有效性。

对于特定水质元素，例如酸碱度、溶解氧等，需要采完水样采集后即刻加入凝固剂才能保证水样的真实性。本发明在储水罐本体1上方设计了试剂瓶2和试剂控制阀，采样采集完成后立即启动程序加入对应的凝固剂，与人工采样流程保存一致。其中，凝固剂的量也是提前计算好，并存储至试剂瓶2内，完全满足水质监测需求。

实施例2

本发明实施例2提供一种多点位自动采水装置，如图2所示，所述所述采水装置包括多个实施例1中储水罐、多个第一电磁阀、多孔分水器、总进水管、总排水管、抽水泵、第二电磁阀和控制模块（图2中未视出）；每个所述储水罐的进水口分别一一对应的通过每个所述第一电磁阀与所述多孔分水器连接；每个所述储水罐的排水口与所述多孔分水器连接；所述总进水管与所述多孔分水器连接，所述抽水泵设置在所述总进水管上；所述总排水管通过所述第二电磁阀与所述多孔分水器连接；所述控制模块分别与所述抽水泵的控制端、每个所述第一电磁阀的控制端、所述第二电磁阀的控制端及所述储水罐的试剂控制阀的控制端连接；所述控制模块用于控制所述抽水泵、每个所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述试剂控制阀的状态以完成每个所述储水罐的自动抽水。

如图3所示，所述采水装置还包括储水罐固定盘和控制箱；所述储水罐固定盘上设置有多个固定孔；每个所述储水罐分别一一对应的固定在每个所述固定孔内；所述采水装置还包括控制箱；所述控制箱设置在所述储水罐固定盘的上部；多个所述第一电磁阀、所述多孔分水器、所述抽水泵和所述第二电磁阀均设置在所述控制箱内。所述控制箱上设置有与所述总进水管连通的进水口、与所述总排水管连通的排水口，及与每个储水罐的进水口连通的出水口。

示例性的，对于具有10个点样的水体自动采样功能的采水装置，该采水装置有10个储水罐，一个航次能够采取10个点位的水样，每个储水罐容量为1000ml，满足水质生态监测的需求。

该采水装置包括1个抽水泵、10个第一电磁阀、1个第二电磁阀、10个储水罐和1个总排水管，每个储水罐对应一个第一电磁阀，可通过远程控制端控制第一电磁阀的开关，实现指定储水罐采水的功能。另外，设计1个第二电磁阀控制总排水管，用于采水前的管道冲洗，增强水样的有效性。如图3所示为抽水泵第一电磁阀、第二电磁阀的布局。

所述控制模块包括控制器，与所述控制器连接的定时器和定位器，所述定时器用于为判断是否到达预设采样时间提供计时信息，所述定位器用于为判断是否到达预设采样地点提供定位信息；所述控制器用于当采水装置到达预设采样时间或预设采样地点时，生成采水指令，并根据所述采水指令控制所述抽水泵、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述试剂控制阀的状态以完成储水罐的自动抽水。

所述控制模块还包括远程控制端；所述控制器与所述远程控制端无线连接；所述远程控制端用于根据用户操作生成控制指令，并将所述控制指令发送给所述控制器，所述控制器用于根据所述控制指令控制所述抽水泵、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述试剂控制阀的状态以完成储水罐的抽水。其中远程控制端的控制指令的指令类型选项如图4所示，指令选项内容如图5所示。

自动采水装置具有2种工作模式：人工控制和指定时间/地点。人工控制是指用户在远程控制端通过无线通信发送控制指令；指定时间/地点是指预设采样的时间或地点，当满足预设的条件时，自动生成采水指令，设备开始自动采样。

实施例3

本发明实施例3提供一种多点位自动采水方法，所述采水方法应用于实施例2所述的采水装置，所述采水方法适用于指定时间/地点的控制方式，所述采水方法包括如下步骤：

初始化n的数值为1；

当采水装置到达预设采样时间或预设采样地点时，生成第n个储水罐抽水的采水指令；

根据第n个储水罐抽水的采水指令，执行如下操作：

开启抽水泵和第二电磁阀；

持续抽水第一预设时间，关闭抽水泵和第二电磁阀；

开启第n个第一电磁阀和抽水泵；第n个第一电磁阀与第n个储水罐的进水管连通；

持续抽水第二预设时间，关闭抽水泵和第n个第一电磁阀；

开启第n个储水罐的试剂控制阀，完成第n个储水罐的抽水，令n的数值增加1。

示例性的，当n为1时，采水装置的工作过程为：

总排水管对应的第二电磁阀开启，抽水泵启动，开始抽水冲洗管道；

抽水泵关闭，总排水管对应的第二电磁阀关闭，第1个第一电磁阀开启；

抽水泵启动，开始抽水，计时20秒钟，水自动流入第1个储水罐；

计时结束，抽水泵停止工作，第1个电磁阀关闭；

启动第1个储水罐对应的试剂控制阀，自动加入对应的凝固剂；

第1个储水罐抽水结束。

注：提前已经计算好抽水时间，20秒钟可使水样完全充满罐体，并有多余的水排出，保证储水罐里无空气，从而保证水质参数的有效性。

基于上述实施例，本发明的优点如下：

本发明提供一种储水罐、多点位自动采水装置及方法。所述储水罐包括储水罐本体和试剂瓶；所述试剂瓶的瓶口从所述储水罐本体的顶面伸入所述储水罐本体内部；所述试剂瓶的瓶底设置有试剂控制阀；所述试剂控制阀用于将所述试剂瓶内的凝固剂推入所述储水罐本体。本发明通过设置试剂控制阀和试剂瓶，实现凝固剂的加入，通过添加凝固剂的方式保持采集的水中的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素，实现对水域环境中的水本身的溶解氧、酸碱度等特殊生态要素的测量。

本发明提供的采水装置能够实现自动采集或直接接受控制指令实现采集，可无需嵌入在船体平台中，通过共用无人船的控制系统完成采水功能，具备独立性。

本发明可应用于生态环境监测无人船等无人自动平台上，在进行数据原位监测的同时，进行水样采集工作，一方面便于开展监测数据的实验室校正比对以及实验室环境下的水体综合分析等，另一方面也实现了浅滩、暗礁、复杂环境高污染水域的水样采集工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术行人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种多点位自动采水装置，其特征在于，所述采水装置包括多个储水罐、多个第一电磁阀、多孔分水器、总进水管、总排水管、抽水泵、第二电磁阀和控制模块；

每个所述储水罐的进水口分别一一对应的通过每个所述第一电磁阀与所述多孔分水器连接；

每个所述储水罐的排水口与所述多孔分水器连接；

所述总进水管与所述多孔分水器连接，所述抽水泵设置在所述总进水管上；

所述总排水管通过所述第二电磁阀与所述多孔分水器连接；

所述控制模块分别与所述抽水泵的控制端、每个所述第一电磁阀的控制端、所述第二电磁阀的控制端及所述储水罐的试剂控制阀的控制端连接；

所述控制模块用于控制所述抽水泵、每个所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及每个所述储水罐的试剂控制阀的状态以完成每个所述储水罐的自动抽水；

所述控制模块包括控制器，与所述控制器连接的定时器和定位器；

所述控制器用于当采水装置到达预设采样时间或预设采样地点时，生成采水指令，并根据所述采水指令控制所述抽水泵、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述试剂控制阀的状态以完成储水罐的自动抽水；所述采水指令为指定多个所述储水罐中的一个储水罐抽水的指令；

所述储水罐包括储水罐本体和试剂瓶；

所述试剂瓶的瓶口从所述储水罐本体的顶面伸入所述储水罐本体内部；

所述试剂瓶的瓶底设置有试剂控制阀；

所述试剂控制阀用于将所述试剂瓶内的凝固剂推入所述储水罐本体；

所述试剂瓶的瓶口设置有橡皮塞，当试剂控制阀推动所述试剂瓶内的凝固剂时，所述橡皮塞能够被顶开。

2.根据权利要求1所述的多点位自动采水装置，其特征在于，所述储水罐还包括从储水罐本体的侧面的进水口伸入所述储水罐本体内部的进水管，及从储水罐本体的侧面的排水口伸入所述储水罐本体内部的排水管；

所述进水管伸入至距离所述储水罐本体的罐底的第一预设距离处；

所述排水管伸入至距离所述储水罐本体的罐顶的第二预设距离处；

所述第一预设距离和所述第二预设距离均小于距离阈值；

所述排水管内设置有单向排水阀；所述排水管用于向储水罐本体外排水，使储水罐本体内的水位不高于距离所述储水罐本体的罐顶的第二预设距离处。

3.根据权利要求1所述的多点位自动采水装置，其特征在于，所述采水装置还包括储水罐固定盘和控制箱；

所述储水罐固定盘上设置有多个固定孔；

每个所述储水罐分别一一对应的固定在每个所述固定孔内；

所述控制箱设置在所述储水罐固定盘的上部；

多个所述第一电磁阀、所述多孔分水器、所述抽水泵和所述第二电磁阀均设置在所述控制箱内。

4.根据权利要求3所述的多点位自动采水装置，其特征在于，所述控制箱上设置有与所述总进水管连通的进水口，与所述总排水管连通的排水口，及与每个储水罐的进水口一一对应连通的出水口。

5.根据权利要求3所述的多点位自动采水装置，其特征在于，所述控制模块还包括远程控制端；

所述控制器与所述远程控制端无线连接；

所述远程控制端用于根据用户操作生成控制指令，并将所述控制指令发送给所述控制器，所述控制器用于根据所述控制指令控制所述抽水泵、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述试剂控制阀的状态以完成储水罐的抽水；所述控制指令为控制抽水泵、第一电磁阀、第二电磁阀或试剂控制阀进行动作的指令。

6.一种多点位自动采水方法，其特征在于，所述采水方法应用于权利要求1-5任一项所述的采水装置，所述采水方法包括如下步骤：

生成采水指令；所述采水指令为指定多个所述储水罐中的一个储水罐抽水的指令；

当所述采水指令为第n个储水罐抽水的采水指令时，执行如下操作：

开启抽水泵和第二电磁阀；

持续抽水第一预设时间，关闭抽水泵和第二电磁阀；

开启第n个第一电磁阀和抽水泵；第n个第一电磁阀与第n个储水罐的进水管连通；

持续抽水第二预设时间，关闭抽水泵和第n个第一电磁阀；

开启第n个储水罐的试剂控制阀，完成第n个储水罐的抽水。

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