CN116499814A - 一种智能大气湿沉降采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能大气湿沉降采样装置，涉及大气湿沉降采样领域，包括：采样箱设于收集箱的上方；过滤膜呈漏斗状设于采样箱的内部，且过滤膜的最底端连接漏斗；分段垡、采样瓶以及蒸馏水桶设于收集箱的内部；降雨样品通过漏斗，经过水路通道流入分段垡；分段垡连接多个采样瓶；主控系统、雨量计以及分段垡相连接；主控系统用于根据降雨情况选择采样模式，并控制分段垡根据采样模式进行分流采样；降雨情况由雨量计测量得知；蒸馏水桶与抽水泵相连通，当智能大气湿沉降采样装置需要清洗时，打开抽水泵，蒸馏水桶的蒸馏水被抽至采样箱中，清洗整个采样流程的水路管道。本发明能够提高采集的降雨样品的准确性以及降低设备清洗负担。

Description

一种智能大气湿沉降采样装置

技术领域

本发明涉及大气湿沉降采样领域，特别是涉及一种智能大气湿沉降采样装置。

背景技术

随着经济的快速发展，过多的气态污染物排放至大气环境中，经过迁移和转化，以干湿沉降的方式进入地表和海洋中。湿沉降是大气沉降的一种主要形式，研究表明，逐渐增加的湿沉降污染量已经造成一系列生态效应，如土壤酸化、水体富营养化等。为了进一步研究湿沉降的影响，许多国家都建立了响应的湿沉降监测网络。湿沉降监测主要由现场采集和样品分析两个步骤组成，在野外进行现场采样主要通过雨水收集器完成。

随着湿沉降研究的不断深入，科研人员对于雨水收集器的要求逐渐提高，从之前简易的雨量桶发展成至今的全智能化采样装置。传统野外采样时常常依赖人工操作，对样品的准确性造成干扰，且电力设备无法按时清洗，清洗工作负担大。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能大气湿沉降采样装置，以解决在野外采样时人为对样品的准确性造成干扰且野外电力设备无法按时清洗，清洗工作负担大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种智能大气湿沉降采样装置，包括：采样箱、收集箱、主控系统、过滤膜、漏斗、分段垡、采样瓶、雨量计、蒸馏水桶以及抽水泵；

所述采样箱设于所述收集箱的上方；所述过滤膜呈漏斗状设于所述采样箱的内部，且所述过滤膜的最底端连接所述漏斗；

所述分段垡、所述采样瓶以及所述蒸馏水桶设于所述收集箱的内部；降雨样品通过所述漏斗，经过水路通道流入所述分段垡；所述分段垡连接多个所述采样瓶；

所述主控系统、所述雨量计以及所述分段垡相连接；所述主控系统用于根据降雨情况选择采样模式，并控制所述分段垡根据所述采样模式进行分流采样；所述降雨情况由所述雨量计测量得知；

所述蒸馏水桶与所述抽水泵相连通，当智能大气湿沉降采样装置需要清洗时，打开所述抽水泵，所述蒸馏水桶的蒸馏水被抽至所述采样箱中，清洗整个采样流程的水路管道。

可选的，还包括：平移遮板、平移遮板电机以及平移遮板控制系统；

所述平移遮板设于所述收集箱的顶部；所述平移遮板通过所述平移遮板电机与所述平移遮板控制系统相连接；所述平移遮板控制系统与所述主控系统相连接；所述平移遮板控制系统用于根据所述主控系统的降雨信号控制所述平移遮板移动。

可选的，还包括：电路控制系统以及太阳能电板；

所述电路控制系统、所述太阳能电板、所述平移遮板电机、所述主控系统以及所述抽水泵相连接；所述太阳能电板用于对所述智能大气湿沉降采样装置自行充电；所述电路控制系统用于对各个蓄电装置供电。

可选的，还包括：蓄电池；

所述蓄电池与所述电路控制系统相连接。

可选的，还包括：冰箱；

所述冰箱用于存储并冰冻所述采样瓶。

可选的，所述采样模式，具体包括：按照时间周期进行采样、按照降雨场次进行采样以及按照降雨量进行分段采集。

可选的，所述主控系统外置有USB接口；

所述USB接口用于导出所述主控系统中的降雨数据；所述降雨数据包括降雨时间、降雨量以及采样瓶号。

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：本发明提供了一种智能大气湿沉降采样装置，当降雨时，利用主控系统控制分段垡进行分流采样，整个过程无需人工干预，提高了采集的降雨样品的准确性；同时，本发明设计蒸馏水桶，当需要清洗时，打开抽水泵，将蒸馏水桶中的蒸馏水抽取至采样箱中，自动清洗整个采样流程的水路管道，大大降低了设备清洗负担。

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为本发明所提供的智能大气湿沉降采样装置结构示意图。

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了一种智能大气湿沉降采样装置，能够提高采集的降雨样品的准确性以及降低设备清洗负担。

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。

图1为本发明所提供的智能大气湿沉降采样装置结构示意图，如图1所示，一种智能大气湿沉降采样装置，包括：采样箱1、收集箱2、主控系统3、过滤膜4、漏斗5、分段垡6、采样瓶7、雨量计8、蒸馏水桶9以及抽水泵10；所述采样箱1设于所述收集箱2的上方；所述过滤膜4呈漏斗状设于所述采样箱1的内部，且所述过滤膜4的最底端连接所述漏斗5；所述分段垡6、所述采样瓶7以及所述蒸馏水桶9设于所述收集箱2的内部；降雨样品通过所述漏斗5，经过水路通道流入所述分段垡6；所述分段垡6连接多个所述采样瓶7；所述主控系统3、所述雨量计8以及所述分段垡6相连接；所述主控系统3用于根据降雨情况选择采样模式，并控制所述分段垡6根据所述采样模式进行分流采样；所述降雨情况由所述雨量计8测量得知；所述蒸馏水桶9与所述抽水泵10相连通，当智能大气湿沉降采样装置需要清洗时，打开所述抽水泵10，所述蒸馏水桶9的蒸馏水被抽至所述采样箱1中，清洗整个采样流程的水路管道。

过滤膜4用于初步过滤降雨中携带的落叶、树枝等大型杂质。

漏斗5用于方便过滤以及使采样箱1的雨水规则的流入水路管道中。

抽水泵10通过聚乙烯管连接蒸馏水桶9，工作时将蒸馏水抽到采样箱1中进行仪器清洗。

分段垡6用于将通过的降雨样品进行分流，分段垡6连接主控系统3，根据主控系统3设计的模式对降雨样品进行分流采样。

雨量计8放置在智能大气湿沉降采样装置的外侧，雨量计8用于记录降雨量；雨量计8与主控系统3连接，收到降雨信号后，主控系统3控制该智能大气湿沉降采样装置开始进行采样。

采样瓶7用于储存雨水；蒸馏水桶9用于储存蒸馏水。

主控系统3是整个智能大气湿沉降采样装置（以下简称仪器）的大脑，设有三种采样模式，可根据降雨情况可以人工选择采样模式，主控系统3外设显示屏，可进行查看数据、数据导出、模式选择等操作。

主控系统3主要分为三个功能模块，主要根据编程语言进行实现：

（1）按一天为一个周期进行采样，每天9：00-9：00（时间可以调控）采集一个样品，采集够20个样品为一轮。即按照时间周期进行采样。

（2）按场次进行采样，每场雨采集一个样品，每采集20个样品后为一轮。即按照降雨场次进行采样。

（3）按降雨量进行分段采样，每采集1-12mm（可调）为一个样品，每采集20个样品为一轮。即按照降雨量进行分段采集。

主控系统3为整个仪器的大脑，控制整个仪器的运转，并可实现记录降雨量，采集样品瓶号，降雨时期，起止降雨时间，并可以储存数据，通过USB接口进行数据导出。

在主控系统3中还可以查看仪器状态、平移遮板控制系统13灵敏度，平移遮板11关门延迟时间。

在实际应用中，还包括：平移遮板11、平移遮板电机12以及平移遮板控制系统13；所述平移遮板11设于所述收集箱2的顶部；所述平移遮板11通过所述平移遮板电机12与所述平移遮板控制系统13相连接；所述平移遮板控制系统13与所述主控系统3相连接；所述平移遮板控制系统13用于根据所述主控系统3的降雨信号控制所述平移遮板11移动。

作为本发明可选的一种实施方式，平移遮板11非雨季盖在采样箱1上，避免干沉降灰尘等对湿沉降的影响；在降雨时，平移遮板11打开，采样箱1主要起到收集雨水的作用。

平移遮板控制系统13连接主控系统3，平移遮板电机12连接电路控制系统14，平移遮板控制系统13感应到主控系统3传递的降雨信号后，平移遮板控制系统13会控制平移遮板电机12打开平移遮板11进行采样。

平移遮板控制系统13控制平移遮板11在降雨时打开，雨停后关闭，与主控系统3连接，根据降雨情况自行运转。

本发明各部分之间的连接可从三个角度进行阐述：

（1）水路管道为漏斗5与分段垡6之间的管道（降雨样品从收集至储存）：采样箱1下接漏斗5、漏斗5上设有过滤膜4，漏斗5通过聚乙烯管与分段垡6连接，分段垡6下通过聚乙烯管与20个采样瓶7连接，采样瓶7放置在小型冰箱内，对降雨样品进行冷冻储存。

进一步的，水路管道：由一个1m*1m的采样箱1进行野外采集雨水，雨水采集后经过过滤膜4、经过初步过滤后进入漏斗5，之后进入分段垡6，通过分段垡6进行分段后进入采样瓶7，采样瓶7外有一个小型冰箱，能对降雨样品进行现场冰冻。

（2）电路管道为电路控制系统14分别与主控系统3、抽水泵10、平移遮板电机12、太阳能电板15、蓄电池16以及冰箱17之间的线路（仪器以及各部件通电）：太阳能电板15通过电线与电路控制连接，电路控制系统14外分别连接蓄电池16、抽水泵10、主控系统3、平移遮板电机12、小型冰箱保持仪器全天侯通电状态。

进一步的，电路管道：为了适应野外采样，特配套太阳能电路系统、太阳能电板15外置在装置外，连接在电路控制系统14中，电路控制系统14连接有蓄电池16，电路控制系统14同样连接主控系统3，控制仪器的整体运转，电路系统连接到抽水泵10、仪器清洗时，打开水泵，把蒸馏水抽到采样箱1中，整体对仪器水路系统进行清洗。

（3）传感器管道为电路控制系统14分别与雨量计8以及平移遮板控制系统13之间的线路（仪器自动采样）：仪器外接雨量计8，雨量计8连接主控系统3，通过主控系统3连接平移遮板控制系统13以及分段垡6，保证仪器按照既定模式开展采样。

进一步的，该智能大气湿沉降采样装置外接雨量计8，雨量计8通过传感器线路连接至主控系统3中，主控系统3连接至平移遮板控制系统13（感应到降雨后平移遮板11会自动打开）和分段垡6（按照主控系统3设定模式把降雨样品分在不同采样瓶7中）、使采样装置能够按照主控系统3设置的模式进行采样。

仪器实现智能化采样的过程：降雨发生情况下，外置雨量计8首先感应到降雨，信号传递至主控系统3，主控系统3信号继续传递至平移遮板控制系统13，平移遮板控制系统13命令平移遮板电机12打开平移遮板11，进行采样。降雨样品通过水路管道进入分段垡6，分段垡6由主控系统3经行控制，按照主控系统3的采样模式将降雨样品分流至不同采样瓶7中，在小型冰箱的控制下，降雨样品实现冰冻。仪器需要清洗时，打开抽水泵10，蒸馏水桶9的蒸馏水会被抽至采样箱1中，实现整个采样流程水路管道的清洗。

在实际应用中，还包括：电路控制系统14以及太阳能电板15；所述电路控制系统14、所述太阳能电板15、所述平移遮板电机12、所述主控系统3以及所述抽水泵相连接；所述太阳能电板15用于对所述智能大气湿沉降采样装置自行充电；所述电路控制系统14用于对各个蓄电装置供电。

太阳能电板15保证仪器在野外可以自行充电。

电路控制系统14用于连接太阳能电板15、蓄电池16、主控系统3以及抽水泵，保证各蓄电装置可以实现供电。

蓄电池16储存电力，保证阴雨天仪器依旧可以正常运转。

在实际应用中，还包括：冰箱17；所述冰箱用于存储并冰冻所述采样瓶7。

冰箱对采集到的降雨样品进行现场冰冻，防止样品污染。

电路系统主要由太阳能电板15、电路控制系统14、蓄电池16、抽水泵10、小型冰箱，以及平移遮板电机12几个部分构成，各部件一直保持通电状态，故而不需要进行电路方面的控制。

在实际应用中，所述主控系统3外置有USB接口；所述USB接口用于导出所述主控系统3中的降雨数据；所述降雨数据包括降雨时间、降雨量以及采样瓶号。

（1）本发明扩大的采样箱1的体积，使采集样品量可以充满满足目前科学研究需求。

（2）本发明通过可调节的采样模式，可以实现对于湿沉降更加精准的研究，不仅可以实现定量湿沉降沉降浓度、通量等基础研究，还可以满足对同一场降雨不同降雨时段的湿沉降系列研究，对于后续针对湿沉降的治理有较好的使用价值。

（3）本发明通过自动供电功能，解决了在野外开展采样时因缺电、断电等造成的局限。

（4）本发明内置小型冰箱，可实现样品的直接冷冻保存，解决了野外开展采样经常出现的样品污染以及人工采样工作量大的问题。

（5）本发明内置清洗功能，可以实现样品的按时清洗以及清洗不彻底以及因清洗仪器造成的人工工作量大的问题。

（6）本发明主控系统3可以实现降雨数据的记录存储以及导出功能，大大减少了人为工作量，减少了人为干预造成的数据误差。

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 (7)

1.一种智能大气湿沉降采样装置，其特征在于，包括：采样箱、收集箱、主控系统、过滤膜、漏斗、分段垡、采样瓶、雨量计、蒸馏水桶以及抽水泵；

所述采样箱设于所述收集箱的上方；所述过滤膜呈漏斗状设于所述采样箱的内部，且所述过滤膜的最底端连接所述漏斗；

所述分段垡、所述采样瓶以及所述蒸馏水桶设于所述收集箱的内部；降雨样品通过所述漏斗，经过水路通道流入所述分段垡；所述分段垡连接多个所述采样瓶；

所述主控系统、所述雨量计以及所述分段垡相连接；所述主控系统用于根据降雨情况选择采样模式，并控制所述分段垡根据所述采样模式进行分流采样；所述降雨情况由所述雨量计测量得知；

所述蒸馏水桶与所述抽水泵相连通，当智能大气湿沉降采样装置需要清洗时，打开所述抽水泵，所述蒸馏水桶的蒸馏水被抽至所述采样箱中，清洗整个采样流程的水路管道。

2.根据权利要求1所述的智能大气湿沉降采样装置，其特征在于，还包括：平移遮板、平移遮板电机以及平移遮板控制系统；

所述平移遮板设于所述收集箱的顶部；所述平移遮板通过所述平移遮板电机与所述平移遮板控制系统相连接；所述平移遮板控制系统与所述主控系统相连接；所述平移遮板控制系统用于根据所述主控系统的降雨信号控制所述平移遮板移动。

3.根据权利要求2所述的智能大气湿沉降采样装置，其特征在于，还包括：电路控制系统以及太阳能电板；

所述电路控制系统、所述太阳能电板、所述平移遮板电机、所述主控系统以及所述抽水泵相连接；所述太阳能电板用于对所述智能大气湿沉降采样装置自行充电；所述电路控制系统用于对各个蓄电装置供电。

4.根据权利要求3所述的智能大气湿沉降采样装置，其特征在于，还包括：蓄电池；

所述蓄电池与所述电路控制系统相连接。

5.根据权利要求4所述的智能大气湿沉降采样装置，其特征在于，还包括：冰箱；

所述冰箱用于存储并冰冻所述采样瓶。

6.根据权利要求1-5任一项所述的智能大气湿沉降采样装置，其特征在于，所述采样模式，具体包括：按照时间周期进行采样、按照降雨场次进行采样以及按照降雨量进行分段采集。

7.根据权利要求6所述的智能大气湿沉降采样装置，其特征在于，所述主控系统外置有USB接口；

所述USB接口用于导出所述主控系统中的降雨数据；所述降雨数据包括降雨时间、降雨量以及采样瓶号。