CN117091891A - 一种水样自动采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水样自动采集装置，包括触发模块、采水模块、存水模块，其特征在于所述采水模块和存水模块均置于水面以下；其工作模式为：当触发模块被外部信号触发时，发送信号给采水模块，采水模块进行水样采集，所采集的水样保存在水面以下的存水模块中，完成采水后，水样自动采集装置向外部发送采集信号。本发明采用触发机制，采样方式灵活；采水后采水模块、存水模块均置于水面以下，采水模块功耗低，存水模块置于天然水体中，可以避免温度和阳光照射带来的水体变质情况，可以较长时间的保存水样，此外，采样容器内外浮力平衡，不增加设备负载。

Description

一种水样自动采集装置

技术领域

本发明属于水质监测领域，特别涉及一种水样自动采集装置及包含其的水质采集监测装置。

背景技术

水样采集是了解水质情况的重要步骤，对受污染水体的水样进行水样采集、分析、测定，可以获得水体污染的基础数据，对水体污染监控、水体环境提升具有重要意义。

常见的水样采集方式有人工取样、岸边站设备取样、水样采集器等取样方式，这几种水样采集方式各有优缺点：

人工取样，时间上较难与排污时间一致，采样时效性差，往往人员到达时，污染已经扩散或流入下游，此外，人工采样需要人员前往现场，人力、时间成本较高。

随着物联网技术的发展，岸边站设备取样也随之出现，岸边站取样需要在固定的岸边建设站房，站房内布置水泵、铺设水管、配备存储冰柜等设备，前期建设成本高，后期运维工作量大，较难广泛布点。

市场上已有部分水样采集器，多采用定时采样或者人工携带前往现场采样的工作模式，设备采用多为定时采样模式。定时采样，采样量大，需要及时更换存水设备；同时，该类设备长期处于工作状态，设备整体功耗较大，工作时间短，需要及时取回；此外，人工携带设备前往采样，同样时效性差，人力成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有水样采集工作的缺陷，提供一种水样自动采集装置及包含其的水质采集监测装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水样自动采集装置，包括：一组以上的自动采水单元，每组自动采水单元包括：触发模块、采水模块和存水模块；

所述触发模块用于接收外部信号后、定时装置的信号后或手动触发后发送采水指令给采水模块，在完成采水后，可向外部发送完成采集信号；

所述采水模块用于接收触发模块的采水指令后进行采水；

所述存水模块用于存放采水模块所采集的水样。

进一步的，采水模块置于水面以下，所述存水模块在采集完水样后置于水面以下。

进一步的，采水模块为水泵、电磁阀或电动阀门；所述采水模块设置有采水口，所述采水口设置有过滤网。

进一步的，存水模块为可更换采样瓶、采样袋或采样桶，所述存水模块上设置有入水口和出水口，并且入水口和出水口上设置有止回阀。

进一步的，自动采水单元还包括连接模块；所述连接模块包括电气连接部分和管路连接部分，所述电气连接部分用于连接水样自动采集装置和外部设备；所述管路连接部分为连接水样自动采集装置的水样流通管路。

进一步的，电气连接部分的端口均具有防水接头。

进一步的，自动采水单元还包括漂浮固定模块，所述漂浮固定模块用于将自动采水单元漂浮固定在水中，使采水模块及采集水样后的存水模块都置于水面以下；所述漂浮固定模块为插入水底的固定杆，所述水样自动采集装置固定在固定杆上；或者漂浮固定模块包括漂浮圈、框架和锚，所述漂浮圈用于将自动采水单元漂浮在水中，并固定单元中不能置于水中的设备使之置于水面之上，所述框架用于固定采水模块和存水模块，所述锚通过绳索固定在框架下方，锚、框架和水样自动采集装置的重量与漂浮圈浮力平衡将自动采水单元漂浮固定在水中，使采水模块及采集水样后的存水模块都置于水面以下。

进一步的，漂浮固定模块为漂浮圈、框架和锚时，并且自动采水单元的数量在2个以上时，所有的自动采水单元的采水模块和存水模块固定在一个框架内，或者一组采水模块和存水模块固定在一个框架内，框架之间用链条进行固定。

进一步的，自动采水单元还包括主控板，所述主控板包括定时装置和/或远程控制装置，定时装置用于设置定时触发模块发送指令进行采水、所述远程控制装置用于接收外部信号给触发模块发送指令进行采水。

一种自动采集水样的水质采集监测装置，包括上面1-6任一所述的水样自动采集装置。

本发明的水样自动采集装置，工作方式为：

当触发模块被外部信号触发或在触发模块设定的时间，水样自动采集装置进行水样采集，所采集的水样在水面以下的存水模块中保存，完成采水后，触发模块向外部发送完成采集的信号，该设备只有在被触发时，才进行采样，采样过程及时、高效。

本发明的水样自动采集装置，取样方式为：

当运维人员接收到采水信号后，可以灵活安排取样时间，前往现场进行取样，其取样方式包括：更换存水模块的采样瓶或者通过连接存水模块的出水口，抽取采集的水样。

本发明的优点如下：

(1)本发明水样自动采集装置，可独立置于水体中进行水样采集，也可以配合现有水质监测设备一起使用，利用监测设备的报警信号，触发该装置进行取水，采集的水样及时高效，具有溯源取证价值；

(2)本发明水样自动采集装置，采水模块、存水模块均置于水下，利用水体天然保温、避光，有效防止水样变质，给水样保存提供一个天然稳定的环境，无需额外存储外设，水样可较长时间保存；

(3)本发明水样自动采集装置，存水模块置于水下，完成采水后，存水模块内水体与外部水体浮力平衡，不增减设备本身或外部设备的浮力，减少负重；

(4)本发明水样自动采集装置，其触发模块，只有接收到外部信号时，才触发装置工作，设备工作时，时间短，效率高；设备不被触发时不工作，无功耗；该工作模式可维持设备及外部设备长期稳定的运行；进一步的，当本装置的采水模块使用阀门开关时，可利用水下压强差将水样压入设备中，可进一步降低功耗；

(5)利用本发明水样自动采集装置，运维人员可根据采水信息，随时安排取样时间；同时，取样方式灵活多样。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1(独立使用)

本发明一种水样自动采集装置，包括触发模块、采水模块、存水模块，还包括连接模块和固定模块。

本装置采水模块和存水模块在采集水样后均置于水面以下。触发模块用于接收外部信号并发送指令给采水模块，完成采水后，并向外部发送完成采集的信号。采水模块用于接收到触发模块的指令后开始采集水样。存水模块用于存放采水模块所采集的水样。连接模块包括电气连接部分和管路连接部分，电气连接部分用于连接水样自动采集装置和外部设备以及水样自动采集装置的各个模块；管路连接部分为连接水样自动采集装置的水样流通管路。固定模块用于固定水样自动采集装置，并在采集水样后将采水模块和存水模块固定在水面以下，采水模块和存水模块也可以一直固定在水面以下。

本装置触发模块为电信号触发模块，如电压、电流等，当水样自动采集装置接收到外部设备的电信号时，触发采水模块进行采水。

本装置采水模块为电动水泵，电动水泵置于水面以下，当采水模块接收到触发模块的信号后，开始采水；采水口设置有滤网，采集的水样通过管路流入存水模块中。

本装置存水模块为采样瓶，采样瓶通过定制的结构件或牵引绳固定于水下，固定结构也可以为抱箍、扎带等。存水模块上设置有入水口和出水口，并且入水口和出水口上设置有止回阀；防止无关水样流入或采集水样流出。

本装置电气连接部分的端口均具有防水接头。

本发明的水样自动采集装置，工作方式为：当触发模块被外部信号触发时，水样自动采集装置进行水样采集，所采集的水样在水面以下的存水模块中保存，完成采水后，触发模块向外部发送完成采集的信号，采样过程及时高效。

完成采水后，存水模块的浮力与外部水体浮力相平衡，可以稳定的置于水下，不增减设备本身或外部设备的浮力，减少负重；

本发明的水样自动采集装置，取样方式为：

当运维人员接收到采水信号后，采水信号包括采集时间、采集水量等信息，运维人员根据采集信息，灵活安排取样时间，前往现场进行取样，其取样方式包括：更换存水模块的取样瓶或者通过连接存水模块的出水口，抽取采集的水样，取样方式灵活、操作简单。

其固定形式可以为但不限于如下方式：将采样瓶均匀排布，瓶口向上整体固定于圆柱、长方体或正方体框架金属框架内，每个采样瓶瓶口单独处设计能够固定瓶口的限位结构。

金属框架中心底部固定一定重量的锚，金属框架外上部用绳索与漂浮圈固定，出水口都固定在外围漂浮圈上，漂浮圈用牵引绳固定在岸边。

其中，锚的重量和采样瓶空瓶平衡，漂浮圈的浮力与采样瓶和锚的重力平衡：当不采样时，装置中不能置于水中的设备可以依靠锚的重力漂浮在水面上；当完成采样后，采样瓶浸入水中(采样前可漂浮水上或侵入水中)，漂浮圈一方面起到标识作用，一方面支持整个设备不下沉到水下。

实施例2(配合水质监测设备使用)

水样自动采集装置和水质监测设备配合使用：水样自动采集装置通过定制的抱箍或结构件固定在水质监测设备上。

水样自动采集装置，包括触发模块、采水模块、存水模块，还包括连接模块和固定模块。

其采水模块、存水模块均固定于水面以下，一般在水下20-30cm处，其高度可以根据采水深度需求进行固定。

其采水模块主要为阀门，也可以替换为电动阀、电磁阀、水泵，该阀门开关不少于两个出口，一出口与存水模块相连，一出口与待检测水体相连。

其存水模块为可更换的硬质采样瓶，也可采用透明或避光的棕色玻璃瓶、材质较硬的塑料瓶等，采样瓶瓶盖有一个入水口，一个出气口，瓶盖与瓶体可分离。

其固定模块为尺寸匹配水质监测设备的抱箍，将采水模块和存水模块固定在水质监测设备上，使其固定于水下固定深度。

其连接模块包括电气连接部分和管路连接部分，电气连接部分用于连接水样自动采集装置和外部设备以及水样自动采集装置内部各个单元或模块的供电和通讯，管路连接部分为匹配的采水模块和存水模块的密封转接管道、采水模块和外部取水装置的连接管道、止回阀等。

其触发模块通过防水接头与水质监测设备相连，接收水质监测设备信号。

其工作方式为：水质监测设备实时监测被测水体，当监测到的水体报警时，触发模块收到信号并发送信号给水样自动采集装置的采水模块，水样自动采集装置开始采水工作；此时采集的水样为污染事件发生时的水样，对于水污染事件取证溯源具有重要意义；

完成采水后，水样自动采集装置停止工作，采集的水样置于水下的采样瓶中，等待运维人员前往取水。

水样自动采集装置的工作方式：在默认状态下，存水模块内无水；当收到水质监测平台指令后，采水装置的阀门打开，通过水压，将水样采集到采样瓶中，采样瓶中的空气通过出气口排出；完成采样后，采水模块停止工作，水样密封保存在水下的采样瓶中，其中采水模块的工作时间、工作条件都可以在触发模块中进行设置。

完成采水后，存水模块的浮力与外部水体浮力相平衡，可以存水模块稳定的置于水中，不增减水质监测设备的浮力，避免对设备的负重。

工作人员接收到平台端的报警信号，信号内容包括水样报警信息，采样时间、采样地点等，由于水样隔离保存在天然水体中，可以较好避免外部高温、阳光直射等干扰，能够较长时间的存包，当运维人员接收到采集信号后，可灵活安排前往现场进行取样。

现场取样方式包括：

(1)在岸边设置水泵，水泵与采样瓶一个出口相连，运维人员打开水泵，利用水泵抽取水样，同时将采样瓶中注入空气；

(2)用牵引绳将设备拉到岸边，取下完成采集的采样瓶，更换空的采样瓶，将设备放回原处，便于下次取水。

自动采水单元的固定模块，用于将采水模块和存水模块置于水面以下：采水模块置于水下，符合采水取样的标准，同时可以避免水面漂浮物的干扰；存水模块置于水面以下，可以利用水体天然保温、避光，有效防止水样变质，给水样保存提供一个天然稳定的环境，无需额外存储外设，水样可较长时间保存；此外，完成采水后，存水模块内水体与外部水体浮力平衡，不增减设备本身或外部设备的浮力，减少负重。

其中固定方式多样，可以根据现场环境、设备结构灵活安装：

采水单元的采水模块，当其为电动水泵时，水泵主体结构小，安装方式灵活，可以考虑如下安装方式：选择尺寸匹配水泵的“几”形或“U”形抱箍，将水泵主体固定于水质监测设备浸没于水下的监测设备外壳上；其抱箍可以替换为扎带、加工的结构件、型材等固定结构。

存水模块为采样瓶时，

(1)同理，选择尺寸匹配存水模块采样瓶的“几”形或“U”形抱箍，将其固定于浸没于水下的监测设备外壳上，其抱箍可以替换为扎带、加工的结构件、型材等固定结构。

(2)选择牵引绳将采样瓶与水质监测设备连接，当采样瓶没有采水时，采样瓶受牵引漂浮于水质监测设备周围，当完成采水后，受重力影响，采样瓶下沉浸没到水下，采样瓶内液体与外部液体浮力相等，受力平衡，不会增加设备负重。

采水模块和存水模块用软管连接。

实施例3(多个水样自动采集装置组合使用)

将多个水样采集单元级联到一起，组合使用，每个单元包括触发模块、采水模块、存水模块。

其采水模块、存水模块固定于水面以下(或采水后固定在水面以下)。其采水模块可以为水泵、电磁阀、电动阀门等装置，采水模块设有两个端口，其中采水口置于待测水面以下，连接滤网，出水口连接存水模块，存水模块为采样袋或采样瓶。

其固定方式包括：

(1)每个单元固定于水下同一个深度，不同时段进行采水；

(2)每个单元固定于水下不同深度，采集不同深度的水样。

其触发方式包括：

(1)根据采水需求、定制指令进行采水；

(2)设置采集周期，定时定量进行采水。

本发明的水样自动采集单元组合，其工作方式包括：

(1)当触发模块被外部信号触发时，第一个水样自动采集单元进行水样采集，所采集的水样在水面以下的第一个存水模块中保存，触发模块向外部发送完成采集的信号；当触发模块再次被外部信号触发时，第二个单元开始采集水样，所采集的水样在水面以下的第二个存水模块中保存，触发模块向外部发送完成采集的信号。以此类推，运维人员根据需求，前往取样。该组合可以多次采样，采集的水样一直置于水下保存，存储环境稳定，整个采样过程及时高效。其采水模块也可以通过外部信号，选择某个单元进行采水。

(2)给触发装置设置一个采集定时程序，采集周期由运维人员根据实际需求自行设定，当达到采集时间时，指定的水样自动采集装置单元进行水样采集，采集的水样置于水下保存。

本模式状态下，其级联设备装置还包括主控板，主控板含有定时装置或远程控制装置，控制主控板置于漂浮圈上，防水密封。

其固定方式包括：

(1)每个单元固定于水下同一个深度，不同时段进行采水；

其固定形式可以为但不限于如下方式：将采样瓶均匀排布，瓶口向上整体固定于圆柱、长方体或正方体框架金属框架内，每个采样瓶瓶口单独处设计能够固定瓶口的限位结构。

金属框架中心底部固定一定重量的锚，金属框架外上部用绳索与漂浮圈固定，出水口都固定在外围漂浮圈上，漂浮圈用牵引绳固定在岸边。

其中，锚的重量和采样瓶空瓶平衡，漂浮圈的浮力与采样瓶和锚的重力平衡：当不采样时，整个装置可以依靠锚的重力漂浮在装置中不能置于水中的设备可以依靠锚的重力漂浮在水面上；当完成采样后，采样瓶浸入水中(采样前可漂浮水上或侵入水中)，漂浮圈一方面起到标识作用，一方面支持整个设备不下沉到水下。

(2)每个单元固定于水下不同深度，采集不同深度的水样。

其固定形式可以为但不限于如下方式：定制一定长度的金属支架或金属链条，金属链条底部固定锚，采样瓶根据采用深度，固定到支架上或链条上；

如利用金属支架的固定方式，则将金属直接固定到河底会岸边；

如利用金属链条和锚的固定方式，则通过锚固定到采样点，金属链条上部固定到浮球上，同理，浮球一方面起到标识作用，一方面支持整个设备不下沉到水下。

其触发方式包括：

(1)根据采水需求、定制指令进行采水；

(2)设置采集周期，定时定量进行采水。

本发明的水样自动采集单元组合，其工作方式包括：

(1)当触发模块被外部信号触发时，第一个水样自动采集单元进行水样采集，所采集的水样在水面以下的第一个存水模块中保存，触发模块向外部发送完成采集的信号；当触发模块再次被外部信号触发时，第二个单元开始采集水样，所采集的水样在水面以下的第二个存水模块中保存，触发模块向外部发送完成采集的信号。以此类推，运维人员根据需求，前往取样。该组合可以多次采样，采集的水样一直置于水下保存，存储环境稳定，整个采样过程及时高效。其采水模块也可以通过外部信号，选择某个单元进行采水。

(2)给触发装置设置一个采集定时程序，采集周期由运维人员根据实际需求自行设定，当达到采集时间时，指定的水样自动采集装置单元进行水样采集，采集的水样置于水下保存。

综上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种水样自动采集装置，其特征在于包括：一组以上的自动采水单元，每组自动采水单元包括：触发模块、采水模块和存水模块；

所述触发模块用于接收外部信号后、定时装置的信号后或手动触发后发送采水指令给采水模块，在完成采水后，可向外部发送完成采集信号；

所述采水模块用于接收触发模块的采水指令后进行采水；

所述存水模块用于存放采水模块所采集的水样。

2.一种水样自动采集装置，其特征在于：所述采水模块置于水面以下，所述存水模块在采集完水样后置于水面以下。

3.根据权利要求1所述的水样自动采集装置，其特征在于：所述采水模块为水泵、电磁阀或电动阀门；所述采水模块设置有采水口，所述采水口设置有过滤网。

4.根据权利要求1所述的水样自动采集装置，其特征在于：所述存水模块为可更换采样瓶、采样袋或采样桶，所述存水模块上设置有入水口和出水口，并且入水口和出水口上设置有止回阀。

5.根据权利要求1所述的水样自动采集装置，其特征在于：所述自动采水单元还包括连接模块；所述连接模块包括电气连接部分和管路连接部分，所述电气连接部分用于连接水样自动采集装置和外部设备；所述管路连接部分为连接水样自动采集装置的水样流通管路。

6.根据权利要求5所述的水样自动采集装置，其特征在于：所述电气连接部分的端口均具有防水接头。

7.根据权利要求1所述的水样自动采集装置，其特征在于：所述自动采水单元还包括漂浮固定模块，所述漂浮固定模块用于将自动采水单元漂浮固定在水中，使采水模块及采集水样后的存水模块都置于水面以下；所述漂浮固定模块为插入水底的固定杆，所述水样自动采集装置固定在固定杆上；或者漂浮固定模块包括漂浮圈、框架和锚，所述漂浮圈用于将自动采水单元漂浮在水中，并固定单元中不能置于水中的设备使之置于水面之上，所述框架用于固定采水模块和存水模块，所述锚通过绳索固定在框架下方，锚、框架和水样自动采集装置的重量与漂浮圈浮力平衡将自动采水单元漂浮固定在水中，使采水模块及采集水样后的存水模块都置于水面以下。

8.根据权利要求7所述的水样自动采集装置，其特征在于：所述漂浮固定模块为漂浮圈、框架和锚时，并且自动采水单元的数量在2个以上时，所有的自动采水单元的采水模块和存水模块固定在一个框架内，或者一组采水模块和存水模块固定在一个框架内，框架之间用链条进行固定。

9.根据权利要求1所述的水样自动采集装置，其特征在于：所述自动采水单元还包括主控板，所述主控板包括定时装置和/或远程控制装置，定时装置用于设置定时触发模块发送指令进行采水、所述远程控制装置用于接收外部信号给触发模块发送指令进行采水。

10.一种自动采集水样的水质采集监测装置，其特征在于：包括权利要求1至6任一所述的水样自动采集装置。