CN117433841A - 一种定量水质采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定量水质采样装置，其包括水下机构、水上机构和吊放机构，水下机构通过拉绳连接到吊放机构，水下机构通过采样水管连接到水上机构；水下机构(包括稳定机构和配置部；水上机构包括上壳体和底座。本发明的有益效果有：采用水下结构进水样，水上结构出水样，采集瓶在水上进行采集样品，无需将采集瓶伸入水中，操作难度降低，便捷性提高；进水深度能够稳定在所需深度，保证了所采集样品的准确性；可精准的控制进入采集瓶内的样品量；通过控制屏进行操作采集水样，可快速的完成不同深度的水体采样；水下机构到达指定深度后，先打开排水阀进行排空操作，使得采集腔和管道内充满指定深度的水样，避免不同深度的水样对样品造成污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种定量水质采样装置，属于环境监测技术领域。
背景技术
水质采样是指在自然水体中采集水样以进行分析和检测，以了解水体的化学、物理和生物学特性。水质采样通常是环境监测、水质评估、科学研究和水资源管理等领域的重要步骤。现有的水样采集装置大都通过物理手段来确定采样深度，比如采样采样杆伸入水中来标定采样深度，这样操作过程十分繁琐。
为了更便捷的对不同深度的水源进行采样，公开号为CN114705506B的中国发明专利公开了“一种环境监测用水质采样装置”，该装置通过电控系统控制收集瓶下探深度，准确控制采样深度，还设有多个收集瓶，使得一次下探可采集多个样品，还通过采用伸缩臂结构，通过伸缩臂伸长，来提高环境监测用水质采样装置的整体便捷性、稳定性以及实用性。但上述采样装置存在水下控制收集瓶结构复杂，所采集的样品对应深度控制难度大，给样品采集带来一定的误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种定量水质采样装置，该水质采样装置采用水下结构进水样，水上结构出水样，采集瓶在水上进行采集样品，便捷性大大提高。
本发明通过下述方案实现：一种定量水质采样装置，其包括水下机构、水上机构和吊放机构，所述水下机构通过拉绳连接到所述吊放机构，所述水下机构通过采样水管连接到所述水上机构；
所述水下机构包括稳定机构和配置部，所述稳定机构的下端通过连接杆连接到所述配置部；
所述水上机构包括上壳体和底座，所述底座连接在所述上壳体的下端，所述上壳体的内部设有采样泵、单片机和采样腔，所述采样泵通过采样水管接口连接到所述采样水管，所述上壳体的下端连接定量阀，所述定量阀与所述采样腔相连通，采样瓶放置在所述底座上，并位于所述定量阀的下方，所述采样泵电连接到所述单片机。
所述上壳体的一侧连接排水阀，所述排水阀电连接到所述单片机，所述排水阀连接到排空水管。
所述稳定机构的下端设有采样进水口，所述采样水管从上端穿过所述稳定机构与所述采样进水口连接。
所述稳定机构的下端通过多根连接杆连接到配重部。
所述底座为L形结构。
所述稳定机构内包括微处理器、电动机、电源模块、水位传感器、通信模块和多个陀螺仪，所述电动机、所述电源模块、所述水位传感器、所述通信模块和多个所述陀螺仪均连接到所述微处理器。
所述微处理器通过所述通信模块连接到所述单片机。
所述水上机构的上端设有控制屏，所述控制屏通过人机交互模块连接到所述单片机。
所述定量阀电连接到所述单片机。
包括以下步骤：
步骤一、将所述水下机构通过所述采样水管连接到所述水上机构、将所述水下机构通过所述拉绳连接到所述吊放机构，将采样瓶放在放置在所述底座上，并位于所述定量阀的下方；
步骤二、启动所述吊放机构，控制所述水下机构的下水深度；
步骤三、到达目标深度时，通过操作所述控制屏开启所述采样泵，待采样的水从所述采样进水口进入所述采样水管，再进入所述采样腔；
步骤四、通过操作所述控制屏开启所述排水阀，对所述采样腔内的水进行排空；
步骤五、多次排空后，关闭所述排水阀；
步骤六、通过操作所述控制屏设置需要采集的水量，并控制所述定量阀启动，定量的水流入采样瓶中，达到设定采样量时，所述定量阀关闭。
本发明的有益效果为：
1、本发明一种定量水质采样装置采用水下结构进水样，水上结构出水样，采集瓶在水上进行采集样品，无需将采集瓶伸入水中，操作难度降低，便捷性提高；
2、本发明一种定量水质采样装置的水下结构包含稳定结构，稳定结构内设有陀螺仪，结合水位传感器的使用，使得进水深度能够稳定在所需深度，保证了所采集样品的准确性；
3、本发明一种定量水质采样装置的出水通过定量阀控制，可精准的控制进入采集瓶内的样品量；
4、本发明一种定量水质采样装置通过控制屏进行操作采集水样，操作便捷，可快速的完成不同深度的水体采样；
5、本发明一种定量水质采样装置在采样时，水下机构到达指定深度后，先打开排水阀进行排空操作，使得采集腔和管道内充满指定深度的水样，避免不同深度的水样对样品造成污染。
附图说明
图1为本发明一种定量水质采样装置实施例一的正视结构示意图。
图2为本发明一种定量水质采样装置实施例一水下机构的立体结构示意图。
图3为本发明一种定量水质采样装置实施例一水上机构的立体结构示意图。
图4为本发明一种定量水质采样装置实施例一水上机构的正视剖面结构示意图。
图5为本发明一种定量水质采样装置实施例一的模块原理图。
图6为本发明一种定量水质采样装置实施例二的正视剖面结构示意图
图中：10为水下机构，11为稳定机构，12为配置部，13为连接杆，14为采样进水口，20为水上机构，21为上壳体，22为底座，23为采样泵，24为单片机，25为采样腔，26为采样水管接口，27为定量阀，28为排水阀，29为控制屏，30为吊放机构，40为拉绳，50为采样水管，60为排空水管，70为采集瓶接口，80为采集瓶。
具体实施方式
下面结合图1-5对本发明进一步说明，但本发明保护范围不局限所述内容。
实施例一
参照图1，一种定量水质采样装置，其包括水下机构10、水上机构20和吊放机构30，水下机构10通过拉绳40连接到吊放机构30，水下机构10通过采样水管50连接到水上机构20；
参照图2，水下机构10包括稳定机构11和配置部12，稳定机构11的下端通过多根连接杆13连接到配置部12，稳定机构11的下端设有采样进水口14，采样水管50从上端穿过稳定机构11与采样进水口14连接。
参照图3和图4，水上机构20包括上壳体21和底座22，底座22连接在上壳体21的下端，上壳体21的内部设有采样泵23、单片机24和采样腔25，采样泵23通过采样水管接口26连接到采样水管50，上壳体21的下端连接定量阀27，定量阀27与采样腔12相连通，采样瓶放置在底座22上，并位于定量阀27的下方，采样泵23电连接到单片机24，定量阀27电连接到单片机24，微处理器通过通信模块连接到单片机24，水上机构20的上端设有控制屏29，控制屏通过人机交互模块连接到单片机24，定量阀27采用SMC SY系列，能够精准的控制流量，通过单片机24下达启闭指令。
上壳体21的一侧连接排水阀28，排水阀28电连接到单片机24，排水阀28连接到排空水管60，底座22为L形结构。
吊放机构30包括吊绳40的收卷装置和固定装置，通过收卷装置控制吊绳40的伸长长度，使得水下机构10下沉入水，吊放机构30通过固定装置固定在采样船上。
模块原理图参照图5，稳定机构11内包括微处理器、电动机、电源模块、水位传感器、通信模块和多个陀螺仪，电动机、电源模块、水位传感器、通信模块和多个陀螺仪均连接到微处理器。水位传感器、通信模块和多个陀螺仪均通过UART通信串口连接微处理器，电动机通过RS232接口连接微处理器，微处理器型号为STR710FZ2T6；采样泵23、排水阀28、定量阀27均通过RS232接口连接单片机24，通信模块通过蓝牙模块连接到水上结构20内的单片机24，单片机24型号为PIC16F877A。
陀螺仪采用微电机系统陀螺仪，共设有3个，水位传感器采用压力式水位传感器，通过测量液体对传感器的压力来确定液位高度，水位传感器实时将深度数据反馈到水上机构，到达指定位置后，通过陀螺仪的作用，使得水下机构10保持稳定，能够抵御住水流的影响，进水深度能够稳定在所需深度，保证了所采集样品的准确性。
水质采样过程包括以下步骤：
步骤一、将水下机构10通过采样水管50连接到水上机构20、将水下机构10通过拉绳40连接到吊放机构30，将采样瓶放在放置在底座21上，并位于定量阀27的下方；
步骤二、启动吊放机构30，控制水下机构10的下水深度；
步骤三、到达目标深度时，通过操作控制屏29开启采样泵23，待采样的水从采样进水口14进入采样水管50，再进入采样腔25；
步骤四、通过操作控制屏29开启排水阀28，对采样腔25内的水进行排空，水下机构到达指定深度后，先打开排水阀进行排空操作，使得采集腔和管道内充满指定深度的水样，避免不同深度的水样对样品造成污染；
步骤五、多次排空后，关闭排水阀28；
步骤六、通过操作控制屏29设置需要采集的水量，并控制定量阀27启动，定量的水流入采样瓶中，达到设定采样量时，定量阀27关闭。
采用水下结构进水样，水上结构出水样，采集瓶在水上进行采集样品，无需将采集瓶伸入水中，通过控制屏进行操作采集水样，自动化程度高，操作便捷，可快速的完成不同深度的水体采样。
实施例二
参照图6，定量阀27下端连接采集瓶接口70，采集瓶接口70与采集瓶80所契合，采样时，采集瓶80固定连接在采集瓶接口70上，这样能够避免敞开式采集时大量空气溶入到水样中，对水样造成污染。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种定量水质采样装置，其特征在于，其包括水下机构(10)、水上机构(20)和吊放机构(30)，所述水下机构(10)通过拉绳(40)连接到所述吊放机构(30)，所述水下机构(10)通过采样水管(50)连接到所述水上机构(20)；
所述水下机构(10)包括稳定机构(11)和配置部(12)，所述稳定机构(11)的下端通过连接杆(13)连接到所述配置部(12)；
所述水上机构(20)包括上壳体(21)和底座(22)，所述底座(22)连接在所述上壳体(21)的下端，所述上壳体(21)的内部设有采样泵(23)、单片机(24)和采样腔(25)，所述采样泵(23)通过采样水管接口(26)连接到所述采样水管(50)，所述上壳体(21)的下端连接定量阀(27)，所述定量阀(27)与所述采样腔(12)相连通，采样瓶放置在所述底座(22)上，并位于所述定量阀(27)的下方，所述采样泵(23)电连接到所述单片机(24)。
2.根据权利要求1所述的一种定量水质采样装置，其特征在于：所述上壳体(21)的一侧连接排水阀(28)，所述排水阀(28)电连接到所述单片机(24)，所述排水阀(28)连接到排空水管(60)。
3.根据权利要求1所述的一种定量水质采样装置，其特征在于：所述稳定机构(11)的下端设有采样进水口(14)，所述采样水管(50)从上端穿过所述稳定机构(11)与所述采样进水口(14)连接。
4.根据权利要求1所述的一种定量水质采样装置，其特征在于：所述稳定机构(11)的下端通过多根连接杆(13)连接到配重部(12)。
5.根据权利要求1所述的一种定量水质采样装置，其特征在于：所述底座(22)为L形结构。
6.根据权利要求1所述的一种定量水质采样装置，其特征在于：所述稳定机构(11)内包括微处理器、电动机、电源模块、水位传感器、通信模块和多个陀螺仪，所述电动机、所述电源模块、所述水位传感器、所述通信模块和多个所述陀螺仪均连接到所述微处理器。
7.根据权利要求6所述的一种定量水质采样装置，其特征在于：所述微处理器通过所述通信模块连接到所述单片机(24)。
8.根据权利要求1所述的一种定量水质采样装置，其特征在于：所述水上机构(20)的上端设有控制屏(29)，所述控制屏通过人机交互模块连接到所述单片机(24)。
9.根据权利要求1所述的一种定量水质采样装置，其特征在于：所述定量阀(27)电连接到所述单片机(24)。
10.一种定量水质采样装置的运行方式，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将所述水下机构(10)通过所述采样水管(50)连接到所述水上机构(20)、将所述水下机构(10)通过所述拉绳(40)连接到所述吊放机构(30)，将采样瓶放在放置在所述底座(21)上，并位于所述定量阀(27)的下方；
步骤二、启动所述吊放机构(30)，控制所述水下机构(10)的下水深度；
步骤三、到达目标深度时，通过操作所述控制屏(29)开启所述采样泵(23)，待采样的水从所述采样进水口(14)进入所述采样水管(50)，再进入所述采样腔(25)；
步骤四、通过操作所述控制屏(29)开启所述排水阀(28)，对所述采样腔(25)内的水进行排空；
步骤五、多次排空后，关闭所述排水阀(28)；
步骤六、通过操作所述控制屏(29)设置需要采集的水量，并控制所述定量阀(27)启动，定量的水流入采样瓶中，达到设定采样量时，所述定量阀(27)关闭。
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