CN119738211A - 一种湖泊生态环境监测采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及湖泊生态取样技术领域，公开了一种湖泊生态环境监测采样装置，包括外部功能机构和采样机构，外部功能机构包括外壳体，外壳体上设有多个撑脚和多个驱动桨，采样机构设于外壳体底部，采样机构对湖底淤泥采样，采样机构包括内壳体、取样器和分样器，内壳体固定设于外壳体底部内侧，取样器滑动设于内壳体中心通孔内，分样器设于内壳体上方，分样器上设有多个存样筒，内壳体内设有合盖机构和送料机构，合盖机构和送料机构配合将取样后的多个存样筒进行封盖，本装置实现了针对性区域的多次取样淤泥功能，在取样时，周围水质不会过于浑浊，同时具备无水取样、短途移动、分样保存和调节浮力的功能。

Description

一种湖泊生态环境监测采样装置

技术领域

本发明涉及湖泊生态取样技术领域，具体是指一种湖泊生态环境监测采样装置。

背景技术

湖泊生态环境是指湖泊及其周边区域的自然环境，包括湖泊水体、水生生物、湿地、岸边植被、水文地质等多方面的因素，湖泊生态环境对于维持生态平衡、保护生物多样性具有重要意义，因此需要对湖泊底部淤泥沉积物进行采样，能够更好地了解湖泊底部的沉积物特性、污染物质含量以及湖泊历史变化等信息。

现有的采样装置大多通过管状物直接对湖底淤泥进行取样，这种方法取样简单，在广范围多点取样方面，此种方式最为高效，为了提高采样的准确性，需要在针对性的区域多次取样淤泥然后再检测出平均值，而多次的反复取样会搅动湖底沉淀物漂浮，会使此处的水浑浊，直接导致了针对性区域的沉淀物交错，使得相邻地点取样导致两样品检测成分一致的现象，会影响样品分析结果，通过管状物多次取样效率较低，无法做到取样后分开保存。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述困难，提供一种湖泊生态环境监测采样装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种湖泊生态环境监测采样装置，包括外部功能机构和采样机构，外部功能机构包括外壳体，外壳体上设有多个撑脚和多个驱动桨，采样机构设于外壳体底部，采样机构对湖底淤泥采样；

采样机构包括内壳体、取样器和分样器，内壳体固定设于外壳体底部内侧，取样器滑动设于内壳体中心通孔内，分样器设于内壳体上方；

取样器包括升降架、主取样机构、输送机构和升降气缸，升降气缸驱动升降架在内壳体中上下移动，主取样机构和输送机构分别设于升降架的取样管和输送管中，取样管和输送管之间通过斜送通道连通，输送管顶部开口；

分样器包括转盘和电机三，电机三驱动转盘在内壳体顶部转动，升降气缸顶部穿过转盘中心通孔与外壳体内部连接，转盘上设有多个存样筒。

作为改进：所述主取样机构包括电机一，电机一设于取样管内部，电机一输出端设有螺旋杆一，螺旋杆一底部设有取样钻头，取样钻头转动设于取样管底部，且取样钻头顶部外径不小于取样管外径，输送机构包括电机二，电机二输出端设有螺旋杆二，螺旋杆二设于输送管内侧，通过主取样机构实现样品采集，通过输送机构实现样品输送。

作为改进：所述内壳体底部在取样器外侧设有围挡，内壳体内设有气泵，气泵入气端接入外部气源，出气端通过管道连通围挡，取样时，通过气泵输送空气排出围挡内部的水，围挡底部设有多个排水槽，通过内壳体的围挡设计，实现无水取样效果。

作为改进：所述外壳体顶部从上到下依次设有调节腔、控制室和连接室，采样机构放置于连接室内，控制室内存放电子器件，控制室内设有水泵，水泵将外部水填充到调节腔内，调节腔在排水管上设有控制阀，调节腔顶部通孔处连接有入气管，通过调节腔控制装置浮力。

作为改进：电机三输出端设有齿轮，转盘外侧设有与齿轮啮合的齿环，存样筒倒扣在转盘上的放置孔上，放置孔内侧设有插台，存样筒外侧设有与插台配合的插槽，输送管顶部伸入存样筒内侧，通过分样器实现存样筒转动效果。

作为改进：所述内壳体内部设有合盖机构，合盖机构将与存样筒螺纹配合的封盖旋转安装到存样筒上，合盖机构包括固定架、顶升气缸、传动滑块、电机四和限位磁环组成，固定架包括顶台和底板，顶升气缸设于底板上，顶升气缸输出端连接传动滑块，传动滑块滑动设于固定架内，电机四固定于传动滑块上，输出端设有限位环，限位环上设有与封盖顶面花槽配合的花台，限位环滑动设于顶台顶部凹槽内，限位磁环固定在顶台上，通过合盖机构实现存样筒的合盖效果，方便拿取。

作为改进：所述内壳体内部设有与合盖机构配合的送料机构，送料机构包括送料气缸、推板和料板，送料气缸铰接设于内壳体内，送料气缸输出端设有连接块，连接块与推板底部铰接，内壳体内设有与推板滑动配合的导向槽，内壳体内设有存放合盖机构和送料机构的放置腔，送料机构所在放置腔内设有推料弹簧，推料弹簧顶端连接料板，封盖放置于料板上，通过送料机构对合盖机构进行补料。

作为改进：所述撑脚包括固定于外壳体外侧的滑道和推进气缸，推进气缸输出端设有与滑道滑动配合的滑块，滑块底部设有撑脚气缸，实现装置的短途移动作用。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：本装置实现了针对性区域的多次取样淤泥功能，在取样时，周围水质不会过于浑浊，同时具备无水取样、短途移动、分样保存和调节浮力的功能，极大方便了针对性区域多次取样，具体来说：

采样机构设计完整，实现样品的采集、输送和分类保存，通过取样器实现样品采集，经分样器使样品保存在不同的存样筒中，通过合盖机构与送料机构配合，对多个存样筒依次进行合盖动作；

内壳体的围挡设计，通过气泵将围挡内的水排出，使取样点形成无水区域，采样时，取样器对淤泥的搅动不会造成周围水质浑浊情况，使相邻取样点样品成分不会混响干扰，提高检测结果准确性。

外部功能机构的设计，通过撑脚与驱动桨配合，实现装置的短途移动效果，而且移动幅度小，降低了水质变浑浊情况，通过控制调节腔内部水的填充，控制装置整体浮力，便于短途行走和取样后上浮。

附图说明

图1是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置的结构示意图。

图2是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置的剖视图一。

图3是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置的剖视图二。

图4是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置外部功能机构的剖视图。

图5是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置采样机构的爆炸图。

图6是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置采样机构的剖视图。

图7是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置内壳体的剖视图一。

图8是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置内壳体的剖视图二。

图9是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置取样器的结构示意图。

图10是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置取样器的爆炸图。

图11是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置分样器的爆炸图。

图12是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置合盖机构的结构示意图。

图13是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置合盖机构的爆炸图。

图14是本发明一种湖泊生态环境监测采样装置送料机构的爆炸图。

如图所示：1、外部功能机构；2、采样机构；3、内壳体；4、取样器；5、分样器；6、合盖机构；7、送料机构；8、存样筒；11、外壳体；111、调节腔；112、控制室；113、连接室；114、水泵；115、单向阀；116、控制阀；117、外门；118、取样门；12、撑脚；121、滑道；122、推进气缸；123、滑块；124、撑脚气缸；13、驱动桨；14、入气管；31、定位滑槽；32、气泵；33、围挡；34、放置腔；35、导向槽；36、内门；37、排水槽；41、升降架；411、取样管；412、斜送通道；413、输送管；414、定位滑台；42、主取样机构；421、电机一；422、螺旋杆一；423、取样钻头；43、输送机构；431、电机二；432、螺旋杆二；44、升降气缸；51、转盘；511、放置孔；512、插台；513、齿环；52、电机三；521、齿轮；61、固定架；611、顶台；612、滑杆；613、限位板；614、底板；62、顶升气缸；63、传动滑块；64、电机四；641、限位环；642、花台；65、限位磁环；71、送料气缸；711、连接块；72、推板；73、推料弹簧；74、料板；81、插槽；82、封盖；83、花槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

结合附图1和附图2所示，一种湖泊生态环境监测采样装置，包括外部功能机构1和采样机构2，外部功能机构1包括外壳体11，外壳体11上设有多个撑脚12和多个驱动桨13，采样机构2设于外壳体11底部，采样机构2对湖底淤泥采样，采样机构2包括内壳体3、取样器4和分样器5，内壳体3固定设于外壳体11底部内侧，取样器4滑动设于内壳体3中心通孔内，分样器5设于内壳体3上方，分样器5上设有多个存样筒8，内壳体3内设有合盖机构6和送料机构7，合盖机构6和送料机构7配合将取样后的多个存样筒8进行封盖。

结合附图2、附图3、附图4所示，所述外壳体11顶部从上到下依次设有调节腔111、控制室112和连接室113，采样机构2放置于连接室113内，控制室112内存放电子器件，控制室112内设有水泵114，水泵114将外部水填充到调节腔111内，水泵114入水端通过管道连接外壳体11外部，水泵114出水端通过管道连接调节腔111内部，出水端管道上设有单向阀115，调节腔111在与外壳体11外部连通的排水管上设有控制阀116，调节腔111顶部通孔处连接有入气管14，所述撑脚12包括固定于外壳体11外侧的滑道121和推进气缸122，推进气缸122输出端设有与滑道121滑动配合的滑块123，滑块123底部设有撑脚气缸124，撑脚气缸124输出端连接撑板。

外壳体11工作原理：采样装置通过外壳体11外侧的驱动桨13进行活动，驱动桨13可设计为能够转动调节方向的结构，动力源及控制系统设在控制室112中，在采样装置落到湖底预定采样区域后，通过水泵114向调节腔111内注满水，减少浮力以及增加重力，随后通过采样机构2对湖底淤泥采样，一次采样完成后，若是需要在针对性的区域多次采样淤泥，通过平均值得到样品检测结果的方式，则通过撑脚12和驱动桨13配合进行短距离移动，在移动时，对称两侧撑脚12的撑脚气缸124将撑板收起，另外两侧的撑脚12通过推进气缸122推动滑块123移动，使采样装置进行短途移动，此过程需要驱动桨13配合保持平衡，达到快速更换临近取样点的效果，在取样完成后，入气管14向调节腔111输入空气，同时打开控制阀116，将调节腔111内部水排出，来减轻采样装置重量，增加浮力，便于驱动桨13驱动采样装置上浮。

结合附图5、附图7和附图8所示，所述内壳体3底部在取样器4外侧设有围挡33，内壳体3内设有气泵32，气泵32入气端接入外部气源，出气端通过管道连通围挡33，取样时，通过气泵32输送空气排出围挡33内部的水，围挡33底部设有多个排水槽37。

内壳体3工作原理：为了保证多次的反复抓取在不会使采样区域变得浑浊，避免对采样点取样时会对旁边的取样点造成干扰，通过气泵32将外部气源的空气排入围挡33内，使围挡33内的水通过排水槽37排出，使取样点形成无水区域，采样时的搅动不会造成浑浊情况。

结合附图5、附图7、附图9和附图10所示，取样器4包括升降架41、主取样机构42、输送机构43和升降气缸44，升降气缸44驱动升降架41在内壳体3中上下移动，主取样机构42和输送机构43分别设于升降架41的取样管411和输送管413中，取样管411和输送管413之间通过斜送通道412连通，斜送通道412两侧设有定位滑台414，内壳体3上设有与定位滑台414滑动配合的定位滑槽31，输送管413顶部开口，所述主取样机构42包括电机一421，电机一421设于取样管411内部，电机一421输出端设有螺旋杆一422，螺旋杆一422底部设有取样钻头423，取样钻头423转动设于取样管411底部，且取样钻头423顶部外径不小于取样管411外径，输送机构43包括电机二431，电机二431输出端设有螺旋杆二432，螺旋杆二432设于输送管413内侧，输送管413顶部伸入存样筒8内侧。

取样器4工作原理：在围挡33内形成无水环境后，电机一421驱动螺旋杆一422和取样钻头423转动，同时升降气缸44推进升降架41向下移动，使取样钻头423钻入湖底淤泥中，对其进行采样，淤泥通过螺旋杆一422沿取样管411向上输送至斜送通道412，电机二431驱动螺旋杆二432使淤泥继续沿输送管413输送到存样筒8中，在取样过程中，输送管413向下移动，逐渐离开存样筒8，并移动至转盘51下方，淤泥填充满存样筒8后完成取样，转盘51转动一定角度，使存样筒8底部受内壳体3顶部板体阻挡保证样品不会掉落，随后升降气缸44带动升降架41复位，同时电机一421和电机二431反转，使升降架41中的多余淤泥排出，为下次取样做准备，排出的淤泥会落到取样孔中，围挡33内部无水环境使淤泥排出过程不会影响周围环境。

结合附图1、附图2、附图5和附图11所示，分样器5包括转盘51和电机三52，电机三52驱动转盘51在内壳体3顶部转动，升降气缸44顶部穿过转盘51中心通孔与外壳体11内部连接，转盘51上设有多个存样筒8，电机三52输出端设有齿轮521，转盘51外侧设有与齿轮521啮合的齿环513，存样筒8倒扣在转盘51上的放置孔511上，放置孔511内侧设有插台512，存样筒8外侧设有与插台512配合的插槽81，外壳体11上铰接设有取样门118。

分样器5工作原理：电机三52驱动齿轮521转动，通过齿轮521与齿环513啮合传动，驱动转盘51转动，使转盘51上的多个存样筒8改变位置，在定位滑槽31位置的存样筒8进行存样，存样后的存样筒8随转盘51转动后，移动至合盖机构6位置处的内壳体3顶部通孔中，通过合盖机构6将封盖82安装到存样筒8上，多次取样完成后，打开取样门118，将存样筒8拔出放置孔511后取走即可，在进行同一位置分层取样时，取样器4一直处于取样状态，多个存样筒8转动换位，使不同深度的样品存在不同存样筒8中。

结合附图6、附图12和附图13所示，所述合盖机构6将与存样筒8螺纹配合的封盖82旋转安装到存样筒8上，合盖机构6包括固定架61、顶升气缸62、传动滑块63、电机四64和限位磁环65组成，固定架61包括顶台611和底板614，顶升气缸62设于底板614上，底板614固定于内壳体3内，顶升气缸62输出端连接传动滑块63，传动滑块63滑动设于固定架61内，传动滑块63与顶台611底部的滑杆612滑动配合，滑杆612底部设有限制传动滑块63活动范围的限位板613，电机四64固定于传动滑块63上，输出端设有限位环641，限位环641上设有与封盖82顶面花槽83配合的花台642，限位环641滑动设于顶台611顶部凹槽内，限位磁环65固定在顶台611上。

合盖机构6工作原理：初始状态中，封盖82处于合盖机构6上方的内壳体3通孔中，在存样筒8随转盘51移动至封盖82位置后，顶升气缸62推动传动滑块63上移，带动传动滑块63和电机四64上移，使花台642插入到封盖82顶面花槽83中，随后电机四64驱动花台642转动，带动封盖82旋入存样筒8中，对样品进行封存，限位环641在顶台611顶部凹槽与限位磁环65形成而空腔内动作，控制封盖82给进量，随后合盖机构6复位且限位磁环65低于初始位置时封盖82底部，通过送料机构7将封盖82送至限位磁环65上，合盖机构6复位至初始状态。

结合附图1、附图5、附图8和附图14所示，所述送料机构7包括送料气缸71、推板72和料板74，送料气缸71铰接设于内壳体3内，送料气缸71输出端设有连接块711，连接块711与推板72底部铰接，内壳体3内设有与推板72滑动配合的导向槽35，内壳体3内设有存放合盖机构6和送料机构7的放置腔34，送料机构7所在放置腔34内设有推料弹簧73，推料弹簧73顶端连接料板74，封盖82放置于料板74上，内壳体3在送料机构7位置铰接设有内门36，外壳体11上在内门36处铰接设有外门117，内门36与外门117以及之间的通道密封处理。

送料机构7工作原理：送料气缸71推动连接块711，进而推动推板72在导向槽35内滑动，使封盖82移动至限位磁环65上，推板72复位后，推料弹簧73推动料板74将封盖82向上移动，为下一次送料做准备，在补料时，打开外门117和内门36，将封盖82送到送料机构7所在放置腔34中。

本发明在具体实施时，采样装置通过驱动桨13移动到采样位置，随后将围挡33内部水排出，并将调节腔111内部充满水，通过取样器4对湖底淤泥进行采样，样品封存在存样筒8中，随后通过分样器5将存样筒8移动到合盖机构6处进行合盖处理，送料机构7对合盖机构6进行补料，一处地点完成取样后，通过撑脚12和驱动桨13配合，实现采样装置的短途移动，进行针对性的区域多次采样淤泥，采样完成后将调节腔111内部的水排出增加浮力，使采样装置上浮。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种湖泊生态环境监测采样装置，包括外部功能机构（1）和采样机构（2），外部功能机构（1）包括外壳体（11），外壳体（11）上设有多个撑脚（12）和多个驱动桨（13），采样机构（2）设于外壳体（11）底部，采样机构（2）对湖底淤泥采样，其特征在于：

采样机构（2）包括内壳体（3）、取样器（4）和分样器（5），内壳体（3）固定设于外壳体（11）底部内侧，取样器（4）滑动设于内壳体（3）中心通孔内，分样器（5）设于内壳体（3）上方；

取样器（4）包括升降架（41）、主取样机构（42）、输送机构（43）和升降气缸（44），升降气缸（44）驱动升降架（41）在内壳体（3）中上下移动，主取样机构（42）和输送机构（43）分别设于升降架（41）的取样管（411）和输送管（413）中，取样管（411）和输送管（413）之间通过斜送通道（412）连通，输送管（413）顶部开口；

分样器（5）包括转盘（51）和电机三（52），电机三（52）驱动转盘（51）在内壳体（3）顶部转动，升降气缸（44）顶部穿过转盘（51）中心通孔与外壳体（11）内部连接，转盘（51）上设有多个存样筒（8）。

2.根据权利要求1所述的一种湖泊生态环境监测采样装置，其特征在于：所述主取样机构（42）包括电机一（421），电机一（421）设于取样管（411）内部，电机一（421）输出端设有螺旋杆一（422），螺旋杆一（422）底部设有取样钻头（423），取样钻头（423）转动设于取样管（411）底部，且取样钻头（423）顶部外径不小于取样管（411）外径，输送机构（43）包括电机二（431），电机二（431）输出端设有螺旋杆二（432），螺旋杆二（432）设于输送管（413）内侧。

3.根据权利要求1所述的一种湖泊生态环境监测采样装置，其特征在于：所述内壳体（3）底部在取样器（4）外侧设有围挡（33），内壳体（3）内设有气泵（32），气泵（32）入气端接入外部气源，出气端通过管道连通围挡（33），取样时，通过气泵（32）输送空气排出围挡（33）内部的水，围挡（33）底部设有多个排水槽（37）。

4.根据权利要求1所述的一种湖泊生态环境监测采样装置，其特征在于：所述外壳体（11）顶部从上到下依次设有调节腔（111）、控制室（112）和连接室（113），采样机构（2）放置于连接室（113）内，控制室（112）内存放电子器件，控制室（112）内设有水泵（114），水泵（114）将外部水填充到调节腔（111）内，调节腔（111）在排水管上设有控制阀（116），调节腔（111）顶部通孔处连接有入气管（14）。

5.根据权利要求1所述的一种湖泊生态环境监测采样装置，其特征在于：电机三（52）输出端设有齿轮（521），转盘（51）外侧设有与齿轮（521）啮合的齿环（513），存样筒（8）倒扣在转盘（51）上的放置孔（511）上，放置孔（511）内侧设有插台（512），存样筒（8）外侧设有与插台（512）配合的插槽（81），输送管（413）顶部伸入存样筒（8）内侧。

6.根据权利要求5所述的一种湖泊生态环境监测采样装置，其特征在于：所述内壳体（3）内部设有合盖机构（6），合盖机构（6）将与存样筒（8）螺纹配合的封盖（82）旋转安装到存样筒（8）上，合盖机构（6）包括固定架（61）、顶升气缸（62）、传动滑块（63）、电机四（64）和限位磁环（65）组成，固定架（61）包括顶台（611）和底板（614），顶升气缸（62）设于底板（614）上，顶升气缸（62）输出端连接传动滑块（63），传动滑块（63）滑动设于固定架（61）内，电机四（64）固定于传动滑块（63）上，输出端设有限位环（641），限位环（641）上设有与封盖（82）顶面花槽（83）配合的花台（642），限位环（641）滑动设于顶台（611）顶部凹槽内，限位磁环（65）固定在顶台（611）上。

7.根据权利要求6所述的一种湖泊生态环境监测采样装置，其特征在于：所述内壳体（3）内部设有与合盖机构（6）配合的送料机构（7），送料机构（7）包括送料气缸（71）、推板（72）和料板（74），送料气缸（71）铰接设于内壳体（3）内，送料气缸（71）输出端设有连接块（711），连接块（711）与推板（72）底部铰接，内壳体（3）内设有与推板（72）滑动配合的导向槽（35），内壳体（3）内设有存放合盖机构（6）和送料机构（7）的放置腔（34），送料机构（7）所在放置腔（34）内设有推料弹簧（73），推料弹簧（73）顶端连接料板（74），封盖（82）放置于料板（74）上。

8.根据权利要求1所述的一种湖泊生态环境监测采样装置，其特征在于：所述撑脚（12）包括固定于外壳体（11）外侧的滑道（121）和推进气缸（122），推进气缸（122）输出端设有与滑道（121）滑动配合的滑块（123），滑块（123）底部设有撑脚气缸（124）。