CN203758790U - 一种地下/地表水定时自动原位取样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地下/地表水定时自动原位取样装置，该装置可针对当前地下/地表水定时原位取样装置与方法研究的不足，解决特定深度下全自动多次取样的问题。在取样装置布置好之后，可以进行取样深度与取样时间的设置，达到在同一位置在不同时间自动多次采集水样的目的，能够节省人力，大大减少取样过程对水样的干扰，同时现场操作简单，为水环境调查工作开展提供有力的技术基础。

Description

一种地下/地表水定时自动原位取样装置

技术领域

本实用新型涉及一种地下/地表水定时自动原位取样装置，属于环境水质监测技术与水文测量领域。

背景技术

地下/地表水取样技术是获取水物理化学指标的关键技术之一，在水环境研究中占据重要地位。随水环境污染问题日益严峻，国内外高度重视地下/地表水取样技术，并开发了系列的取样器具。这些取样方式大致分为两类，抽样取样与原位取样。抽样取样方式采用抽取地下/地表水到特定容器中，测试组分易受取样扰动、曝气、负压、顶空、光照、与其它含水层或外界大气接触等因素的影响；原位取样则是在要取样的位置将水原位放入取样瓶中，水样受取样过程干扰较小。

现有的地下/地表水原位取样方法主要分为三种：第一种是纯人工取样方式，操作方法是将取样瓶人工放置到水面以下，手动打开取样瓶，待装满水以后盖上瓶盖，取出取样瓶；此种方式过度依赖人工，耗费人力较多，易对样品造成干扰，取样深度受到很大限制。第二种是半自动化方式，采用人工与自动取样结合的方式，取样过程自动完成，但需人工判断取样深度与取样时机。第三种是全自动取样方法，在能够实现自动定深定时取样，整个过程无需人工干预，能够取到特定深度的水样，具有自动化程度高、定深精确、节约人力的特点，其在很大程度上避免了人工取样方法对样品造成的干扰。地下/地表水取样过程的自动化是取样技术发展的主要趋势之一，但当前研究多是实现定深自动取样。在地下/地表水的研究调查中，除定深这一重要指标外，还存在着对统一深度不同时刻的水样进行采集的需求。当前对于定时取样研究较少，多采用多次取样的方法，需要多次布置取样器，一方面不利于节省人力，另一方面水环境受到多次取样器布置的影响。

随地下/地表水调查研究工作的进一步开展，迫切需要研发一种原位定时取样装置与方法，能够获得指定深度的、稳定的、不同时间的水样，且原理简单、易于实现、自动化程度较高、解放人力，满足地下/地表水调查研究工作的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种地下/地表水定时自动原位取样装置，该装置可针对当前地下/地表水定时原位取样装置与方法研究的不足，解决特定深度下全自动多次取样的问题。在取样装置布置好之后，可以进行取样深度与取样时间的设置，达到在同一位置在不同时间自动多次采集水样的目的，能够节省人力，大大减少取样过程对水样的干扰，同时现场操作简单，为水环境调查工作开展提供有力的技术基础。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种地下/地表水定时自动原位取样装置，地下/地表水定时自动原位取样装置包括控制面板、绞盘、取样器a、取样器b、取样器c和取样器d和取样器固定装置；控制面板控制电路b通过数据线与取样器固定装置内的控制电路a通信；数据线从控制面板控制电路b接出，通过绞盘并与取样装置的提拉线绑定，数据线与提拉线一端缠绕于绞盘上，另一端与取样器固定装置连接，数据线穿过取样器固定装置顶盖与控制电路a连接；取样器固定装置外的不锈钢外壳固定卡子用于固定取样器；取样器固定装置的底端开有进水孔；各取样器外部为不锈钢外壳，顶部为不锈钢外壳顶壳；不锈钢外壳顶壳上设有排气阀，用以排除取样器内的空气；不锈钢外壳底部固定有电磁阀，电磁阀开启时开始取样，关闭时停止取样；取样器固定装置不锈钢外壳上设有进线孔，电磁阀电源线通过进线孔将取样器固定装置的控制电路a与电磁阀相连，控制电路a控制电磁阀的开闭。

取样器固定装置的外壳顶部设有提拉线固定架，内部密封有控制电路a、电池、取样器固定装置隔水层、水位传感器保护壳、水位传感器；取样器固定装置隔水层下部固定有水位传感器，隔水层将取样器固定装置内部与外部水环境隔离分开；水位传感器的电器部分置于取样器固定装置的内部并与控制电路连接，水位传感器的感应装置部分置于取样器固定装置的外部。水位传感器保护壳上端与取样器固定装置的外壳相连接；水位传感器保护壳上设有进水孔，通过进水孔允许取样水浸到水位传感器的感应装置部分；水位传感器保护壳下端与安全底座连接，安全底座用于保护取样器和取样器固定装置。

取样器a的固定排气阀位于不锈钢外壳顶壳的上面；取样器a的内部置有取样瓶，取样瓶通过取样瓶固定器固定于不锈钢外壳顶壳下面；取样器a的不锈钢外壳底盖上开有电磁阀进水孔；取样瓶口深入固定器内，固定器底部有圆孔，圆孔可以插入平头螺钉，将取样瓶固定住；取样时刻到，控制电路a发出信号，使电磁阀打开，在压力作用下水从电磁阀进水孔进入取样器a内，取样器a内气体从排气阀排出，取样器a内水位到达取样瓶瓶口处时，不断流入取样瓶内；控制电路a控制取样时间延时，保证在该延时内取样瓶能够装满水样；取样延时到后，控制电路a发出信号关闭电磁阀，一次取样过程结束；采用相同过程，本实用新型将依此在规定时刻将所有取样瓶装满水样，完成定时取样工作。

控制面板前面板有LCD显示器、报警蜂鸣器、系统开关、键盘、控制面板内有控制电路b和电池；控制电路通过数据线与外界通信。

取样器固定装置内的控制电路a结构图，包括电源模块、微控制器、通信模块、存储模块、电磁阀控制模块、液位传感器模块。

控制面板的控制电路b结构图，包括电源模块、微控制器、通信模块、显示模块、存储模块、键盘控制模块、蜂鸣器报警模块。

实际操作中，在地表水和地下水进行取样作业；取样的最大深度取决于绞盘上提拉线长度；取样器a、取样器b、取样器c、取样器d与取样器固定装置外壳均采用不锈钢制作，取样瓶采用玻璃瓶；控制面板控制电路b与控制电路a通过数据线进行串行通信，数据线采用普通双绞线；提拉线可采用钢丝绳；电池可采用充电锂电池组。

取样时，首先将系统开关打开，通过控制面板的键盘设置取样的时间间隔和取样深度，然后通过绞盘下放取样装置；水位传感器实时反馈水深，由控制电路a获取并传送至控制电路b；当达到指定取样深度时，控制电路b控制蜂鸣器报警，固定好住绞盘与取样装置；点击控制面板的键盘的start键，控制电路b向控制电路a发出开始信号与设置的取样间隔时间，在控制电路a控制下取样过程开始；每到达指定时间间隔，控制电路a将会发出信号打开一个取样器的电磁阀，装满水样；经过延时，关闭电磁阀；重复该过程，直到所有的取样器取到水样，取样过程结束，控制电路a向控制电路b发出取样结束信号，控制电路b控制蜂鸣器报警；取样结束后，利用绞盘将取样装置提上来，打开各个取样器不锈钢外壳顶盖，取出装满水样的取样瓶，密封，等待实验室检测。

与现有技术相比本实用新型具有如下有益效果，该取样器能够实现地下/地表水的定时取样，一次布置可以原位获取多个时刻的水样，更准确地获得水样，避免反复布置取样器带来的不确定性，节省劳动力。

附图说明

图1为地下/地表水定时自动原位取样装置的总体结构示意图。

图2为取样器固定装置的结构示意图。

图3为不锈钢外壳和取样瓶装置结构示意图。

图4为控制面板结构示意图。

图5为取样固定装置内控制电路a结构图。

图6为控制面板控制电路b结构图。

图中：1、控制面板，2、数据线，3、绞盘，4、提拉线，5、取样器a，6、排气阀，7、取样器b、8、不锈钢外壳顶壳，9、不锈钢外壳，10、电磁阀，11、安全底座，12、进水孔，13、电磁阀电源线，14、进线孔，15、不锈钢外壳固定卡子，16、取样器固定装置，17、取样器c，18、取样器d，19、提拉线固定架，20、控制电路a，21、电池，22、取样器固定装置隔水层，23、水位传感器保护外壳，24、水位传感器，25、不锈钢外壳底盖，26、电磁阀进水孔，27、取样瓶，28、取样瓶固定器，29、显示器，30、报警蜂鸣器，31、系统开关，32、电池，33、键盘，34、控制电路b。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，地下/地表水定时自动原位取样装置包括控制面板1、绞盘3、取样器a5、取样器b7、取样器c17和取样器d18和取样器固定装置16；控制面板1的控制电路b34通过数据线2与取样器固定装置16内的控制电路a20通信；数据线2从控制电路b34接出，通过绞盘3并与提拉线4绑定，数据线2与提拉线4一端缠绕于绞盘3上，另一端与取样器固定装置16连接，数据线穿过取样器固定装置16顶盖与控制电路a20连接；取样器固定装置16外的不锈钢外壳固定卡子15用于固定取样器；取样器固定装置16的底端开有进水孔12；各取样器外部为不锈钢外壳9，顶部为不锈钢外壳顶壳8；不锈钢外壳顶壳8上设有排气阀6，用以排除取样器内的空气；不锈钢外壳9底部固定有电磁阀10，电磁阀10开启时开始取样，关闭时停止取样；取样器固定装置16不锈钢外壳上设有进线孔14，电磁阀电源线13通过进线孔14将取样器固定装置16的控制电路a20与电磁阀10相连，控制电路a20控制电磁阀10的开闭。

如图2所示，取样器固定装置16的外壳顶部设有提拉线固定架19，内部密封有控制电路a20、电池21、取样器固定装置隔水层22、水位传感器保护壳23、水位传感器24；取样器固定装置隔水层22下部固定有水位传感器24，隔水层22将取样器固定装置16内部与外部水环境隔离分开；水位传感器24的电器部分置于取样器固定装置16的内部并与控制电路连接，水位传感器24的感应装置部分置于取样器固定装置16的外部。水位传感器保护壳23上端与取样器固定装置16的外壳相连接；水位传感器保护壳23上设有进水孔12，通过进水孔12允许取样水浸到水位传感器24的感应装置部分；水位传感器保护壳23下端与安全底座11连接，安全底座11用于保护取样器。

如图3所示，取样器a7的固定排气阀6位于不锈钢外壳顶壳8的上面；取样器a7的内部置有取样瓶27，取样瓶27通过取样瓶固定器固定28于不锈钢外壳顶壳8下面；取样器a7的不锈钢外壳底盖25上开有电磁阀进水孔26；取样瓶27口深入固定器28内，固定器底部有圆孔，圆孔可以插入平头螺钉，将取样瓶27固定住；取样时刻到，控制电路a20发出信号，使电磁阀10打开，在压力作用下水从电磁阀进水孔26进入取样器a7内，取样器a7内气体从排气阀6排出，取样器a7内水位到达取样瓶27瓶口处时，不断流入取样瓶27内;控制电路a20控制取样时间延时，保证在该延时内取样瓶能够装满水样；取样延时到后，控制电路a20发出信号关闭电磁阀10，一次取样过程结束；采用相同过程，本实用新型将依此在规定时刻将所有取样瓶装满水样，完成定时取样工作。

如图4所示，控制面板1前面板有LCD显示器29、报警蜂鸣器30、系统开关31、键盘33，控制面板1内有控制电路b34和电池32;控制电路34通过数据线2与外界通信。

如图5所示为取样器固定装置16内的控制电路a20结构图，包括电源模块、微控制器、通信模块、存储模块、电磁阀控制模块、液位传感器模块。

如图6所示为控制面板1的控制电路b34结构图，包括电源模块、微控制器、通信模块、显示模块、存储模块、键盘控制模块、蜂鸣器报警模块。

本实用新型实施例的实际操作中，在地表水和地下水进行取样作业。取样的最大深度取决于绞盘上提拉线长度，这里采用50米的提拉线；取样器a5、取样器b7、取样器c17、取样器d18与各取样器固定装置外壳均采用不锈钢制作，取样瓶采用玻璃瓶。控制面板控制电路b34与控制电路a20通过数据线2进行串行通信（RS-485），通信线采用普通双绞线；提拉线4采用φ3mm钢丝绳；电池32采用充电锂电池组。

取样时，首先将系统开关31打开，通过控制面板1的键盘33设置取样的时间间隔和取样深度，然后通过绞盘4下放取样装置；水位传感器24实时反馈水深，由控制电路a20获取并传送至控制电路b34；当达到指定取样深度时，控制电路b34控制蜂鸣器报警，固定好住绞盘与取样装置；点击控制面板1的键盘33的start键，控制电路b34向控制电路a20发出开始信号与设置的取样间隔时间，在控制电路a20控制下取样过程开始。每到达指定时间间隔，控制电路a20将会发出信号打开一个取样器的电磁阀，装满水样；经过3min延时，关闭电磁阀。重复该过程，直到所有的取样器取到水样，取样过程结束，控制电路a20向控制电路b34发出取样结束信号，控制电路b34控制蜂鸣器报警。取样结束后，利用绞盘将取样装置提上来，打开各个取样器不锈钢外壳顶盖，取出装满水样的取样瓶，密封，等待实验室检测。

Claims (2)

1.一种地下/地表水定时自动原位取样装置，其特征在于：该装置包括控制面板（1）、绞盘（3）、取样器a（5）、取样器b（7）、取样器c（17）、取样器d（18）、取样器固定装置（16）；控制面板（1）的控制电路b（34）通过数据线（2）与取样器固定装置（16）内的控制电路a（20）通信；数据线（2）从控制电路b（34）接出，通过绞盘（3）并与提拉线（4）绑定，数据线（2）与提拉线（4）一端缠绕于绞盘（3）上，另一端与取样器固定装置（16）连接，数据线穿过取样器固定装置（16）顶盖与控制电路a（20）连接；取样器固定装置（16）外的不锈钢外壳固定卡子（15）用于固定取样器；取样器固定装置（16）的底端开有进水孔（12）；各取样器外部为不锈钢外壳（9），顶部为不锈钢外壳顶壳（8）；不锈钢外壳顶壳（8）上设有排气阀（6），用以排除取样器内的空气；不锈钢外壳（9）底部固定有电磁阀（10），电磁阀（10）开启时开始取样，关闭时停止取样；取样器固定装置（16）不锈钢外壳上设有进线孔（14），电磁阀电源线（13）通过进线孔（14）将取样器固定装置（16）的控制电路a（20）与电磁阀（10）相连，控制电路a（20）控制电磁阀（10）的开闭；

取样器固定装置（16）的外壳顶部设有提拉线固定架（19），内部密封有控制电路a（20）、电池（21）、取样器固定装置隔水层（22）、水位传感器保护壳（23）、水位传感器（24）；取样器固定装置隔水层（22）下部固定有水位传感器（24），隔水层（22）将取样器固定装置（16）内部与外部水环境隔离分开；水位传感器（24）的电器部分置于取样器固定装置（16）的内部并与控制电路连接，水位传感器（24）的感应装置部分置于取样器固定装置（16）的外部，水位传感器保护壳（23）上端与取样器固定装置（16）的外壳相连接；水位传感器保护壳（23）上设有进水孔（12），通过进水孔（12）允许取样水浸到水位传感器（24）的感应装置部分；水位传感器保护壳（23）下端与安全底座（11）连接， 安全底座（11）用于保护取样器；

取样器a（7）的固定排气阀（6）位于不锈钢外壳顶壳（8）的上面；取样器a（7）的内部置有取样瓶（27），取样瓶（27）通过取样瓶固定器固定（28）于不锈钢外壳顶壳（8）下面；取样器a（7）的不锈钢外壳底盖（25）上开有电磁阀进水孔（26）；取样瓶（27）口深入固定器（28）内，固定器底部有圆孔，圆孔可以插入平头螺钉，将取样瓶（27）固定住；取样时刻到，控制电路a（20）发出信号，使电磁阀（10）打开，在压力作用下水从电磁阀进水孔（26）进入取样器a（7）内，取样器a（7）内气体从排气阀（6）排出，取样器a（7）内水位到达取样瓶（27）瓶口处时，不断流入取样瓶（27）内；控制电路a（20）控制取样时间延时，保证在该延时内取样瓶能够装满水样；取样延时到后，控制电路a（20）发出信号关闭电磁阀（10），一次取样过程结束；采用相同过程，将依此在规定时刻将所有取样瓶装满水样，完成定时取样工作；

控制面板（1）前面板有LCD显示器（29）、报警蜂鸣器（30）、系统开关（31）、键盘33，控制面板（1）内有控制电路b（34）和电池（32）;控制电路（34）通过数据线（2）与外界通信；

取样器固定装置（16）内的控制电路a（20）包括电源模块、微控制器、通信模块、存储模块、电磁阀控制模块、液位传感器模块；

控制面板（1）的控制电路b（34）包括电源模块、微控制器、通信模块、显示模块、存储模块、键盘控制模块、蜂鸣器报警模块。

2.根据权利要求1所述的一种地下/地表水定时自动原位取样装置，其特征在于：本装置在实际操作中，在地表水和地下水进行取样作业，取样的最大深度取决于绞盘上提拉线长度；取样器a（5）、取样器b（7）、取样器c(17)、取样器d(18)与各取样器固定装置外壳均采用不锈钢制作，取样瓶采用玻璃瓶；控制面板控制电路b（34）与控制电路a（20）通过 数据线（2）进行串行通信，通信线采用普通双绞线；提拉线（4）采用钢丝绳；电池（32）采用充电锂电池组；

取样时，首先将系统开关（31）打开，通过控制面板（1）的键盘（33）设置取样的时间间隔和取样深度，然后通过绞盘（4）下放取样装置；水位传感器（24）实时反馈水深，由控制电路a（20）获取并传送至控制电路b（34）；当达到指定取样深度时，控制电路b（34）控制蜂鸣器报警，固定好住绞盘与取样装置；点击控制面板（1）的键盘（33）的start键，控制电路b（34）向控制电路a（20）发出开始信号与设置的取样间隔时间，在控制电路a（20）控制下取样过程开始；每到达指定时间间隔，控制电路a（20）将会发出信号打开一个取样器的电磁阀，装满水样；经过延时，关闭电磁阀；重复该过程，直到所有的取样器取到水样，取样过程结束，控制电路a（20）向控制电路b（34）发出取样结束信号，控制电路b（34）控制蜂鸣器报警；取样结束后，利用绞盘将取样装置提上来，打开各个取样器不锈钢外壳顶盖，取出装满水样的取样瓶，密封，等待实验室检测。