CN206321634U - 海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置。包括多个由上至下顺次连接的导轨以及沿导轨升降的浮力圈框架，在浮力圈框架上安装有浮力圈以及多个监测仪器；浮力圈框架包括位于中心的中心方管，在中心方管的中上部安装固定有托板圆盘、底部采用多个辐射筋安装固定有底部圆环；托板圆盘与底部圆环之间设有多个立杆，在各立杆的中部安装固定有中部圆环；还包括采样蠕动泵和过滤器，在过滤器的入口上连接有采样管路，采样管路延伸至浮力圈框架，在过滤器的出口上连接有取水管路，取水管路延伸至采样蠕动泵。本实用新型为整个监测系统提供了良好的取水平台并提供多种实时测量的水质数据，提升了水样监测的便捷性和快速性。

Description

海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置

技术领域

本实用新型属于海洋水质监测设备技术领域，尤其涉及一种海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置。

背景技术

我国是海洋大国，海洋监测是关系海洋测量、海洋环境、海洋灾害预警、海洋安全和海洋资源开发的重要任务。浮标、潜标、船基和岸基平台以及由各种参数监测仪等构成的海洋监测系统，正在承担着目前我国广泛而且长期开展的各类海洋工程和科学研究项目。

海水的温度和盐度是海洋水质监测中的重要参数，表层海水温度、盐度的监测方法已由人工常规监测发展为连续、实时自动仪器监测。温盐井就是安装温、盐自动监测设备的重要基础设施，在历史的沿革中，一般的海洋站都设有室内温盐井。然而，传统的温盐井设施功能单一，一般只具有潮位测量、温度和盐度测量的功能，即并没有充分发挥出温盐井这类基础设施的潜在功能。

与此同时，对海洋环境的水质数据如pH值、溶解氧、浊度、叶绿素、营养盐、生物耗氧量BOD、化学耗氧量COD、总有机碳TOC等的监测正变得日益重要。上述指标配合传统的温度和盐度数据等，更能反映海水水质的变化，对海洋监测有着重要的意义。涉及上述指标的监测时，有些可以通过水质传感器来完成，而有的则需要对海水的水样进行采集，通过专用分析仪器对采集后的水样进行分析，得到上述监测数据。

因此对海水水样的采集成为了海洋监测的重要环节之一，采集后的水样能否反映采样点的海水原貌成为数据获取的关键，水样是否得到及时的测量分析、水样是否在采集后受到污染等，都直接决定了测量数据的准确性。传统的采用采水器进行人工采样的操作方式也具有较大的改进余地，通过设置结构合理的上述采样以及监测分析系统，有利于海洋监测工作的自动化，对提升海洋监测的准确性、及时性和便捷性都有着十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种自动化程度高、保证采集水样不受污染的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，提升水样采集以及后续分析监测的自动化程度，提升水文数据监测的精确度以及快速性。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置包括多个由上至下顺次连接的导轨以及位于温盐井内的、沿导轨升降的浮力圈框架，在浮力圈框架上安装有浮力圈以及多个监测仪器；浮力圈框架包括位于中心的中心方管，在中心方管的中上部安装固定有托板圆盘、底部采用多个辐射筋安装固定有底部圆环；托板圆盘与底部圆环之间设有多个立杆，在各立杆的中部安装固定有中部圆环；还包括采样蠕动泵和过滤器，在过滤器的入口上连接有采样管路，采样管路延伸至浮力圈框架，在过滤器的出口上连接有取水管路，取水管路延伸至采样蠕动泵。

本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型提供了一种结构设计合理的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，充分利用了海洋站现有的温盐井基础设施。通过在温盐井内设置随水位升降的、带有多个监测仪器的浮力装置，为整个系统提供了良好的取水平台并提供多种实时测量的水质数据；此外，本水样采集和监测装置为海洋站的现场水质分析仪器提供便捷的水样和纯水取用通道，极大地提升了水样监测的便捷性和快速性。

优选地：浮力圈安装固定在托板圆盘上方，在托板圆盘的上表面焊接有4根螺纹杆；在浮力圈的中心设有中心方孔、在中心方孔的四周设有轴向贯通的4个线缆孔以及4个螺纹杆孔，中心方管的上端位于中心方孔内，各螺纹杆分位于各螺纹杆孔内，各监测仪器的接线以及采样管路穿设在各线缆孔内。

优选地：监测仪器包括安装固定在中心方管中下部三个外立面上的温盐传感器、浊度和叶绿素传感器以及多参数水质仪；在中心方管中下部的另外一个外立面上还安装有采样底阀，采样管路的端部连接在该采样底阀上。

优选地：在浮力圈的上方还安装有上部护栏，上部护栏包括位于上方的顶部圆环以及位于下方的底板，两者通过周向分布的8根连接立杆焊接在一起，在底板的中心开设有方形过孔，在方形过孔的周围开设有4个圆形线缆过孔和4个螺纹杆孔，中心方管的上端穿出底板的方形过孔，4根螺纹杆穿出底板的4个螺纹杆孔后用螺母锁紧。

优选地：导轨包括方管，在方管的上端设有上铰链、下端设有下铰链，每个导轨的下铰链与其下方的导轨的上铰链铰接连接，位于最上方的导轨的上铰链铰接在海洋站屋顶安装的定滑轮的保护架上，顺次铰接的导轨贯穿在浮力圈框架的中心方管内，由上至下相邻两组铰链的销轴相互垂直。

优选地：还包括集成支座，采样蠕动泵和过滤器安装在集成支座上。

优选地：过滤器包括顺次连接的一级过滤器和二级过滤器。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中导轨的剖视结构示意图；

图3是图1中上部护栏护栏的结构示意图；

图4是图1中浮力圈的结构示意图；

图5是图1中浮力圈框架的结构示意图。

图中：1、吊挂圆盘；2、定滑轮；3、导轨；3-1、上铰链；3-2、上吊装圆管；3-3、方管；3-4、下吊装圆管；3-5、下铰链；4、上部护栏；4-1、顶部圆环；2、连接立杆；4-3、底板；4-4、吊环；5、浮力圈；6、浮力圈框架；6-1、中心方管；6-2、螺纹杆；6-3、托板圆盘；6-4、中部圆环；6-5、立杆；6-6、底部圆环；6-7、辐射筋；7、采样蠕动泵；8、一级过滤器；9、二级过滤器；10、集成支座。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：

请参见图1，本实用新型的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置包括位于温盐井内的浮力和监测组件。安装在温盐井内的上述浮力和监测组件随水位的升降而升降。在海洋站的室内墙壁上安装水样分配装置，用于把采集到的海水样品通过一系列分配管道安全地输送给各水质分析仪器使用。

请参见图2至图5，可以看出：水样采集和监测装置的浮力和监测组件包括多个由上至下顺次连接的导轨3以及位于温盐井内的、沿导轨3升降的浮力圈框架6，在浮力圈框架6上安装有浮力圈5以及多个监测仪器。其中，导轨3一方面用于消除浮力圈框架6和浮力圈5的转动，另一方面又作为浮力圈框架6和浮力圈5两者升降移动的轨道。具体地：

浮力圈框架6是一个焊接组合部件，它包括位于中心的中心方管6-1，在中心方管6-1的中上部安装固定有托板圆盘6-3、底部采用多个辐射筋6-7安装固定有底部圆环6-6；托板圆盘6-3与底部圆环6-6之间设有多个立杆6-5，在各立杆6-5的中部安装固定有中部圆环6-4。上述托板圆盘6-3、中部圆环6-4、底部圆环6-6与各立杆6-5构成了防护鼠笼，对内部的多个监测仪器提供防护。防护鼠笼的外径小于温盐井的内径，潮位升降时，浮力圈框架6及其附属部件在浮力圈5的浮力作用下沿温盐井的轴向方向竖直升降移动，防护鼠笼有效地避免了各监测仪器与井壁可能发生的碰撞，对监测仪器起到了防护作用。

本实施例中，监测仪器包括安装固定在中心方管6-1中下部三个外立面上的温盐传感器、浊度和叶绿素传感器以及多参数水质仪；在中心方管6-1中下部的另外一个外立面上还安装有采样底阀。上述温盐传感器、浊度和叶绿素传感器以及多参数水质仪用于监测海水的pH值、溶解氧、温度、盐度、浊度和叶绿素等多种水质参数，采样底阀能够确保井内垂直的采样管内的海水不被排空，利于采样蠕动泵抽取海水。另外它还具有过滤功能，用于滤除采样水域的大块颗粒物。

浮力圈5是带有中心方孔的圆柱体，由聚乙烯发泡轻型浮体材料为基材，外部喷涂一定厚度的聚脲保护层。浮力圈5安装固定在托板圆盘6-3上方，在托板圆盘6-3的上表面安装固定有多个螺纹杆6-2；在浮力圈5的中心设有中心方孔、在中心方孔的四周设有轴向贯通的4个线缆孔以及4个螺纹杆孔，中心方管6-1的上端位于中心方孔内，各螺纹杆6-2分位于各螺纹杆孔内，各监测仪器的接线以及采样管路穿设在各线缆孔内。

如图中所示，围绕着中心方孔，垂直于横截面均匀分布着4个螺纹杆孔和4个线缆孔。浮力圈5就是通过螺纹杆6-2穿过螺纹杆孔以安装在托板圆盘6-3的上方。进一步地，浮力圈5的线缆孔和相邻的螺纹杆孔之间在周向方向上互成45°夹角，各监测仪器的线缆和采样管路从线缆孔穿过后汇成一束，包扎整齐，围绕着导轨3盘旋若干圈后出温盐井，连接至电气控制系统。

浮力圈5的颜色为橘红或者橘黄色，各线缆孔的内壁应平滑，在两端部应设置倒角，这样能够避免监测仪器的接线缆发生卡阻。

水位高时，缠绕的线缆会堆积在一起；水位低时，盘旋的线缆的螺距会加大。我国大部分海区的潮差在4～5米，缠绕的圈数5～6圈，其余线缆和采样管路拉直即可。上部护栏4用以收集缠绕的管线，避免因为松散导致的与井壁剐蹭或卡阻。上部护栏4是一个焊接组合件，包括位于上方的顶部圆环4-1以及位于下方的底板4-3，顶部圆环4-1与底板4-3之间通过周向分布的8根连接立杆4-2焊接在一起。在底板4-3的正中心切割出能让中心方管6-1穿过的中心方孔，在中心方孔的周围开设有与浮力圈5上的线缆孔和螺纹杆孔的位置相同的4个线缆孔和4个螺纹杆孔。浮力圈5在上部护栏4的底板4-3以及浮力圈框架6的托板圆盘6-3之间通过螺纹杆6-2固定。上部护栏4的外径与浮力圈5、浮力圈框架6的外径等同，但均小于温盐井的内径。

在上部护栏4的底板4-3的板体上表面设有两个吊环4-4，拴接在吊环4-4上的吊索经定滑轮2连接在收卷器上，需要进行维护操作时，可以通过收卷器对吊索进行收卷和放卷，将水样采集和监测装置的浮力和监测组件提起或者放下。

导轨3的主体为薄壁不锈钢材质的方管3-3，在方管3-3的上端设有上铰链3-1、下端设有下铰链3-5，每个导轨3的下铰链3-5与其下方的导轨3的上铰链3-1铰接。位于最上方的第一节导轨3的上铰链3-1通过销轴连接在定滑轮2的保护架上。定滑轮2也是通过销轴安装在吊挂圆盘1上，而吊挂圆盘1通过膨胀螺栓固定在海洋站的房顶上，吊挂圆盘1的中心与温盐井的中心同轴。位于最下方的末节导轨3的末端垂直于导轨3焊接一个防脱法兰盘，确保贯穿在导轨3上的浮力圈框架6在水位极低的时候不至于从导轨3上脱落。整条导轨悬吊在温盐井内，由上至下相邻两组铰链的销轴互相垂直。目的是保证导轨3在任何一个水平面上，左右或前后都有一定的自由度，柔性的导轨能抵消海浪的冲击。此外，每根导轨3均为中空密封设计，目的是减轻重量，并在水中提供一定的浮力。

贯穿在悬吊导轨3的浮力圈框架6携带着各种监测仪器及其线缆，依靠浮力圈5提供的浮力漂浮在水面上。通过浮力计算，确保各种监测仪器和采样底阀处于表层海水之内。随潮位的升降，沿导轨上下移动。导轨3只能左右或前后轻微摆动而不能转动，这就有效地避免了浮力圈框架6受到温盐井内涌和浪的冲击而可能发生的转动，从而避免了依附在浮力圈框架6上各种管线的非正常的缠绕而造成的损坏。此外，导轨3和浮力圈框架6上的中心方管6-1之间有一定的配合间隙，不至于使漂浮在水面上的浮力圈框架6因自身和外部因素产生倾斜，这也使得整个浮力圈框架6的竖直升降移动更加顺畅。

在系统初始安装以及后续的维护过程中需要对导轨3进行吊装，为了便于吊装操作，在导轨3的方管3-3上设有上吊装圆管3-2和下吊装圆管3-4，上吊装圆管3-2和下吊装圆管3-4两者的轴线垂直、各自横向贯穿方管3-3。

还包括采样蠕动泵7和过滤器，在过滤器的入口上连接有采样管路，采样管路延伸至浮力圈框架6，在过滤器的出口上连接有取水管路，取水管路延伸至采样蠕动泵7。由采样管路进入的水样经过滤器过滤后，再经采样蠕动泵7泵送。

本实施例中，过滤器包括顺次连接的一级过滤器8和二级过滤器9，过滤精度分别为100微米和50微米。这样的水样既最大限度地保留海水原貌，又减轻了有些分析仪器自带超精过滤器的压力。

Claims (7)

1.一种海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，其特征是：包括多个由上至下顺次连接的导轨(3)以及位于温盐井内的、沿导轨(3)升降的浮力圈框架(6)，在浮力圈框架(6)上安装有浮力圈(5)以及多个监测仪器；浮力圈框架(6)包括位于中心的中心方管(6-1)，在中心方管(6-1)的中上部安装固定有托板圆盘(6-3)、底部采用多个辐射筋(6-7)安装固定有底部圆环(6-6)；托板圆盘(6-3)与底部圆环(6-6)之间设有多个立杆(6-5)，在各立杆(6-5)的中部安装固定有中部圆环(6-4)；

还包括采样蠕动泵(7)和过滤器，在过滤器的入口上连接有采样管路，采样管路延伸至浮力圈框架(6)，在过滤器的出口上连接有取水管路，取水管路延伸至采样蠕动泵(7)。

2.如权利要求1所述的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，其特征是：浮力圈(5)安装固定在托板圆盘(6-3)上方，在托板圆盘(6-3)的上表面焊接有4根螺纹杆(6-2)；在浮力圈(5)的中心设有中心方孔、在中心方孔的四周设有轴向贯通的4个线缆孔以及4个螺纹杆孔，中心方管(6-1)的上端位于中心方孔内，各螺纹杆(6-2)分别位于各螺纹杆孔内，各监测仪器的接线以及采样管路穿设在各线缆孔内。

3.如权利要求2所述的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，其特征是：监测仪器包括安装固定在中心方管(6-1)中下部三个外立面上的温盐传感器、浊度和叶绿素传感器以及多参数水质仪；在中心方管(6-1)中下部的另外一个外立面上还安装有采样底阀，采样管路的端部连接在该采样底阀上。

4.如权利要求3所述的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，其特征是：在浮力圈(5)的上方还安装有上部护栏(4)，上部护栏(4)包括位于上方的顶部圆环(4-1)以及位于下方的底板(4-3)，两者通过周向分布的8根连接立杆(4-2)焊接在一起，在底板(4-3)的中心开设有方形过孔，在方形过孔的周围开设有4个圆形线缆过孔和4个螺纹杆孔，中心方管(6-1)的上端穿出底板(4-3)的方形过孔，4根螺纹杆(6-2)穿出底板(4-3)的4个螺纹杆孔后用螺母锁紧。

5.如权利要求4所述的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，其特征是：导轨(3)包括方管(3-3)，在方管(3-3)的上端设有上铰链(3-1)、下端设有下铰链(3-5)，每个导轨(3)的下铰链(3-5)与其下方的导轨(3)的上铰链(3-1)铰接，位于最上方的导轨(3)的上铰链(3-1)铰接在海洋站屋顶安装的定滑轮(2)的保护架上，顺次铰接的导轨(3)贯穿在浮力圈框架(6)的中心方管(6-1)内，由上至下相邻两组铰链的销轴相互垂直。

6.如权利要求4所述的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，其特征是：还包括集成支座(10)，采样蠕动泵(7)和过滤器安装在集成支座(10)上。

7.如权利要求6所述的海洋站自动采样与监测系统的水样采集和监测装置，其特征是：过滤器包括顺次连接的一级过滤器(8)和二级过滤器(9)。