CN208313636U - 一种无人船的水质采样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人船的水质采样器，包括箱体、控制器、取样长度可调机构、动力转换机构及采样储存部；箱体设置于无人船上，其内部具有容腔及安装板；控制器与上位机有线或无线通信连接；取样长度可调机构位于箱体外壁上，包括电机、取样组件及测距仪；电机和测距仪均与控制器电性连接；电机驱动采样组件入水并具有一定深度；测距仪用于测量采样组件的入水深度；动力转换机构连接控制器安装于安装板上，用于可转换取样组件与采样存储部之间通道的连通和/或截止，并提供采样动力；采样存储部位于容腔内盛放水样；本申请无需人员即实现自动取样，取样效率高，取样深度根据上位机指令调节，通过无人船实现任意位置的取样，满足了水质分析的需求。

Description

一种无人船的水质采样器

技术领域

本实用新型涉及水质采样技术领域，更具体的说是涉及一种用于油田录井环保监测的无人船的水质取样器。

背景技术

随着人们对于环境污染的治理日益关注，水质环境的监测也越来越受到人们的重视；而水质采样器是水文地质采样中最为常见的工具之一；只有选择合适的水质采样器才能为环境监测数据分析的准确性提供有利保障；为了能实现更好的环境质量监测，有时需要对不同位置及深度的水质进行分析。

而现有技术中一般采用便携式采样器，将采样瓶放到水下即被灌满，一般只能采集到浅层表面的水，无法采集深层的水样，不能满足水质分析的需求；而现有的水质采样器能够采集深层水样，但当采集河流或湖水中央的水时，需要采样员乘船到河流或湖泊操作中央操作水质采样器进行采水；导致了采集水质的效率低下。

因此，如何提供一种效率高的能够满足采水需求的水质采样器是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种无人船的水质采样器，提高了水质取样的效率，满足了水质分析的需求。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种无人船的水质采样器，包括：箱体、控制器、取样长度可调机构、动力转换机构及采样储存部；

箱体设置于无人船上，其内部具有一个容腔及一个安装板；

控制器固定于安装板上，与上位机有线或无线通信连接；

取样长度可调机构包括电机、取样组件及测距仪；电机和测距仪均与控制器电性连接且固定于箱体外壁上；取样组件包括采样管及绕线盘，绕线盘一端固定于箱体外壁上，采样管缠绕于绕线盘上，电机驱动采样管入水及出水并具有一定入水深度；测距仪用于测量采样管的入水深度；

动力转换机构包括泵组件及阀组件，泵组件及阀组件均连接控制器，并安装于安装板上，阀组件用于可转换采样管与采样储存部之间通道的连通和/或截止，泵组件提供采样动力；

采样储存部位于容腔内盛放水样。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种无人船的水质采样器，由于箱体设置在无人船上，控制器与上位机通信，控制器接收上位机的指令，控制电机下放采样管入水深度达到设定值；泵组件供给动力，并将采样管与采样储存部通道连通，水样经过采样组件进入采样储存部中；通过上述设置，本申请无需人员配合即可实现自动取样，取样效率高，同时取样深度能够根据上位机指令调节，通过无人船，可以实现任意位置的取样，满足了水质分析的需求。

优选地，采样管的入水端通过配重块深入水中，另一端通过阀组件连通采样储存部；其中，采样管的入水端具有滤网；

优选地，箱体可以包括主箱体及分板，分板位于主箱体的一侧面具有一定间距，绕线盘位于分板上，电机固定在主箱体上位于分板与主箱体的间距处驱动绕线盘旋转。

优选地，测距仪包括转轴、编码器、联轴器及限位器；转轴连接于箱体外壁上；且与绕线盘位于箱体外壁的同一侧，转轴上具有凹槽，凹槽内支撑采样管且与采样管同步运动；限位器固定于转轴靠近凹槽的一端，用于限制配重块；编码器通过联轴器与限位器连接且设于转轴上靠近箱体外壁的一端，并与控制器连接。

采样管支撑在转轴上，采样管移动带动转轴旋转；当需要采样时，当采样管在电机的驱动下下放时，配重块离开限位器，编码器开始通过记录转轴旋转的圈数，计算采样管入水深度；当采样管下放至指定深度时，电机停止工作；采样管收回时，无需编码器计算转轴的旋转圈数，当配重块触碰到限位器时，联轴器产生反向作用力，通过编码器反馈一个结束信号给控制器，控制器控制电机停止工作完成采样。

优选地，动力转换机构还包括气压平衡室；泵组件出口连通气压平衡室入口端；气压平衡室的出口端通过阀组件连通采样储存部。其中，气压平衡室入口端通过FEP气管连通泵组件，通过泵组件吸气或排气通过气压平衡室实现对于水样的抽吸或排出。

优选地，泵组件包括电磁换向阀及隔膜气泵；隔膜气泵和电磁换向阀均与控制器电性连接；隔膜气泵的出口与气压平衡室入口端连通；电磁换向阀可转化隔膜气泵吸气或排气通道。其中电磁换向阀可以为两个两位三通电磁阀，也可以为三位三通电磁阀，具体根据实际使用情况进行选择；隔膜气泵设置于两个两位三通电磁阀之间；通过控制两个电磁阀的阀芯位移改变隔膜气泵对气压平衡室的吸气或充气，实现对于采样储存部内水样的采集及排出功能；本申请通过控制器控制程序可以实现在采样前，对采样管路及采样储存部的润洗功能，保证了采样储存部中具有残留液体或杂质，为水质分析的准确性提供了保证。

优选地，气压平衡室包括密封箱及硅胶气球；硅胶气位于密封箱内，一端连通泵组件，另一端通过阀组件连通采样储存部。其中硅胶气球通过卡套固定在密封箱内；采用此方案的效果：本申请通过密封箱内硅胶气球产生的负压或膨胀压将水样通过采样管采集或排出，采集过程中采集管与隔膜气泵完全分隔开，避免由于油污等造成的二次污染，延长了隔膜气泵的使用寿命。

优选地，阀组件包括两个阀岛且均与控制器连接，每一个阀岛的第一通道均与采样管连通和/或截止，第二通道均与采样储存部连通和/或截止，第三通道均与气压平衡室连通和/或截止；优选地，采样储存部包括：多根连接管及多个采样瓶；每一根连接管的第一端均连接每一个阀岛的第二通道；第二端一一对应连通一个采样瓶。采用本方案的效果：采用两个阀岛，第一能够保证同一个采样瓶能够同一时间具有两条进水或排水通道，缩短了采样或润洗时间；第二、能够连通多个采样瓶，满足多次、多点取样需求。

优选地，每一个采样瓶外壁顶部均具有高位液位传感器；底部均具有低位液位传感器；高位液位传感器、低位液位传感器均与控制器连接，反馈采样瓶的采样的取满和排空状态。

优选地，高位液位传感器及低位液位传感器均为非接触式液位传感器；防止了强酸强碱液体对液位传感器的腐蚀，提高了液位传感器的使用寿命，进而保证了测量液位的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的一种无人船的水质采样器的整体结构示意图；

图2附图为本实用新型提供的一种无人船的水质采样器的控制方式连接图；

图3附图为本实用新型提供的一种无人船的水质采样器的控制原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种无人船的水质采样器，提高了水质取样的效率，满足了水质分析的需求。

参见附图1-3，包括：箱体1、控制器2、取样长度可调机构3、动力转换机构4及采样储存部5；

箱体1设置于无人船上，其内部具有一个容腔11及一个安装板12；

控制器2固定于安装板11上，与上位机有线或无线通信连接；

取样长度可调机构3包括电机31、取样组件32及测距仪33；电机31和测距仪33均与控制器2电性连接且固定于箱体1外壁上；取样组件32包括采样管321及绕线盘322，绕线盘322一端固定于箱体1外壁上，采样管321缠绕于绕线盘322上，电机31驱动采样管321入水及出水并具有一定入水深度；测距仪33用于测量采样管321的入水深度；

动力转换机构4包括泵组件41及阀组件43，泵组件41及阀组件43均连接控制器2，并安装于安装板12上，阀组件43用于可转换采样管321与采样储存部5之间通道的连通和/或截止，泵组件41提供采样动力；

采样储存部5位于容腔11内盛放水样。

其中，上位机与控制器2通过无线通信，控制器2中具有与上位机通信的通信模块；当上位机与控制器2采用有线通信时，在安装板12上具有与控制器 2通信连接的端子排；电路中具有继电器组，保证电路的安全。

本实用新型公开提供的一种无人船的水质采样器，由于箱体1设置在无人船上，控制器2与上位机通信，控制器2接收上位机的指令，控制电机31下放采样管321入水深度达到设定值；泵组件41供给动力，阀组件43并将采样管 321与采样储存部5的通道连通，水样经过采样管321进入采样储存部5中；通过上述设置，本申请无需人员配合即可实现自动取样，取样效率高，同时取样深度能够根据上位机指令调节，通过无人船，可以实现任意位置的取样，满足了水质分析的需求

具体的，采样管321缠绕于绕线盘322上，且入水端通过配重块深入水中，另一端通过阀组件43连通采样储存部5；

其中，采样管321的入水端具有滤网。

在本实用新型的一个实施例中，箱体1可以包括主箱体及分板，分板位于主箱体的一侧面具有一定间距，绕线盘322位于分板上，电机31固定在主箱体上位于分板与主箱体的间距处驱动绕线盘322旋转。

在本实用新型的一个实施例中，测距仪33包括转轴331、编码器332、联轴器及限位器333；

转轴331连接于箱体1外壁上；且与绕线盘322位于箱体1外壁的同一侧，转轴331上具有凹槽，凹槽内支撑采样管321且与采样管321同步运动；

限位器333固定于转轴331靠近凹槽的一端，用于限制配重块；

编码器332通过联轴器与限位器333连接且设于转轴331上靠近箱体1外壁的一端，并与控制器2连接。

采样管321支撑在转轴331上，采样管321移动带动转轴331旋转；当需要采样时，当采样管321在电机31的驱动下下放时，配重块离开限位器333，编码器332开始通过记录转轴331旋转的圈数，计算采样管321入水深度；当采样管321下放至指定深度时，电机31停止工作；采样管321收回时，无需编码器332计算转轴331的旋转圈数，当配重块触碰到限位器333时，联轴器产生反向作用力，通过编码器332反馈一个结束信号给控制器2，控制器2控制电机31停止工作完成采样。

在本实用新型的另一个实施例中，动力转换机构4还包括气压平衡室42；泵组件41出口连通气压平衡室42入口端；气压平衡室42的出口端通过阀组件43连通采样储存部5。其中，气压平衡室42入口端通过FEP气管连通泵组件 41，通过泵组件41吸气或排气通过气压平衡室42实现对于水样的抽吸或排出。

有利的，泵组件41包括电磁换向阀及隔膜气泵；

隔膜气泵和电磁换向阀均与控制器2电性连接；隔膜气泵的出口与气压平衡室42入口端连通；电磁换向阀可转化隔膜气泵吸气或排气通道。

其中电磁换向阀可以为两个两位三通电磁阀，隔膜气泵设置于两个两位三通电磁阀之间；通过控制两个电磁阀的阀芯位移改变隔膜气泵对气压平衡室42 的吸气或充气，实现对于采样储存部5内水样的采集及排出功能；本申请通过控制器2控制程序可以实现在采样前，对采样管路321及采样储存部5的润洗功能，保证了采样储存部5中具有残留液体或杂质，为水质分析的准确性提供了保证。

更有利的，气压平衡室42包括密封箱421及硅胶气球422；硅胶气球422 位于密封箱421内，一端连通泵组件41，另一端通过阀组件43连通采样储存部 5；采用此方案的效果：本申请通过密封箱421内硅胶气球422产生的负压或膨胀压将水样通过采样管321采集或排出，采集过程中采集管321与隔膜气泵完全分隔开，避免由于油污等造成的二次污染，延长了隔膜气泵的使用寿命。

在实用新型的另一些实施例中，阀组件43包括两个阀岛且均与控制器2连接，每一个阀岛的第一通道均与采样管321连通和/或截止，第二通道均与采样储存部5连通和/或截止，第三端均通道与气压平衡室42连通和/或截止。

具体的，采样储存部5包括：多根连接管51及多个采样瓶52；

每一根连接管51的第一端均连接每一个阀岛的第二通道；第二端一一对应连通一个采样瓶52。

采用本方案的效果：采用两个阀岛，第一能够保证同一个采样瓶52能够同一时间具有两条进水或排水通道，缩短了采样或润洗时间；第二、能够连通多个采样瓶52，满足多次、多点取样需求。

在本实用新型的另一些实施例中，每一个采样瓶52顶部均具有高位液位传感器521；底部均具有低位液位传感器522；高位液位传感器521、低位液位传感器522均与控制器2连接，反馈采样瓶52的采样的取满和排空状态。

有利的，高位液位传感器521及低位液位传感器522均为非接触式液位传感器；其中高位液位传感器521设于采样瓶52顶部，低位液位传感器522设于采样瓶52底部；防止了强酸强碱液体对液位传感器的腐蚀，提高了液位传感器的使用寿命，进而保证了测量液位的精度。

本实用新型的采样过程如下：

当上位机发送指令给控制器，控制器通过有线或无线通信方式接收采样指令，控制器控制电机下放采样管，采样管在配重块的重力作用下进入水中，采样管带着转轴一起运动，编码器通过检测转轴旋转的圈数，判定采样管是否到达预定的深度，如果到达，编码器反馈给控制器一个信号，控制器停止电机工作；然后控制电磁换向阀打开吸气通道，控制隔膜气泵抽气，硅胶气球内部的气体被抽出，其为了保持自身的气压平衡，液体从采样管入水端进入，控制器控制阀组件打开第一采样瓶连通通道，液体进入第一采样瓶内部，采样瓶内部的高位液位传感器识别水位到达最高位置，反馈给控制器一个信号；控制器控制泵组件及阀组件停止工作；控制器控制电机反转，使采样管缠绕至绕线盘上，当配重块与限位器接触，通过联轴器给编码器一个作用力，编码器将将其转化为一个结束任务信号反馈给控制器；控制器控制电机停止反转；同理其他采样瓶，仅需控制器控制阀岛的阀芯位置，即连通不同的采样瓶，完成不同位置，不同深度的采样工作。

润洗过程：当采样瓶完成第一次采样后，控制器控制电磁换向阀打开隔膜气泵的排气通道(即相对于气压平衡室为充气)，控制器控制隔膜气泵工作，当有大量气体充入硅胶气球，硅胶气球为了保持自身气压平衡，将第一采样瓶(其他采样瓶如第一采样瓶润洗的过程)中的液体排出，当低位液位传感器检测不到液体时，反馈给控制器一个信号，控制器停止泵组件及阀组件工作，各阀芯回归原位；然后再采样，再润洗，有效防止了采样管及采样瓶内杂质及液体残留对于水样的干扰，为水质分析的精确性提供了有利的保障。

本申请可以进行2-3次润洗后，进行正常采样；根据上位机的指令，本申请可以采集同一位置不同深度的多瓶水样；也可以采集不同位置同一深度的多瓶水样，采样效率高，能够满足水质分析的要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无人船的水质采样器，其特征在于，包括：箱体(1)、控制器(2)、取样长度可调机构(3)、动力转换机构(4)及采样储存部(5)；

所述箱体(1)设置于无人船上，其内部具有一个容腔(11)及一个安装板(12)；

所述控制器(2)固定于所述安装板(12)上，与上位机有线或无线通信连接；

所述取样长度可调机构(3)包括电机(31)、取样组件(32)及测距仪(33)；所述电机(31)和所述测距仪(33)均与所述控制器(2)电性连接且固定于所述箱体(1)外壁上；所述取样组件(32)包括采样管(321)及绕线盘(322)，所述绕线盘(322)一端固定于所述箱体(1)外壁上，所述采样管(321)缠绕于所述绕线盘(322)上，所述电机(31)驱动所述采样管(321)入水及出水并具有一定入水深度；所述测距仪(33)用于测量所述采样管(321)的入水深度；

所述动力转换机构(4)包括泵组件(41)及阀组件(43)，所述泵组件(41)及阀组件(43)均连接所述控制器(2)，并安装于所述安装板(12)上，所述阀组件(43)用于可转换所述采样管(321)与所述采样储存部(5)之间通道的连通和/或截止，所述泵组件(41)提供采样动力；

所述采样储存部(5)位于所述容腔(11)内盛放水样。

2.根据权利要求1所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，所述采样管(321)的入水端通过配重块深入水中，另一端通过所述阀组件(43)连通所述采样储存部(5)。

3.根据权利要求2所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，所述测距仪(33)包括转轴(331)、编码器(332)、联轴器及限位器(333)；

所述转轴(331)连接于所述箱体(1)外壁上；且与所述绕线盘(322)位于所述箱体(1)外壁的同一侧，所述转轴(331)上具有凹槽，所述凹槽内支撑所述采样管(321)且与所述采样管(321)同步运动；

所述限位器(333)固定于所述转轴(331)靠近所述凹槽的一端，用于限制所述配重块；

所述编码器(332)通过所述联轴器与所述限位器(333)连接且设于所述转轴(331)上靠近所述箱体(1)外壁的一端，并与所述控制器(2)连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，所述动力转换机构(4)还包括气压平衡室(42)；所述泵组件(41)出口连通所述气压平衡室(42)入口端；所述气压平衡室(42)的出口端通过所述阀组件(43)连通所述采样储存部(5)。

5.根据权利要求4所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，所述泵组件(41)包括电磁换向阀及隔膜气泵；

所述隔膜气泵和所述电磁换向阀均与所述控制器(2)电性连接；所述隔膜气泵的出口与所述气压平衡室(42)入口端连通；所述电磁换向阀可转化所述隔膜气泵吸气或排气通道。

6.根据权利要求4所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，所述气压平衡室(42)包括密封箱(421)及硅胶气球(422)；所述硅胶气球(422)位于所述密封箱(421)内，一端连通所述泵组件(41)，另一端通过所述阀组件(43)连通所述采样储存部(5)。

7.根据权利要求4所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，所述阀组件(43)包括两个阀岛且其均与所述控制器(2)连接，每一个所述阀岛的第一通道均与所述采样管(321)连通和/或截止，第二通道均与所述采样储存部(5)连通和/或截止，第三通道均与所述气压平衡室(42)连通和/或截止。

8.根据权利要求7所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，所述采样储存部(5)包括：多根连接管(51)及多个采样瓶(52)；

所述每一根连接管(51)的第一端均连接每一个所述阀岛的第二通道；第二端一一对应连通一个所述采样瓶(52)。

9.根据权利要求8所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，每一个所述采样瓶(52)外壁顶部均具有高位液位传感器(521)；底部均具有低位液位传感器(522)；所述高位液位传感器(521)及所述低位液位传感器(522)均与所述控制器(2)连接。

10.根据权利要求9所述的一种无人船的水质采样器，其特征在于，所述高位液位传感器(521)及所述低位液位传感器(522)均为非接触式液位传感器。