CN209432843U - 一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置 - Google Patents

Abstract

一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，属于给水排水和环境监测技术领域，解决采样不精确、采样人员的工作量大的技术问题，解决方案为：本装置包括箱体和紧密布置于箱体中的若干采集箱单元，在采集箱单元中利用与采集箱盖相连接的牵引球的重力作用，以及太阳能光伏板连接的双金属片的热变形作用，达到分批次、间歇性自动收集降水径流目的。本实用新型提供的一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，既实现了分阶段、多批次采集雨水径流功能，又弥补了现存自动采样装置对供电依赖性大等不足，在保证分不同时间降雨精确采样的基础上减轻了装置重量和安装难度，减少了采样人员的工作量和工作难度，更便于野外试验监测。

Description

一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置

技术领域

本实用新型属于给水排水和环境监测技术领域，特别涉及一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置。

背景技术

为了研究生态或田间实验小区雨水径流各项参数与变化规律，需要采集不同场次雨水径流水样。现有的雨水径流采样装置主要分为两种，一种是人工采样装置，为在设定采样地点由采样人员使用采样瓶进行水样采集，人工样品采集要求采样人员在降雨过程中在规定地点采样，对人员要求较高，工作量大，过程比较繁琐，需要耗费大量的人力和时间，此外由于降雨发生时间的不确定性，人工采样装置很难实现无人值守条件下不同场次雨水径流采集，且易产生多种采样误差；另一种是自动控制采样装置，应用传感器与电路控制自动闭合系统，采样前设置好采样时间、采样频率等参数，采样器接收到传感器或远程指令时自动开始采样，这种装置虽然能节省人力并方便地收集到雨水径流，但其设备成本高，灵活性较差，另外由于降雨径流产生时间随机，传感器灵敏度和电子元器件稳定性等问题较难保障采样的长时间和稳定性。

实用新型内容

由于降雨时间的不确定性，人工采样装置无法准确分阶段、多批次定时采集在实验用地形成的雨水径流，增大了采样误差，且对人力要求高；自动化程度高的采样装置不仅仪器昂贵，而且其电路复杂，对电力依赖高，易造成短路和传感器失灵等现象，难以适应野外试验环境和条件。

鉴于此，本发明提供了太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，该装置利用与采集箱盖相连接的牵引球的重力作用，以及太阳能光伏板连接的双金属片的热变形作用，达到分批次、间歇性自动收集降水径流目的。本装置各部分组件均可拆卸替换，组装快速便捷，既实现了分阶段、多批次采集雨水径流功能，又弥补了现存自动采样装置对供电依赖性大等不足，在保证分不同时间降雨精确采样的基础上减轻了装置重量和安装难度，减少了采样人员的工作量和工作难度，更便于野外试验监测。

本实用新型通过以下技术方案实现。

一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，它包括箱体和设置于箱体中的若干采集箱单元，其中：

所述箱体掩埋在地面下方，箱体的上方铰接有箱盖，箱体一侧侧壁的上部设置有进水口，进水口处设置有第一滤网，进水口上方的箱体侧壁上设置有锁扣，第一滤网的外部倾斜向下设置有第二滤网，第二滤网的上边缘安装在所述锁扣上，第二滤网与箱体的侧壁之间形成三角沉淀区；箱体的前表面上还设置有排水口；

所述采集箱单元紧密布置于箱体的底部，采集箱单元包括采集箱体和光伏板连接杆，所述采集箱体上表面的心部竖直向下设置有引流管；在采集箱体的上方铰接有采集箱盖，采集箱体的底部设置有采样瓶放置槽，采样瓶放置于采样瓶放置槽中，采样瓶的瓶口处设置有塞体，所述引流管贯穿塞体与采样瓶连通，塞体上还设置有防溢流装置和支撑杆，所述防溢流装置包括防溢流导管，防溢流导管的底部设置有筛网，在防溢流导管内位于筛网的上方设置有防溢浮球，防溢流导管内壁的上部设置有用于限制防溢浮球溢出的限位圈；所述支撑杆贯穿塞体延伸至采样瓶的底部，支撑杆在采样瓶中的部分设置为伸缩杆，支撑杆的下端部设置有采样浮球；所述光伏板连接杆竖直向上设置于箱体内，光伏板连接杆的上部延伸至地面箱体的外部，光伏板连接杆的上端设置有光伏板，光伏板连接杆的下端部延伸至采集箱单元中并位于塞体的上方，光伏板连接杆的下端与热敏双金属片的一端固定连接，热敏双金属片的另一端竖直向上设置有限位挡板，热敏双金属片靠近限位挡板外侧的边缘设置有转轴，转轴上设置有绕转轴旋转的顶杆，所述支撑杆的上端与顶杆的外端部接触，支撑杆通过顶杆驱动阻碍限位挡板倾倒；所述光伏板连接杆的轴线方向与热敏双金属片的上表面之间所呈的夹角设置为锐角，热敏双金属片的上方设置有牵引球，牵引球通过引线与所述采集箱盖固定连接。

进一步地，所述热敏双金属片下方的采样瓶瓶口处倾斜向下设置有牵引球导向板。

进一步地，所述第二滤网孔径的大小不小于第一滤网孔径的大小。

与现有技术相比本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，通过降水条件下自启动装置实现不同连续场次雨水径流的采集功能，去除了自动采集装置的复杂电路系统，增加了装置野外试验适应能力，实现了无人看守和非远程控制条件下的全自动雨水径流采集，既节省了采样人员恶劣条件下繁杂的劳动，也避免了降雨条件下电路系统的故障风险。与传统的自动雨水径流收集装置相比，更便捷收集不同连续场次的雨水径流，为观察不同场次实验用地雨水径流水质变化情况提供便利。

附图说明

图1为本实用新型整体主视结构示意图。

图2为采集箱单元处于下雨天状态时主视结构示意图。

图3为图2中A位置处局部放大结构示意图。

图4为采集箱单元处于雨后晴天状态时主视结构示意图。

图中，1为箱体，11为第一滤网，12为排水口，2为采集箱单元，21为采集箱盖，22为引流管，23为防溢流装置，231为限位圈，232为防溢浮球，233为筛网，234为防溢流导管，24为塞体，25为采样瓶，26为采样瓶放置槽，27为牵引球导向板，31为光伏板，32为光伏板连接杆，33为引线，34为牵引球，35为限位挡板，36为转轴，37为顶杆，38为热敏双金属片，39为支撑杆，310为采样浮球，4为第二滤网，5为箱盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1至图4所示的一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，它包括箱体1和设置于箱体1中的若干采集箱单元2，其中：

所述箱体1掩埋在地面下方，箱体1的上方铰接有箱盖5，箱体1一侧侧壁的上部设置有进水口，进水口处设置有第一滤网11，进水口上方的箱体侧壁上设置有锁扣，第一滤网11的外部倾斜向下设置有第二滤网4，第二滤网4的上边缘安装在所述锁扣上，第二滤网4与箱体1的侧壁之间形成三角沉淀区；箱体1的前表面上还设置有排水口12；

所述采集箱单元2紧密布置于箱体1的底部，采集箱单元2包括采集箱体和光伏板连接杆32，所述采集箱体上表面的心部竖直向下设置有引流管22；在采集箱体的上方铰接有采集箱盖21，采集箱体的底部设置有采样瓶放置槽26，采样瓶25放置于采样瓶放置槽26中，采样瓶25的瓶口处设置有塞体24，所述引流管22贯穿塞体24与采样瓶25连通，塞体24上还设置有防溢流装置23和支撑杆39，所述防溢流装置23包括防溢流导管234，防溢流导管234的底部设置有筛网233，在防溢流导管234内位于筛网233的上方设置有防溢浮球232，防溢流导管234内壁的上部设置有用于限制防溢浮球232溢出的限位圈231；所述支撑杆39贯穿塞体24延伸至采样瓶25的底部，支撑杆39在采样瓶25中的部分设置为伸缩杆，支撑杆39的下端部设置有采样浮球310；所述光伏板连接杆32竖直向上设置于箱体1内，光伏板连接杆32的上部延伸至地面箱体1的外部，光伏板连接杆32的上端设置有光伏板31，光伏板连接杆32的下端延伸至采集箱单元2中并位于塞体24的上方，光伏板连接杆32的下端与热敏双金属片38的一端固定连接，热敏双金属片38的另一端竖直向上设置有限位挡板35，热敏双金属片38靠近限位挡板35外侧的边缘设置有转轴36，转轴36上设置有绕转轴36旋转的顶杆37，所述支撑杆39的上端与顶杆37的外端部接触，支撑杆39通过顶杆37水平复位去除驱动阻碍限位挡板35倾倒的支撑阻力；所述光伏板连接杆32的轴线方向与热敏双金属片38的上表面之间所呈的夹角设置为锐角，热敏双金属片38的上方设置有牵引球34，牵引球34通过引线33与所述采集箱盖21固定连接。

进一步地，所述热敏双金属片38下方的采样瓶25瓶口处倾斜向下设置有倾斜向下的牵引球导向板27。

进一步地，所述第二滤网孔径的大小不小于第一滤网孔径的大小。

本装置的使用过程及原理如下：

1.组装：①首先将引流管22、防溢流装置23、带有采样浮球310的可伸缩支撑杆39插入塞体24中，塞体24塞进采样瓶25的瓶口中。之后将采样瓶25放置于采集箱单元2底部的采样瓶放置槽26上。将几个采集箱单元2放入箱体1内，各个采集箱单元2通过无缝紧密排布。将光伏板连接杆32贯穿箱体1插入采集箱单元2中，热敏双金属片38与光伏板连接杆32底端固定连接，连接采集箱盖21的牵引球34放置于带有限位挡板35的热敏双金属片38上，光伏板连接杆32顶端与光伏板托板卡合连接，太阳能光伏板31放置于光伏板托板上。②将组装好的雨水径流收集装置埋入地下，使第一滤网11距离地面8cm左右，箱体1左侧的不锈钢第二滤网4倾斜放置，第二滤网4的左侧插入地下以固定。

2.径流收集过程：雨水径流先通过第二滤网4将枯枝落叶等大的杂质过滤，泥沙等细小杂质在第二滤网4与箱体1形成的三角区域沉淀。之后雨水径流通过第一滤网11流入箱体1中，水流通过引流管22进入采样瓶25，当采样瓶25中液面不断上升，采样浮球310随之不断上浮。采样浮球310上方的支撑杆39初始状态为最长，支撑杆39的上端部抵住顶杆37。随着采样浮球310逐渐上浮，支撑杆39在塞体24以下部分逐渐缩短，支撑杆39下部分收缩完毕后，采样浮球310继续上浮，带动支撑杆39的上端部将顶杆37顶平，此时限位挡板35倒下。之后水面继续上升，带动防溢浮球232上浮直至到达防溢流装置限位圈231，采样瓶25停止收集雨水径流，多余雨水径流通过排水口12排出直至降水结束排空。等天放晴后，处于平直状态的双金属片38接受太阳能光伏板31供电使双金属片38受热弯曲，牵引球34沿热敏双金属片38滚落，通过其上的引线33带动采集箱盖21与采集箱单元2闭合。

3.多场雨水径流自动收集：第二次降雨时，雨水从第一个箱体盖板已闭合的采集箱单元2上流过，重复上述2过程，进行第二场雨水径流的收集。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，它包括箱体（1）和设置于箱体（1）中的若干采集箱单元（2），其特征在于：

所述箱体（1）掩埋在地面下方，箱体（1）的上方铰接有箱盖（5），箱体（1）一侧侧壁的上部设置有进水口，进水口处设置有第一滤网（11），进水口上方的箱体侧壁上设置有锁扣，第一滤网（11）的外部倾斜向下设置有第二滤网（4），第二滤网（4）的上边缘安装在所述锁扣上，第二滤网（4）与箱体（1）的侧壁之间形成三角沉淀区；箱体（1）的前表面上还设置有排水口（12）；

所述采集箱单元（2）紧密布置于箱体（1）的底部，采集箱单元（2）包括采集箱体和光伏板连接杆（32），所述采集箱体上表面的心部竖直向下设置有引流管（22）；在采集箱体的上方铰接有采集箱盖（21），采集箱体的底部设置有采样瓶放置槽（26），采样瓶（25）放置于采样瓶放置槽（26）中，采样瓶（25）的瓶口处设置有塞体（24），所述引流管（22）贯穿塞体（24）与采样瓶（25）连通，塞体（24）上还设置有防溢流装置（23）和支撑杆（39），所述防溢流装置（23）包括防溢流导管（234），防溢流导管（234）的底部设置有筛网（233），在防溢流导管（234）内位于筛网（233）的上方设置有防溢浮球（232），防溢流导管（234）内壁的上部设置有用于限制防溢浮球（232）溢出的限位圈（231）；所述支撑杆（39）贯穿塞体（24）延伸至采样瓶（25）的底部，支撑杆（39）在采样瓶（25）中的部分设置为伸缩杆，支撑杆（39）的下端部设置有采样浮球（310）；所述光伏板连接杆（32）竖直向上设置于箱体（1）内，光伏板连接杆（32）的上部延伸至地面箱体（1）的外部，光伏板连接杆（32）的上端部设置有光伏板（31），光伏板连接杆（32）的下端延伸至采集箱单元（2）中并位于塞体（24）的上方，光伏板连接杆（32）的下端与热敏双金属片（38）的一端固定连接，热敏双金属片（38）的另一端竖直向上设置有限位挡板（35），热敏双金属片（38）靠近限位挡板（35）外侧的边缘设置有转轴（36），转轴（36）上设置有绕转轴（36）旋转的顶杆（37），所述支撑杆（39）的上端与顶杆（37）的外端部接触，支撑杆（39）通过顶杆（37）驱动阻碍限位挡板（35）倾倒；所述光伏板连接杆（32）的轴线方向与热敏双金属片（38）的上表面之间所呈的夹角设置为锐角，热敏双金属片（38）的上方设置有牵引球（34），牵引球（34）通过引线（33）与所述采集箱盖（21）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，其特征在于：所述热敏双金属片（38）下方的采样瓶（25）瓶口处倾斜向下设置有牵引球导向板（27）。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动的全自动多批次地表径流收集装置，其特征在于：所述第二滤网孔径的大小不小于第一滤网孔径的大小。