CN212782272U - 采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采样装置，采样装置，包括承载部，采样部，连接承载部和采样部的连接部；采样部内设有采样容腔，采样部设有与采样容腔连通的进样通道以及用于控制进样通道通断的控制阀。本实用新型的采样装置，采样过程中，无需外接动力即可实现自动采样，摆脱采样动力来源的束缚，极大的提升了采样方式的灵活性、多样性，可以减少采样的投入，能满足野外或者危险区域的流域采样，杜绝采样过程中的安全隐患，适用于各种复杂的环境下的水样采样。

Description

采样装置

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，特别地，涉及一种采样装置。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的不断发展，城市规模的扩大，更多的有毒有害物质被肆无忌惮的排放到河流、湖泊、海洋中，严重危害到了人民生活、饮水安全与自身健康。目前环境监督部门，采样方式基本为人工取样，存在采样频次有限，人力物力投入大，较大的安全隐患，采样周期长等问题，水质样品采集方式已经成为了制约环境监测发展与评价短板。

目前，水质采样监测主要采用人工采样方式，以及少部分安装在现场的水质自动采样器进行自动留样的方式。人工采样方式适用于频次较低的采样需求(如每月/每周一次)，或者频次高但采样行程距离短的需求(如厂区内的采样)，但人工采样方式则存在难以捕捉到采样时机、较难控制采样质量、人员投入多、存在安全隐患等诸多弊端。水质自动采样器可适用于频次较高的采样需求，可实现等时、等量、时间等比例、流量等比例和外部条件变化至临界点触发采样，相比于人工采样具有诸多优势，但也存在对现场安装和使用条件要求比较高的弊端，需外接电源，成本高、投入大，体积大、建设周期长，不方便布置等缺陷。

因此，亟需一种采样装置，无需外接动力即可实现自动采样，以解决目前水环境采样投入大、成本高、不便捷的难题，规避现有采样模式中的安全隐患，提升了采样方式的灵活性、多样性，能满足野外或者危险区域的流域采样，适用于各种复杂的环境下的水样采样。

实用新型内容

本实用新型提供了一种采样装置，以解决现有的水环境采样投入大、成本高、不便捷的技术问题，提供一种可以规避现有采样中的安全隐患，提升了采样方式的灵活性、多样性，能满足野外或者危险区域的流域采样，适用于各种复杂的环境下的水样采样装置。

根据本实用新型的一个方面，提供一种采样装置，包括承载部，采样部，连接承载部和采样部的连接部；采样部内设有采样容腔，采样部设有与采样容腔连通的进样通道以及用于控制进样通道通断的控制阀。

进一步地，承载部还包括用来接受和发送信号的通讯模块，通讯模块与远程管理平台和/或管理终端通讯。

进一步地，连接部包括用来传输信号的信号通道。

进一步地，采样部设有排气通道；排气通道位于液面以上，或者排气通道与信号通道集于一体的设置并位于液面以上。

进一步地，承载部设有第一控制模块，第一控制模块与通讯模块电性连接，和/或控制阀与第一控制模块电性连接。

进一步地，一个采样部通过一个连接部与承载部连接；或者多个采样部分别通过多个连接部与同一个承载部连接。

进一步地，采样部内设置有用来记录采样过程信息的第二控制模块，第二控制模块与第一控制模块电性的连接，和/或控制阀与第二控制模块电性连接。

进一步地，承载部内还设有用于调节承载部的平均密度以调节深层采样装置的悬停位置的悬停调节模块。

进一步地，承载部内安装有用于给第一控制模块，和/或第二控制模块供电的电源模块。

进一步地，采样部包括瓶体和瓶盖两个单元，瓶盖与瓶口之间安装有用于检测瓶盖与瓶口是否开启过的防伪检测装置。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的采样装置，采样装置，采样投入小、成本低、使用便捷；可以规避现有采样中的安全隐患，提升了采样方式的灵活性、多样性，能满足野外或者危险区域的流域采样，适用于各种复杂的环境下的水样采样装置。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的自动采样装置的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例的自动采样装置的结构示意图。

图例说明：

1、采样部；2、承载部；3、连接部；4、进样通道；5、控制阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本实用新型优选实施例的自动采样装置的结构示意图；图2是本实用新型另一实施例的自动采样装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例的深层采样装置，包括承载部2，采样部1，连接承载部2和采样部1的连接部3；采样部1设有与采样容腔连通的进样通道4以及用于控制进样通道4通断的控制阀5。

根据本实用新型实施例的采样装置，通过控制阀5可以便捷的实现对进样通道的开关，从而实现采样容腔的进样，完成对水环境的水样采集，本实用新型提供的采样装置，采样过程中，无需外接动力即可实现自动采样，摆脱采样动力来源的束缚，极大的提升了采样方式的灵活性、多样性，可以减少采样的投入，能满足野外或者危险区域的流域采样，杜绝采样过程中的安全隐患，适用于各种复杂的环境下的水样采样。

在本实用新型的一些实施例中，采样部1还包括与采样容器连通的排气通道，排气通道可以为与外界能透气的气孔，和/或与采样容器连通的管道，只需满足能顺畅的实现采样容器内部气流的导流即可。

在本实用新型的一些实施例中，承载部2内设置通讯模块，所述通讯模块与远程管理平台和/或管理终端通讯。由此，通过通讯模块，可实现远程管理平台对采样装置远程集中控制以及采样装置将采样信息传输给远程管理平台。

可选地，通讯模块包括3G/4G/5G模块、NB-IOT模块、eMTC模块、LoRa模块或者Sigfox模块，从而可以将检测参数实时远程传输至远程管理平台；或者，通讯模块为NFC模块、蓝牙模块、Wi-fi模块或Zigbee模块，可以由工作人员将管理终端带至现场后与通讯模块建立无线连接，从而无线读取第一控制模块中存储的监测数据。另外，在本实用新型的其它实施例中，通讯模块可以省略，将采样部1从水环境中捞起后，利用管理终端通过接口直接读取第一控制模块内的监测数据即可。

在本实用新型的一些实施例中，连接部3包括用来传输信号的信号通道，例如，电缆或/或光缆。由此，可以确保采样部1位于水下较深区域，能够顺畅的接受和反馈控制信号，解决现有采样装置处于较深水域无法通信的问题。

可选地，排气通道位于液面以上。可选地，所述排气通道与所述信号通道集于一体的设置并位于液面以上，从而减少承载部2、采样部1接口的数量。由此，有效的降低需要密封的区域，提升整体的密封性；与此同时，通过集成式的设计，使得线缆更加的规整，便于现场的作业。

在本实用新型的一些实施例中，承载部2内设置有第一控制模块，第一控制模块与通讯模块电性连接，和/或控制阀5与第一控制模块电性连接。

在本实用新型的一些实施例中，采样部1内设置有用来记录采样过程信息的第二控制模块，第二控制模块与第一控制模块电性的连接，和/或控制阀(5)与第二控制模块电性连接。

控制阀与第一控制模块或第二控制模块电性连接，通过控制模块能够便捷的实现对采样部1的控制阀5的精准控制，既而实现对进样通道4通断的精准控制，实现对采样体积的精准控制。

优选地，第一控制模块与第二控制模块之间电性的连接，可配对的设置，通过将第一控制模块与第二控制模块联动的设置，便于后续的采样数据、过程数据的溯源。例如，通过第一控制模块记录采样点位置信息，与第二控制模块配对后，建立数据上的关联，从而读取采样部1上地而控制模块上记录的信息，即可获知采样点位置。又例如，通过比对第一控制模块和第二控制模块所记录的配对时间，即可判读采样样液的时间，继而判别样液的有效性。

此外，关于采样部1在作业时，可以为漂浮在液面上、也可以下沉至液面以下，还可以是悬浮于液面中，只需满足待采样液能够顺畅的进入采样容器内部即可。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，一个采样部1通过一个连接部3与承载部2连接。或者，如图2所示，多个采样部1分别通过多个连接部3与同一个承载部2连接。可选地，通过采样部1上的控制阀5进行控制，可实现不同采样点的同时采样，和/或同一采样点的同时采样，或者不同采样点的同时采样，既而，该方式的采样更加灵活，能够满足不同场景的采样需求。

优选地，承载部2内安装有用于给第一控制模块，和/或第二控制模块供电的电源模块。

在本实用新型的一些实施例中，承载部2还安装有识别模块。可选地，识别模块通过特殊文字图案、和/或符号进行标识。可选地，识别模块通过声、光进行标识。可选地，识别模块通过铃声或语音播报进行辨识。

此外，承载部2的结构可以为各种适当的结构，例如，承载部2悬浮于在液面上的浮体，通讯模块固定在浮体上，以此确保通讯的畅通。当然，承载部2还可以为其它的方式，例如固定在岸边，延伸至水面的平台；还可以为放置在船上，加装有动力源的装置。关于承载部2的具体结构，根据实际的应用场景可以适当的调整，关于具体固定的位置关系或者其它实现同等功能的结构形状，这对于本领域技术人员应当是易于构想到的，故在此不再一一赘述。

可选地，采样部1包括瓶体和瓶盖两个单元，可选地，瓶体上设有瓶口，瓶盖密封盖合于瓶口上。可选地，瓶盖与瓶口之间安装有用于检测瓶盖与瓶口是否开启过的防伪检测装置。可选地，防伪检测装置包括压电传感器、电磁传感器、接触开关和探针中的至少一种。当采用压电传感器时，压电传感器设置在瓶盖和瓶体之间，当拧动瓶盖时，压电传感器可以检测到压力发生变化并反馈至第二控制模块，第二控制模块即可记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台，以提醒工作人员此次水样可能被篡改。而当采用电磁传感器时，电磁传感器设置在瓶盖和瓶体之间，当拧动瓶盖时会引起磁场变化，电磁传感器则会生成反馈电信号传输至第二控制模块，第二控制模块即可记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台。当采用接触开关时，一个触点设置在瓶盖上，另一个触点设置在瓶体上，当瓶盖拧紧时，两个触点刚好接触，电路导通，而当瓶盖被拧动时，两个触点错开，电路断开，第二控制模块即可监测到电路处于断开状态，即可判定瓶盖被拧动，第二控制模块即记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台。当采用探针时，其中一根探针设置在瓶盖上，另一根探针设置在瓶体上，当瓶盖拧紧时，两个探针刚好接触，电路导通，而当瓶盖被拧动时，两个探针错开，电路断开，第二控制模块即可监测到电路处于断开状态，即可判定瓶盖被拧动，第二控制模块即记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台。另外，作为一种选择，采样部1上还设置有防伪标签，每个采样部1对应唯一的防伪标签，当将水样取回试验室后，通过扫描防伪标签获取标签信息，并与预存的标签信息进行比对以验证采样部1的真实性，以防止在运输过程中对整个采样部1进行调换，进一步提高了水样的防伪性能。其中，防伪标签可以是二维码、条形码、RFID中的至少一种。

可选地，电源模块包括蓄电池供电装置。承载部2设置有第一蓄电池。第一蓄电池给第一控制模块、通讯模块、第一收卷模块、第二收卷模块等承载部2内的各种电子元件进行供电。采样部1中设置有第二蓄电池，第二蓄电池给第二控制模块、控制阀5、排气控制阀等各种采样部1内的电子元件进行供电。为保证采样装置的水密性，第一蓄电池和第二蓄电池均通过无线充电方式进行充电。可选地，电源模块包括太阳能供电装置。承载部2内设置有与外部水体密封隔绝的太阳能供电装置，太阳能供电装置可以第一蓄电池和第二蓄电池进行充电。可选地，电源模块还包括温差发电装置。承载部2内设置有与外部水体密封隔绝的温差发电装置，温差发电装置包括有透镜聚光的高温腔室、以及高温腔室内的温差发电片、温差发电片下方与水接触的散热片、温差发电片四周高低温区间的隔热层。温差发电装置可以给上述第一蓄电池和第二蓄电池进行充电。可选地，电源模块包括水力发电装置。对于存在水流的固定式采样点，可以通过水力驱动发电。承载部2设置有水力发电装置，水力发电装置的涡轮安装在可以水平360°转动的涡轮支架上，涡轮支架上安装有导流装置，导流装置可以使涡轮叶片朝向水流方向。水力涡轮可驱动微型发电机进行发电，水力发电装置可以给第一蓄电池和第二蓄电池进行充电。

承载部2安装有与第一控制模块连接的推进器，通过推进器驱动采样装置航行至目标位置进行采样。推进器的推进方向受云台电机控制，推进方向可以是液面以下以云台电机轴心为中心的任意方向，推进器及云台电机受第一控制模块控制。承载部2安装的通讯模块可接收远程预设的航行控制指令，也可接收现场遥控器的航行控制指令，通讯模块将接收到的航行控制指令下达给第一控制模块，第一控制模块驱动云台电机和推进器使采样装置航行至目标位置进行采样。推进器可以是桨叶推进器，也可以是喷水推进器。当深层采样装置抵达目标采样点时，第一控制模块根据预设的采样指令进行采样。采样过程中，第一控制模块将实时检测陀螺仪传感器反馈的角速度和各方向的加速度信号，第一控制模块根据陀螺仪的反馈信号控制云台电机和推进器来保持采样点位置及采样姿态。通过上述方式，深层采样装置在流动水体中可保持采样点位置不发生变化，保证所采集水样的代表性。当深层采样装置整体下潜采样时，通讯模块与外界的通讯信号被水体阻隔，第一控制模块根据预设的采样深度实时动态调节悬停调节模块，同时根据陀螺仪反馈的信号调整推进器的推进方向和推力大小，用于对深层采样装置进行精确运动控制，使深层采样装置能精准下潜并悬浮在目标深度进行采样。深层采样装置可以稳定悬浮在目标水层，不会因为采样过程中自身重量的增加而改变采样深度。采样装置可实时记录采样全程的水深数据和位置信息，为样品质量控制提供溯源依据。采样完成后，第一控制模块控制悬停调节模块减小承载部2的平均密度，直至承载部2浮出液面，此时通讯模块可接收现场遥控器或远程预设的航行控制指令，第一控制模块根据航行控制指令驱动云台电机及推进器使采样装置返回至岸边指定位置。

承载部2安装有与第一控制模块连接的定位器、电导率传感器、pH传感器、ORP传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、陀螺仪传感器、拾音器、视频采集装置中的至少一个。可选地，承载部2上安装有与第一控制模块电性连接的定位模块，第一控制模块还用于通过定位模块获取采样部1的位置信息。其中，定位模块可以是GPS定位模块、北斗定位模块、伽利略定位模块中的任一种。通过定位模块实时获取采样部1的位置，可以将实时位置同监测数据关联存储或者一同传输至远程管理平台，提高了采样的真实性，还可以便于对采样部1进行回收，在后续的水样运输过程中也可以全程对水样进行定位监管，防止运输途中篡改水样，进一步提升了水样防伪性能。

采样部1内还设有与第二控制模块电性连接的压力传感器和温度传感器。随着采样部1上浮或下潜至不同深度，水体中不同深度位置的水压和水温不同。可选地，第二控制模块还用于根据压力传感器和/或温度传感器的检测结果判断采样部1是否达到目标深度，进而控制控制阀5和排气控制阀的开启和关闭以控制采样部1的采样状态。可选地，第二控制模块还用于将压力传感和/或温度传感器的检测信号传输至第一控制模块，第一控制模块还用于根据压力传感和/或温度传感器的检测信号控制悬停调节模块以调节深度采样装置的悬停位置。

在本实用新型的一些实施例中，承载部2内还设有用于调节承载部2的平均密度以调节深层采样装置的悬停位置的悬停调节模块。由此，通过悬停调节模块，减小或增大承载部2的平均密度，从而使承载部2带动采样部1同步上浮或下潜，使深层采样装置悬停至目标深度，进而通过第二控制模块控制进样通道4开启进行采样，并且样液从进样通道4进入采样容腔的同时，通过悬停调节模块不断地减小承载部2的平均密度，以防止采样部1采样过程中重量逐渐增大而造成采样部1下沉，从而确保采样部1采集的样液均为目标深度的水样。

悬浮调节模块包括设于承载部2内的水腔室以及用于将水体吸入或排出水腔室的水腔调节机构；和/或悬浮调节模块包括设于承载部2内的气腔室以及用于将气体吸入或排出气腔室的气腔调节机构；和/或悬浮调节模块包括设于承载部2内的水气混合腔室以及用于将气体或水体吸入或排出水气混合腔的配重调节机构。

可选地，承载部2内设有水腔室，水腔室上设有进水口。水腔调节机构包括设于水腔室内的活塞板以及用于推动活塞板的推动装置，推动装置与第一控制模块连接，通过第一控制模块控制推动机构推动活塞板移动，以将水体吸入或排出水腔室，从而增加或减轻承载部2的重量，使承载部2的平均密度增大或减小，从而使承载部2带动采样部1下潜或上浮。

可选地，承载部2内设有气腔室，气腔室为气囊结构，气腔室设有进气管道和排气管道。气腔调节机构包括设于排气管道上的排气阀、设于进气管道上的进气阀以及与进气管道连接的压缩气源，排气阀和进气阀均与第一控制模块连接。通过第一控制模块控制排气阀开启而进气阀关闭，使气腔室内的气体排出，使承载部2的体积减小而平均密度增大，从而使承载部2带动采样部1下潜。通过第一控制模块控制进气阀开启而排气阀关闭，将压缩气源通入气腔室内从而增大气腔室的体积，使承载部2的体积增大而平均密度减小，从而使承载部2带动采样部1上浮。

可选地，承载部2内设有水气混合腔室。配重调节机构包括设于水气混合腔室底部的水阀以及设于水气混合腔室顶部的气阀。通过三通的直通端分别连接水气混合腔室与气阀，通过三通的T端连接带有减压阀的压缩气源。水阀、气阀以及减压阀均与第一控制模块连接。当第一控制模块控制水气混合腔室的水阀和气阀同时打开时，外部水体从水阀进入水气混合腔室，水气混合腔室内气体从气阀排出，承载部2重量增加而平均密度增大，采样装置整体下潜。当第一控制模块控制水气混合腔室的水阀打开以及压缩气源的减压阀打开而气阀关闭时，压缩气体充入水气混合腔室，水气混合腔室内水体从水阀排出，承载部2重量减轻而平均密度减大，采样装置整体上浮。减压阀的压力值可动态调节，在较浅水域，出口压力较低，在较深水域，出口压力较高，保证在一定深度范围内，压缩气源均能将混合腔室的水体排出，同时也兼顾了配重调节的精细化程度。

深层采样装置还包括用于收卷连接部3的第一收卷模块，第一收卷模块与第一控制模块电性连接；和/或进样通道4的进水端连接有取水管，深层采样装置还包括用于收卷取水管的第二收卷模块，第二收卷模块与第一控制模块电性连接。

可选地，通过第一控制模块控制第一收卷模块放卷连接部3，使采样部1下潜，第一控制模块通过采样部1的压力传感器检测下潜深度，当采样瓶达到指定深度时，第一控制模块使收卷装置停止动作并锁止，此时，第一控制模块控制开启采样部1的进样通道4和排气通道，使水样进入采样瓶中。采样完成后，第一控制模块采样部1的进样通道4和排气通道，并控制第一收卷模块收卷连接部3将采样部1提升至初始位置。

可选地，取水管的末端连接有取水头，取水头通过合理配重可潜入水中。通过第一控制模块控制第二收卷模块放卷取水管，使取水头下潜。取水管并列排布(不堆叠)在第二收卷模块上。第一控制模块通过控制第二收卷模块的转动分度和卷管周长计算取水头的下潜深度。当取水头下潜至指定深度时，第一控制模块控制开启采样部1的进样通道4和排气通道，使水样进入采样瓶中。采样完成后，第一控制模块关闭采样部1的进样通道4和排气通道，并控制第二收卷模块收卷取水管直至取水头提升至初始位置。可选地，为更好地保证水样的代表性，采样部1的排气通道增设抽吸泵，当取水头下潜至指定深度后，可开启抽吸泵抽吸一段时间，以将取水管残留的水样彻底置换并充分润洗取水管。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采样装置，其特征在于，

包括承载部(2)，采样部(1)，连接承载部(2)和采样部(1)的连接部(3)；

采样部(1)内设有采样容腔，采样部(1)设有与采样容腔连通的进样通道(4)以及用于控制进样通道(4)通断的控制阀(5)。

2.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，

承载部(2)还包括用来接受和发送信号的通讯模块，通讯模块与远程管理平台和/或管理终端通讯。

3.根据权利要求2所述的采样装置，其特征在于，

连接部(3)包括用来传输信号的信号通道。

4.根据权利要求3所述的采样装置，其特征在于，

采样部(1)设有排气通道，排气通道与信号通道集于一体的设置。

5.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，

承载部(2)设有第一控制模块，

第一控制模块与通讯模块电性连接，和/或控制阀(5)与第一控制模块电性连接。

6.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，

一个采样部(1)通过一个连接部(3)与承载部(2)连接；或者

多个采样部(1)分别通过多个连接部(3)与同一个承载部(2)连接。

7.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，

采样部(1)内设置有用来记录采样过程信息的第二控制模块，第二控制模块与第一控制模块电性的连接，和/或控制阀(5)与第二控制模块电性连接。

8.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，

承载部(2)内还设有用于调节承载部(2)的平均密度以调节深层采样装置的悬停位置的悬停调节模块。

9.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，

承载部(2)内安装有用于给第一控制模块，和/或第二控制模块供电的电源模块。

10.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，

采样部(1)包括瓶体和瓶盖两个单元，瓶盖与瓶口之间安装有用于检测瓶盖与瓶口是否开启过的防伪检测装置。

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