CN109100181A - 一种新型河流水质采样装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水环境监测技术领域，具体涉及一种新型河流水质采样装置及其使用方法，包括多边形漂浮装置，多边形漂浮装置的顶部中央设有连接器，多边形漂浮装置的底部中央固定连接有电动推杆，电动推杆的底部连接有采样装置，采样装置的左侧外壁下部和右侧外壁上部均贯穿连接有三组采集盒，采集盒的侧壁中央贯穿设有入口，入口的端口处密封连接有单向阀，采样装置的左侧上部和右侧下部设有连续的刻度线，采样装置的底部中央贯穿设有陀螺仪传感器；本发明能够有效克服现有技术所存在的河流水质采样装置自动化程度低且不能够采集不同深度的水质的缺陷。

Description

一种新型河流水质采样装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及水环境监测技术领域，具体涉及一种新型河流水质采样装置及其使用方法。

背景技术

水是人类赖以生存的要素之一，国家制定了水环境质量评价、预报、预测的规定，目前我国对所有江河、水库等进入地表水体及生产、生活设施所排废水的污染物实行监测，防止水污染，保护改善水环境，现在随着国民经济的增长，河流的污染越来重，做好水质检测是关系国民经济发展和人民身体健康的重要因素，在水质检测工作中，水质采样是非常重要的环节。

但是现在的水质采样装置结构较为简单，其一，一般都只能采集河岸两旁的水样，对于河流中心的水样采取需要通过船只才能完成，因此造成采样比较麻烦，其二，对于水质的采样，大都是采集水流表面的水质，然而，不易准确采集到预定深度的水质，其三，各个采水器基本都需要多人协调工作，且采样重复性较高，对水体各层采样同步性较小，对水体的扰动较大，难以采集原位水样，或者采样器不够自动化，不能充分满足水体分层同步高效采样的需求。

因此，急需设计一种河流水质采样装置以减少人工作业，且能够采集不同深度的水质，自动化程度高。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种新型河流水质采样装置及其使用方法，能够有效克服现有技术所存在的河流水质采样装置自动化程度低且不能够采集不同深度的水质的缺陷。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种新型河流水质采样装置及其使用方法，包括多边形漂浮装置，所述多边形漂浮装置的顶部中央设有连接器，所述多边形漂浮装置的底部中央固定连接有电动推杆，所述电动推杆的底部连接有采样装置，所述采样装置的左侧外壁下部和右侧外壁上部均贯穿连接有三组采集盒，所述采集盒的侧壁中央贯穿设有入口，所述入口的端口处密封连接有单向阀，所述采样装置的左侧上部和右侧下部设有连续的刻度线，所述采样装置的底部中央贯穿设有陀螺仪传感器。

优选地，所述采样装置的内腔上部设有第一密封板，所述电动推杆的底部贯穿延伸至采样装置的内腔并与第一密封板的顶部相连，所述第一密封板的底部左侧设有第二压力表，所述采样装置的内腔中部设有第二密封板，所述第二密封板的顶部左侧设有第二微型增压泵，所述第二密封板的底部右侧设有第一微型增压泵，所述采样装置的内腔下部设有第三密封板，所述第三密封板的顶部右侧设有第一压力表，所述采样装置的左侧外壁上部和右侧外壁下部均贯穿设有减压阀，左侧所述采集盒的底部与采样装置的左侧壁之间设有第一压力传感器，右侧所述采集盒的底部与采样装置的右侧壁之间设有第二压力传感器。

优选地，所述采样装置和采集盒均为耐压型材料构成，且采集盒与采样装置之间通过密封胶粘连。

优选地，所述陀螺仪传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一压力表和第二压力表的输入端均电性连接有信号传输模块，所述信号传输模块的输出端电性连接有微控制器，所述微控制器的输出端分别电性连接有驱动模块、深度统计模块、深度计算模块、平衡调节模块、单向阀调节模块和无线网络传输，所述驱动模块的输出端分别与第一微型增压泵和第二微型增压泵电性连接，所述无线网络传输的输出端无线连接有终端设备，所述电动推杆与微控制器电性连接。

优选地，所述陀螺仪传感器用于实时监测采样装置的倾斜角度，并将信息通过微控制器传输至平衡调节模块和深度计算模块中；所述第一压力传感器用于实时监测左侧采集盒的重量；所述第二压力传感器用于实时监测右侧采集盒的重量；所述第一压力表用于实时监测第二密封板和第三密封板之间围成的空腔内的压力值；所述第二压力表用于实时监测第一密封板和第二密封板之间围成的空腔内的压力值。

优选地，所述信号传输模块用于将陀螺仪传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一压力表和第二压力表中检测的信息传输至微控制器中；所述驱动模块用于接收微控制器发送的信息并驱动相应的第一微型增压泵或第二微型增压泵开启或闭合。

优选地，所述深度统计模块通过刻度线统计采集的不同深度的水质样本；所述深度计算模块通过计算陀螺仪传感器传输的倾斜角度信息计算采样装置垂直下降深度，并将信息传输至微控制器中以供深度统计模块参考；所述平衡调节模块通过陀螺仪传感器传送的采样装置的倾斜角度以及第一压力传感器和第二压力传感器采集的压力计算出采样装置左右两侧的平衡度，并将信息传输至微控制器中；所述单向阀调节模块控制左右两侧单向阀从下至上依次打开或关闭。

优选地，所述步骤包括：

S1：首先通过无人机或驻扎装置与连接器相连，将采样装置投入到待检测河流中，多边形漂浮装置漂浮于河流表面，有利于采样装置的稳定；

S2：通过终端设备发送采样信号，使得微控制器通过单向阀调节模块调节单向阀打开后进行不同深度的水质采集，深度统计模块和深度计算模块分别计算并统计水质采样的不同深度；

S3：第一压力传感器和第二压力传感器分别检测左右两侧采集盒的重量，并利用平衡调节模块计算平衡度，然后通过微控制器和驱动模块控制第一微型增压泵或第二微型增压泵增加相应区域的压强，以改变左右两侧失衡状态，第一压力表和第二压力表实时监测相应区域的压力值，达到控制范围内时通过微控制器控制第一微型增压泵或第二微型增压泵停止工作，保持采样装置平衡，利于计算深度。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种新型河流水质采样装置及其使用方法采用多种功能相结合的方式设计出一种河流水质采样装置，摒弃了目前河流水质采样装置自动化程度低且不能够采集不同深度的水质的情况，本发明有益效果为：

1、本发明可通过无人机或驻扎装置与连接器相连，将采样装置投入到待检测河流中，多边形漂浮装置漂浮于河流表面，有利于采样装置的稳定；

2、本发明通过终端设备发送采样信号，使得微控制器通过单向阀调节模块调节单向阀打开后进行不同深度的水质采集，深度统计模块和深度计算模块分别计算并统计水质采样的不同深度；

3、本发明第一压力传感器和第二压力传感器分别检测左右两侧采集盒的重量，并利用平衡调节模块计算平衡度，然后通过微控制器和驱动模块控制第一微型增压泵或第二微型增压泵增加相应区域的压强，以改变左右两侧失衡状态；

4、本发明第一压力表和第二压力表实时监测相应区域的压力值，达到控制范围内时通过微控制器控制第一微型增压泵或第二微型增压泵停止工作，保持采样装置平衡，利于计算深度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本发明结构示意图；

图2 为本发明局部剖视图；

图3 为本发明模块关系结构图；

图中：

1、多边形漂浮装置；2、连接器；3、电动推杆；4、采样装置；5、采集盒；6、刻度线；7、入口；8、陀螺仪传感器；9、采样装置；10、第一压力表；11、减压阀；12、第一微型增压泵；13、第二密封板；14、第二微型增压泵；15、第二压力表；16、第一密封板；17、第一压力传感器；18、第二压力传感器；19、信号传输模块；20、微控制器；21、驱动模块；22、无线网络传输；23、终端设备；24、深度统计模块；25、深度计算模块；26、平衡调节模块；27、单向阀调节模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种新型河流水质采样装置及其使用方法，如图1-3所示，包括多边形漂浮装置1，多边形漂浮装置1的顶部中央设有连接器2，多边形漂浮装置1的底部中央固定连接有电动推杆3，电动推杆3的底部连接有采样装置4，采样装置4的左侧外壁下部和右侧外壁上部均贯穿连接有三组采集盒5，采集盒5的侧壁中央贯穿设有入口7，入口7的端口处密封连接有单向阀，采样装置4的左侧上部和右侧下部设有连续的刻度线6，采样装置4的底部中央贯穿设有陀螺仪传感器8；

采样装置4的内腔上部设有第一密封板16，电动推杆3的底部贯穿延伸至采样装置4的内腔并与第一密封板16的顶部相连，第一密封板16的底部左侧设有第二压力表15，采样装置4的内腔中部设有第二密封板13，第二密封板13的顶部左侧设有第二微型增压泵14，第二密封板13的底部右侧设有第一微型增压泵12，采样装置9的内腔下部设有第三密封板9，第三密封板9的顶部右侧设有第一压力表10，采样装置4的左侧外壁上部和右侧外壁下部均贯穿设有减压阀11，左侧采集盒5的底部与采样装置4的左侧壁之间设有第一压力传感器17，右侧采集盒5的底部与采样装置4的右侧壁之间设有第二压力传感器18；

采样装置4和采集盒5均为耐压型材料构成，且采集盒5与采样装置4之间通过密封胶粘连；

陀螺仪传感器8、第一压力传感器17、第二压力传感器18、第一压力表10和第二压力表15的输入端均电性连接有信号传输模块19，信号传输模块19的输出端电性连接有微控制器20，微控制器20的输出端分别电性连接有驱动模块21、深度统计模块24、深度计算模块25、平衡调节模块26、单向阀调节模块27和无线网络传输22，驱动模块21的输出端分别与第一微型增压泵12和第二微型增压泵14电性连接，无线网络传输22的输出端无线连接有终端设备23，电动推杆3与微控制器20电性连接；

陀螺仪传感器8用于实时监测采样装置4的倾斜角度，并将信息通过微控制器20传输至平衡调节模块26和深度计算模块25中；第一压力传感器17用于实时监测左侧采集盒5的重量；第二压力传感器18用于实时监测右侧采集盒5的重量；第一压力表10用于实时监测第二密封板13和第三密封板9之间围成的空腔内的压力值；第二压力表15用于实时监测第一密封板16和第二密封板13之间围成的空腔内的压力值；

信号传输模块19用于将陀螺仪传感器8、第一压力传感器17、第二压力传感器18、第一压力表10和第二压力表15中检测的信息传输至微控制器20中；驱动模块21用于接收微控制器20发送的信息并驱动相应的第一微型增压泵12或第二微型增压泵14开启或闭合；

深度统计模块24通过刻度线6统计采集的不同深度的水质样本；深度计算模块26通过计算陀螺仪传感器8传输的倾斜角度信息计算采样装置4垂直下降深度，并将信息传输至微控制器20中以供深度统计模块24参考；平衡调节模块26通过陀螺仪传感器8传送的采样装置4的倾斜角度以及第一压力传感器17和第二压力传感器18采集的压力计算出采样装置4左右两侧的平衡度，并将信息传输至微控制器20中；单向阀调节模块27控制左右两侧单向阀从下至上依次打开或关闭；

步骤包括：

S1：首先通过无人机或驻扎装置与连接器2相连，将采样装置4投入到待检测河流中，多边形漂浮装置1漂浮于河流表面，有利于采样装置4的稳定；

S2：通过终端设备23发送采样信号，使得微控制器20通过单向阀调节模块27调节单向阀打开后进行不同深度的水质采集，深度统计模块24和深度计算模块25分别计算并统计水质采样的不同深度；

S3：第一压力传感器17和第二压力传感器18分别检测左右两侧采集盒5的重量，并利用平衡调节模块26计算平衡度，然后通过微控制器20和驱动模块21控制第一微型增压泵12或第二微型增压泵14增加相应区域的压强，以改变左右两侧失衡状态，第一压力表10和第二压力表15实时监测相应区域的压力值，达到控制范围内时通过微控制器20控制第一微型增压泵12或第二微型增压泵14停止工作，保持采样装置4平衡，利于计算深度。

本发明所提供的一种新型河流水质采样装置及其使用方法采用多种功能相结合的方式设计出一种河流水质采样装置，摒弃了目前河流水质采样装置自动化程度低且不能够采集不同深度的水质的情况，本发明有益效果为：

1、本发明可通过无人机或驻扎装置与连接器相连，将采样装置投入到待检测河流中，多边形漂浮装置漂浮于河流表面，有利于采样装置的稳定；

2、本发明通过终端设备发送采样信号，使得微控制器通过单向阀调节模块调节单向阀打开后进行不同深度的水质采集，深度统计模块和深度计算模块分别计算并统计水质采样的不同深度；

3、本发明第一压力传感器和第二压力传感器分别检测左右两侧采集盒的重量，并利用平衡调节模块计算平衡度，然后通过微控制器和驱动模块控制第一微型增压泵或第二微型增压泵增加相应区域的压强，以改变左右两侧失衡状态；

4、本发明第一压力表和第二压力表实时监测相应区域的压力值，达到控制范围内时通过微控制器控制第一微型增压泵或第二微型增压泵停止工作，保持采样装置平衡，利于计算深度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种新型河流水质采样装置，其特征在于：包括多边形漂浮装置（1），所述多边形漂浮装置（1）的顶部中央设有连接器（2），所述多边形漂浮装置（1）的底部中央固定连接有电动推杆（3），所述电动推杆（3）的底部连接有采样装置（4），所述采样装置（4）的左侧外壁下部和右侧外壁上部均贯穿连接有三组采集盒（5），所述采集盒（5）的侧壁中央贯穿设有入口（7），所述入口（7）的端口处密封连接有单向阀，所述采样装置（4）的左侧上部和右侧下部设有连续的刻度线（6），所述采样装置（4）的底部中央贯穿设有陀螺仪传感器（8）。

2.根据权利要求1所述的一种新型河流水质采样装置，其特征在于：所述采样装置（4）的内腔上部设有第一密封板（16），所述电动推杆（3）的底部贯穿延伸至采样装置（4）的内腔并与第一密封板（16）的顶部相连，所述第一密封板（16）的底部左侧设有第二压力表（15），所述采样装置（4）的内腔中部设有第二密封板（13），所述第二密封板（13）的顶部左侧设有第二微型增压泵（14），所述第二密封板（13）的底部右侧设有第一微型增压泵（12），所述采样装置（9）的内腔下部设有第三密封板（9），所述第三密封板（9）的顶部右侧设有第一压力表（10），所述采样装置（4）的左侧外壁上部和右侧外壁下部均贯穿设有减压阀（11），左侧所述采集盒（5）的底部与采样装置（4）的左侧壁之间设有第一压力传感器（17），右侧所述采集盒（5）的底部与采样装置（4）的右侧壁之间设有第二压力传感器（18）。

3.根据权利要求2所述的一种新型河流水质采样装置，其特征在于：所述采样装置（4）和采集盒（5）均为耐压型材料构成，且采集盒（5）与采样装置（4）之间通过密封胶粘连。

4.根据权利要求2所述的一种新型河流水质采样装置，其特征在于：所述陀螺仪传感器（8）、第一压力传感器（17）、第二压力传感器（18）、第一压力表（10）和第二压力表（15）的输入端均电性连接有信号传输模块（19），所述信号传输模块（19）的输出端电性连接有微控制器（20），所述微控制器（20）的输出端分别电性连接有驱动模块（21）、深度统计模块（24）、深度计算模块（25）、平衡调节模块（26）、单向阀调节模块（27）和无线网络传输（22），所述驱动模块（21）的输出端分别与第一微型增压泵（12）和第二微型增压泵（14）电性连接，所述无线网络传输（22）的输出端无线连接有终端设备（23），所述电动推杆（3）与微控制器（20）电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种新型河流水质采样装置，其特征在于：所述陀螺仪传感器（8）用于实时监测采样装置（4）的倾斜角度，并将信息通过微控制器（20）传输至平衡调节模块（26）和深度计算模块（25）中；所述第一压力传感器（17）用于实时监测左侧采集盒（5）的重量；所述第二压力传感器（18）用于实时监测右侧采集盒（5）的重量；所述第一压力表（10）用于实时监测第二密封板（13）和第三密封板（9）之间围成的空腔内的压力值；所述第二压力表（15）用于实时监测第一密封板（16）和第二密封板（13）之间围成的空腔内的压力值。

6.根据权利要求4所述的一种新型河流水质采样装置，其特征在于：所述信号传输模块（19）用于将陀螺仪传感器（8）、第一压力传感器（17）、第二压力传感器（18）、第一压力表（10）和第二压力表（15）中检测的信息传输至微控制器（20）中；所述驱动模块（21）用于接收微控制器（20）发送的信息并驱动相应的第一微型增压泵（12）或第二微型增压泵（14）开启或闭合。

7.根据权利要求4所述的一种新型河流水质采样装置，其特征在于：所述深度统计模块（24）通过刻度线（6）统计采集的不同深度的水质样本；所述深度计算模块（26）通过计算陀螺仪传感器（8）传输的倾斜角度信息计算采样装置（4）垂直下降深度，并将信息传输至微控制器（20）中以供深度统计模块（24）参考；所述平衡调节模块（26）通过陀螺仪传感器（8）传送的采样装置（4）的倾斜角度以及第一压力传感器（17）和第二压力传感器（18）采集的压力计算出采样装置（4）左右两侧的平衡度，并将信息传输至微控制器（20）中；所述单向阀调节模块（27）控制左右两侧单向阀从下至上依次打开或关闭。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种新型河流水质采样装置的使用方法，其步骤包括：

S1：首先通过无人机或驻扎装置与连接器（2）相连，将采样装置（4）投入到待检测河流中，多边形漂浮装置（1）漂浮于河流表面，有利于采样装置（4）的稳定；

S2：通过终端设备（23）发送采样信号，使得微控制器（20）通过单向阀调节模块（27）调节单向阀打开后进行不同深度的水质采集，深度统计模块（24）和深度计算模块（25）分别计算并统计水质采样的不同深度；

S3：第一压力传感器（17）和第二压力传感器（18）分别检测左右两侧采集盒（5）的重量，并利用平衡调节模块（26）计算平衡度，然后通过微控制器（20）和驱动模块（21）控制第一微型增压泵（12）或第二微型增压泵（14）增加相应区域的压强，以改变左右两侧失衡状态，第一压力表（10）和第二压力表（15）实时监测相应区域的压力值，达到控制范围内时通过微控制器（20）控制第一微型增压泵（12）或第二微型增压泵（14）停止工作，保持采样装置（4）平衡，利于计算深度。