CN110779774B - 一种水体中微塑料的分层取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水体中微塑料的分层取样装置，包括浮板、第一固定框、第二固定框和收集瓶，所述第一固定框的顶部与浮板的底部固定连接，所述浮板底部的两侧均固定连接有浮球，所述浮板内部开设有第一固定槽，并且第一固定槽内壁的顶部固定连接有第一铁芯，本发明涉及取样装置技术领域。该水体中微塑料的分层取样装置，浮板的底部由上到下可以连接多个固定框，能够根据需要设置多个取样瓶进行分层取样，适用范围较广，且结构简单，使用方便，提高了实用性，取样完成后，可以在水下将取样瓶密封，防止捞取过程中瓶内样品与外部水流发生混流，提高样品的完整性和精准性，太阳能板能够为该装置提供电能，节约能源，更环保。

Description

一种水体中微塑料的分层取样装置

技术领域

本发明涉及取样装置技术领域，具体为一种水体中微塑料的分层取样装置。

背景技术

微塑料，是一种直径小于5毫米的塑料颗粒，是一种造成污染的主要载体，微塑料体积小，这就意味着更高的比表面积(比表面积指多孔固体物质单位质量所具有的表面积)，比表面积越大，吸附的污染物的能力越强，微塑料分为初生微塑料和次生微塑料两大类：初生微塑料是指经过河流、污水处理厂等排入水环境中的塑料颗粒工业品，如化妆品等含有的微塑料颗粒或作为工业原料的塑料颗粒和树脂颗粒，次生微塑料是由大型塑料垃圾经过物理、化学和生物过程造成***和体积减小而成的微小塑料颗粒。

随着塑料制品的广泛使用，水体中的微塑料含量越来越多，因此对水体微塑料含量等的监测工作越来越重要，水体检测需要先取样，但是现有的取样装置一般只能对水体的表层进行取样，无法根据需要调整取样深度和取样密度，降低了装置的实用性，且现有的取样装置使用不方便，无法在水体底部将取样后的取样瓶密封，在捞起取样瓶的过程中会导致瓶内样品与外部水流发生混流，影响取样的完整性和精准性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水体中微塑料的分层取样装置，解决了无法根据需要调整取样深度和取样密度，及在捞起取样瓶的过程中容易导致瓶内样品与外部水流发生混流，影响取样的完整性和精准性，降低了装置实用性的问题。

(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：一种水体中微塑料的分层取样装置，包括浮板、第一固定框、第二固定框和收集瓶，所述第一固定框的顶部与浮板的底部固定连接，所述浮板底部的两侧均固定连接有浮球，所述浮板内部开设有第一固定槽，并且第一固定槽内壁的顶部固定连接有第一铁芯，所述第一铁芯的底部贯穿第一固定槽和浮板并延伸至浮板的底板，所述第一铁芯位于第一固定槽内部的表面缠绕有第一线圈，所述收集瓶瓶口的内部固定连接有磁环，并且收集瓶瓶底的内部固定连接有磁片，所述浮板的底部固定连接有第一限位套，所述第一固定框和第二固定框两侧的底部均开设有卡槽，所述第二固定框内部的两侧均开设有安装槽，所述安装槽内壁的正面与背面之间通过连接杆转动连接有卡勾，所述卡勾与安装槽内壁相对一侧之间的顶部固定连接有第一弹簧，并且卡勾与安装槽内壁相对一侧之间的底部固定连接有第二弹簧。

优选的，所述第一固定框和第二固定框的内部均开设有第二固定槽，并且第二固定槽内壁的顶部固定连接有第二铁芯，所述第二铁芯的底部贯穿第二固定槽和第一固定框并延伸至第一固定框的外部。

优选的，所述第二铁芯位于第二固定槽内部的表面缠绕有第二线圈，所述第一固定框和第二固定框的底部均固定连接有第二限位套。

优选的，所述浮板内部的顶部开设有安装槽，并且安装槽内壁的底部固定连接有蓄电池，所述浮板的顶部固定连接有太阳能板。

优选的，所述安装槽内壁底部的左侧固定连接有中央处理器，并且安装槽内壁底部的右侧固定连接有逆变器、第一开关和第二开关。

优选的，所述中央处理器的输出端通过导线分别与第一开关和第二开关的输入端电性连接，所述中央处理器的输出端通过导线与太阳能板的输入端电性连接，并且太阳能板的输出端通过导线与逆变器的输入端电性连接，所述逆变器的输出端通过导线与蓄电池的输入端电性连接。

优选的，所述中央处理器通过无线与无线信号收发模块实现双向连接，并且无线信号收发模块通过无线与移动终端实现双向连接，所述中央处理器的输入端通过导线与定位模块的输出端电性连接，并且中央处理器的输入端通过导线与水下图形获取模块的输出端电性连接。

本发明还公开了一种水体中微塑料的分层取样方法，具体包括以下步骤：

S1、按压第二固定框两侧卡勾的底部，使卡勾张开，然后将第二固定框安装在第一固定框的底部，使卡勾卡在相对应的卡槽内，将第二固定框固定，以此类推，第二固定框的底部可以继续添加固定框，然后将收集瓶放入第一固定框和第二固定框内；

S2、将收集瓶的瓶口卡入限位套内，中央处理器控制第一开关打开，使第一线圈和第二线圈通入正向电流，第一铁芯和第二铁芯周围产生磁场，此时铁芯周围的磁场与收集瓶瓶口内磁环的极性相反，互相吸引，且铁芯周围的磁场与收集瓶瓶底内磁片的极性相同，互相排斥，收集瓶顶部的吸引力与底部的排斥力相互配合，将收集瓶固定在限位套内；

S3、将该装置放在需要取样的水体表面，浮板与浮球相互配合漂浮在水体表面，底部的收集瓶没入水中，水下图形获取模块工作，判断是否存在鱼类搅动水体影响取样，水下图形获取模块将结果反馈给中央处理器，中央处理器通过无线信号收发模块将结果传递到移动终端，工作人员可以根据检测结果判断该处是否适合水体取样；

S4、工作人员确定所处水体适合取样后，使该装置开始工作，中央处理器控制第一开关关闭，同时打开第二开关，此时铁芯周围的磁场方向发生变化，磁场与收集瓶瓶口内磁环的极性相同，互相排斥，与收集瓶瓶底内磁片的极性相反，互相吸引，使收集瓶瓶口脱离限位套，水流开始进入收集瓶，进行取样；

S5、取样完成后，第二开关关闭，第一开关打开，收集瓶瓶口重新卡进限位套内，然后定位模块将位置信息传递给中央处理器，中央处理器通过无线信号收发模块将信号传递到工作人员所持的移动终端，提醒工作人员取样完毕。

(三)有益效果

本发明提供了一种水体中微塑料的分层取样装置。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该水体中微塑料的分层取样装置，通过浮板内部开设有第一固定槽，并且第一固定槽内壁的顶部固定连接有第一铁芯，第一铁芯的底部贯穿第一固定槽和浮板并延伸至浮板的底板，第一铁芯位于第一固定槽内部的表面缠绕有第一线圈，收集瓶瓶口的内部固定连接有磁环，并且收集瓶瓶底的内部固定连接有磁片，浮板的底部固定连接有第一限位套，第一固定框和第二固定框两侧的底部均开设有卡槽，第二固定框内部的两侧均开设有限位槽，限位槽内壁的正面与背面之间通过连接杆转动连接有卡勾，浮板的底部由上到下可以连接多个固定框，能够根据需要设置多个取样瓶进行分层取样，适用范围较广，且结构简单，使用方便，提高了实用性。

(2)、该水体中微塑料的分层取样装置，通过第一固定框和第二固定框的内部均开设有第二固定槽，并且第二固定槽内壁的顶部固定连接有第二铁芯，第二铁芯位于第二固定槽内部的表面缠绕有第二线圈，第一固定框和第二固定框的底部均固定连接有第二限位套，取样完成后，可以在水下将取样瓶密封，防止捞取过程中瓶内样品与外部水流发生混流，提高样品的完整性和精准性。

(3)、该水体中微塑料的分层取样装置，通过安装槽内壁的底部固定连接有蓄电池，浮板的顶部固定连接有太阳能板，安装槽内壁底部的左侧固定连接有中央处理器，并且安装槽内壁底部的右侧固定连接有逆变器、第一开关和第二开关，中央处理器的输出端通过导线分别与第一开关和第二开关的输入端电性连接，中央处理器控制第一开关打开，使第一线圈和第二线圈通入正向电流，第一铁芯和第二铁芯周围产生磁场，此时铁芯周围的磁场与收集瓶瓶口内磁环的极性相反，互相吸引，且铁芯周围的磁场与收集瓶瓶底内磁片的极性相同，互相排斥，收集瓶顶部的吸引力与底部的排斥力相互配合，将收集瓶固定在限位套内，通过电流控制磁场的方向，从而控制取样瓶的开关，提高了灵活性和可靠性，且太阳能板能够为该装置提供电能，节约能源，更环保。

附图说明

图1为本发明结构的剖视图；

图2为本发明图1中A处的局部放大图；

图3为本发明图1中B处的局部放大图；

图4为本发明第一固定框结构的立体图；

图5为本发明***的结构原理框图。

图中，1浮板、2第一固定框、3第二固定框、4收集瓶、5浮球、6第一固定槽、7第一铁芯、8第一线圈、9磁环、10磁片、11第一限位套、12卡槽、13安装槽、14卡勾、15第一弹簧、16第二弹簧、17第二固定槽、18第二铁芯、19第二线圈、20第二限位套、21蓄电池、22太阳能板、23中央处理器、24逆变器、25第一开关、26第二开关、27无线信号收发模块、28移动终端、29定位模块、30水下图形获取模块、31限位槽。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种水体中微塑料的分层取样装置，包括浮板1、第一固定框2、第二固定框3和收集瓶4，第一固定框2和第二固定框3正面的两侧之间通过套圈固定，可以手动打开，使两侧张开，便于取出收集瓶4，浮板1内部的顶部开设有安装槽13，安装槽13内壁底部的左侧固定连接有中央处理器23，中央处理器23通过无线与无线信号收发模块27实现双向连接，并且无线信号收发模块27通过无线与移动终端28实现双向连接，中央处理器23的输入端通过导线与定位模块29的输出端电性连接，定位模块29能够收集取样装置的位置信息，并通过无线信号收发模块27发送到移动终端28，使工作人员能够及时找到取样装置，并且中央处理器23的输入端通过导线与水下图形获取模块30的输出端电性连接，水下图形获取模块30通过判断是否存在鱼类对水体底部搅动，以及对不同深度的取样层流速进行检测，从而获取不同取样层的水体图像以便于分析水中微塑料颗粒分布情况，中央处理器23的输出端通过导线分别与第一开关25和第二开关26的输入端电性连接，中央处理器23的输出端通过导线与太阳能板22的输入端电性连接，并且太阳能板22的输出端通过导线与逆变器24的输入端电性连接，逆变器24的输出端通过导线与蓄电池21的输入端电性连接，并且限位槽13内壁底部的右侧固定连接有逆变器24、第一开关25和第二开关26，逆变器24的型号为tl494，第一开关25和第二开关26串联在蓄电池21与线圈形成的闭合回路中，且两个开关所处的回路电流方向相反，能够控制线圈产生的磁场的方向，并且限位槽13内壁的底部固定连接有蓄电池21，浮板1的顶部固定连接有太阳能板22，太阳能板22收集太阳能，通过逆变器24转化成电能储存在蓄电池21中，第一固定框2和第二固定框3的内部均开设有第二固定槽17，并且第二固定槽17内壁的顶部固定连接有第二铁芯18，第二铁芯18位于第二固定槽17内部的表面缠绕有第二线圈19，第一固定框2和第二固定框3的底部均固定连接有第二限位套20，第二铁芯18的底部贯穿第二固定槽17和第一固定框2并延伸至第一固定框2的外部，第一固定框2的顶部与浮板1的底部固定连接，浮板1底部的两侧均固定连接有浮球5，浮板1内部开设有第一固定槽6，并且第一固定槽6内壁的顶部固定连接有第一铁芯7，第一铁芯7的底部贯穿第一固定槽6和浮板1并延伸至浮板1的底板，第一铁芯7位于第一固定槽6内部的表面缠绕有第一线圈8，收集瓶4瓶口的内部固定连接有磁环9，并且收集瓶4瓶底的内部固定连接有磁片10，浮板1的底部固定连接有第一限位套11，第一固定框2和第二固定框3两侧的底部均开设有卡槽12，第二固定框3的底部可以继续添加固定框，从而获取更深处的水体样品，该装置最多能够安装的固定框数量，由浮板1和浮球5产生的浮力大小决定，应保证当所有收集瓶4取样完成后，该装置不会下沉，第二固定框3内部的两侧均开设有安装槽13，安装槽13内壁的正面与背面之间通过连接杆转动连接有卡勾14，卡勾14与安装槽13内壁相对一侧之间的顶部固定连接有第一弹簧15，并且卡勾14与安装槽13内壁相对一侧之间的底部固定连接有第二弹簧16。

本发明还公开了一种水体中微塑料的分层取样方法，具体包括以下步骤：

S1、按压第二固定框3两侧卡勾14的底部，使卡勾14张开，然后将第二固定框3安装在第一固定框2的底部，使卡勾14卡在相对应的卡槽12内，将第二固定框3固定，以此类推，第二固定框3的底部可以继续添加固定框，然后将收集瓶4放入第一固定框2和第二固定框3内；

S2、将收集瓶4的瓶口卡入限位套内，中央处理器23控制第一开关25打开，使第一线圈8和第二线圈19通入正向电流，第一铁芯7和第二铁芯18周围产生磁场，此时铁芯周围的磁场与收集瓶4瓶口内磁环9的极性相反，互相吸引，且铁芯周围的磁场与收集瓶4瓶底内磁片10的极性相同，互相排斥，收集瓶4顶部的吸引力与底部的排斥力相互配合，将收集瓶4固定在限位套内；

S3、将该装置放在需要取样的水体表面，浮板1与浮球5相互配合漂浮在水体表面，底部的收集瓶4没入水中，水下图形获取模块30工作，判断是否存在鱼类搅动水体影响取样，水下图形获取模块30将结果反馈给中央处理器23，中央处理器23通过无线信号收发模块27将结果传递到移动终端，工作人员可以根据检测结果判断该处是否适合水体取样；

S4、工作人员确定所处水体适合取样后，使该装置开始工作，中央处理器23控制第一开关25关闭，同时打开第二开关26，此时铁芯周围的磁场方向发生变化，磁场与收集瓶4瓶口内磁环9的极性相同，互相排斥，与收集瓶4瓶底内磁片10的极性相反，互相吸引，使收集瓶4瓶口脱离限位套，水流开始进入收集瓶4，进行取样；

S5、取样完成后，第二开关26关闭，第一开关25打开，收集瓶4瓶口重新卡进限位套内，然后定位模块29将位置信息传递给中央处理器23，中央处理器23通过无线信号收发模块27将信号传递到工作人员所持的移动终端，提醒工作人员取样完毕。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种水体中微塑料的分层取样装置，包括浮板(1)、第一固定框(2)、第二固定框(3)和收集瓶(4)，所述第一固定框(2)的顶部与浮板(1)的底部固定连接，所述浮板(1)底部的两侧均固定连接有浮球(5)，其特征在于：所述浮板(1)内部开设有第一固定槽(6)，并且第一固定槽(6)内壁的顶部固定连接有第一铁芯(7)，所述第一铁芯(7)的底部贯穿第一固定槽(6)和浮板(1)并延伸至浮板(1)的底板，所述第一铁芯(7)位于第一固定槽(6)内部的表面缠绕有第一线圈(8)，所述收集瓶(4)瓶口的内部固定连接有磁环(9)，并且收集瓶(4)瓶底的内部固定连接有磁片(10)，所述浮板(1)的底部固定连接有第一限位套(11)，所述第一固定框(2)和第二固定框(3)两侧的底部均开设有卡槽(12)，所述第二固定框(3)内部的两侧均开设有限位槽(31)，所述限位槽(31)内壁的正面与背面之间通过连接杆转动连接有卡勾(14)，所述卡勾(14)与安装槽(13)内壁相对一侧之间的顶部固定连接有第一弹簧(15)，并且卡勾(14)与安装槽(13)内壁相对一侧之间的底部固定连接有第二弹簧(16)；

所述第一固定框(2)和第二固定框(3)的内部均开设有第二固定槽(17)，并且第二固定槽(17)内壁的顶部固定连接有第二铁芯(18)，所述第二铁芯(18)的底部贯穿第二固定槽(17)和第一固定框(2)并延伸至第一固定框(2)的外部；

所述第二铁芯(18)位于第二固定槽(17)内部的表面缠绕有第二线圈(19)，所述第一固定框(2)和第二固定框(3)的底部均固定连接有第二限位套(20)；

所述浮板(1)内部的顶部开设有安装槽(13)，并且安装槽(13)内壁的底部固定连接有蓄电池(21)，所述浮板(1)的顶部固定连接有太阳能板(22)。

2.根据权利要求1所述的一种水体中微塑料的分层取样装置，其特征在于：所述安装槽(13)内壁底部的左侧固定连接有中央处理器(23)，并且安装槽(13)内壁底部的右侧固定连接有逆变器(24)、第一开关(25)和第二开关(26)。

3.根据权利要求2所述的一种水体中微塑料的分层取样装置，其特征在于：所述中央处理器(23)的输出端通过导线分别与第一开关(25)和第二开关(26)的输入端电性连接，所述中央处理器(23)的输出端通过导线与太阳能板(22)的输入端电性连接，并且太阳能板(22)的输出端通过导线与逆变器(24)的输入端电性连接，所述逆变器(24)的输出端通过导线与蓄电池(21)的输入端电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种水体中微塑料的分层取样装置，其特征在于：所述中央处理器(23)通过无线与无线信号收发模块(27)实现双向连接，并且无线信号收发模块(27)通过无线与移动终端(28)实现双向连接，所述中央处理器(23)的输入端通过导线与定位模块(29)的输出端电性连接，并且中央处理器(23)的输入端通过导线与水下图形获取模块(30)的输出端电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种水体中微塑料的分层取样装置在使用过程中所采取的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、按压第二固定框(3)两侧卡勾(14)的底部，使卡勾(14)张开，然后将第二固定框(3)安装在第一固定框(2)的底部，使卡勾(14)卡在相对应的卡槽(12)内，将第二固定框(3)固定，以此类推，第二固定框(3)的底部继续添加固定框，然后将收集瓶(4)放入第一固定框(2)和第二固定框(3)内；

S2、将收集瓶(4)的瓶口卡入限位套内，中央处理器(23)控制第一开关(25)打开，使第一线圈(8)和第二线圈(19)通入正向电流，第一铁芯(7)和第二铁芯(18)周围产生磁场，此时铁芯周围的磁场与收集瓶(4)瓶口内磁环(9)的极性相反，互相吸引，且铁芯周围的磁场与收集瓶(4)瓶底内磁片(10)的极性相同，互相排斥，收集瓶(4)顶部的吸引力与底部的排斥力相互配合，将收集瓶(4)固定在限位套内；

S3、将该装置放在需要取样的水体表面，浮板(1)与浮球(5)相互配合漂浮在水体表面，底部的收集瓶(4)没入水中，水下图形获取模块(30)工作，判断是否存在鱼类搅动水体影响取样，水下图形获取模块(30)将结果反馈给中央处理器(23)，中央处理器(23)通过无线信号收发模块(27)将结果传递到移动终端，工作人员根据检测结果判断该处是否适合水体取样；

S4、工作人员确定所处水体适合取样后，使该装置开始工作，中央处理器(23)控制第一开关(25)关闭，同时打开第二开关(26)，此时铁芯周围的磁场方向发生变化，磁场与收集瓶(4)瓶口内磁环(9)的极性相同，互相排斥，与收集瓶(4)瓶底内磁片(10)的极性相反，互相吸引，使收集瓶(4)瓶口脱离限位套，水流开始进入收集瓶(4)，进行取样；

S5、取样完成后，第二开关(26)关闭，第一开关(25)打开，收集瓶(4)瓶口重新卡进限套内，然后定位模块(29)将位置信息传递给中央处理器(23)，中央处理器(23)通过无线信号收发模块(27)将信号传递到工作人员所持的移动终端，提醒工作人员取样完毕。