CN115112424B - 一种潮周期内自动水文采水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潮周期内自动水文采水装置，包括浮子、采样架和配重件，浮子和配重件通过连接绳相连，采样架可上下滑移的设置于连接绳上并通过锁止件于连接绳上；采样架的外周均匀设置若干组水样瓶，水样瓶的上下设置开口并在开口处设置可启闭的瓶盖，采样架上还设置有瓶盖控制器、计时器和触发器，各个水样瓶的瓶盖均通过各自的控制绳连接至瓶盖控制器处，触发器对瓶盖控制器处的控制绳进行拉动令某一水样瓶的瓶盖开启，计时器在每经过一预定时间后反馈信号令触发器结束前一控制绳的拉动，开始拉动后一控制绳。本发明采用集成化的自动化机械控制结构，无需人力或复杂的控制***，可大幅度降低人工和船舶费用。

Description

一种潮周期内自动水文采水装置

技术领域

本发明涉及一种采样装置，更具体的说是一种潮周期内自动水文采水装置。

背景技术

海上水文调查基本是所有海洋工程项目和海洋研究最基础的工作，水文采水工作量大，但目前水文近岸的水样采集基本为人工采样，一个潮周期内(26h)每到整点，工作人员利用临时安装的水文绞车先下到海底估算站点水深，然后根据估算水深将横式采水器下降到指定水深(例如表层、0.2H、0.42H、0.6H、0.8H、底层)，利用石锤关闭横式采水器，得到一定量水体，再倒入编号的水样瓶内，作业方式较为原始且需大量人力物力。本发明拟更新水文采水作业方式，实现一个潮周期内各标准层水深的自动采水，解放人力物力，转变现有水文工作劳动密集型的特点，可大幅度降低人工和船舶费用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的为提供一种潮周期内自动水文采水装置，可实现逐时自动采水，依靠设置足够的水样瓶数量完成水文测验连续26小时的水样采集工作，取代人工26小时连续作业，提高自动化程度，节省人力物力。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种潮周期内自动水文采水装置，包括浮子、采样架和配重件，浮子和配重件通过连接绳相连，采样架可上下滑移的设置于连接绳上并通过锁止件于连接绳上；采样架的外周均匀设置若干组水样瓶，水样瓶的上下设置开口并在开口处设置可启闭的瓶盖，采样架上还设置有瓶盖控制器、计时器和触发器，各个水样瓶的瓶盖均通过各自的控制绳连接至瓶盖控制器处，触发器对瓶盖控制器处的控制绳进行拉动令某一水样瓶的瓶盖开启，计时器在每经过一预定时间后反馈信号令触发器结束前一控制绳的拉动，开始拉动后一控制绳。

作为一种改进，水样瓶在采样架的外周均匀设置30个，令相邻水样瓶之间间隔12度。

作为一种改进，预定时间为1小时，且计时器的最大计时时间为26-30小时。

作为一种改进，每个水样瓶的上下两个瓶盖均通过铰链可翻转的设置于开口处，且两个瓶盖之间连接弹性绳，当两个瓶盖上的控制绳未受触发器拉动时，弹性绳的弹力驱动两个瓶盖盖合在开口。

作为一种改进，瓶盖控制器包括安装架和可旋转设置于安装架上的若干安装轴，若干安装轴在安装架上呈圆周方向均匀排列，且若干安装轴的数量和位置与水样瓶的数量和位置一一对应，若干安装轴一一对应连接各自的控制绳；触发器包括相互联动的驱动件和传动件，传动件用于卡于安装轴处进行带动，驱动件在带动传动件运动时驱动安装轴旋转令控制绳卷绕于安装轴上。

作为一种改进，触发器还包括摆臂以及驱动摆臂旋转的第二电机，摆臂的远端设置驱动缸，驱动缸的驱动轴上设置驱动件并带动驱动件和传动件进行位移，驱动件为第一电机，第一电机的电机轴上设置传动件，传动件具有与安装轴相配合的传动孔，当驱动缸驱动传动孔位移至套设在安装轴上时令两者配合联动；计时器在每经过一预定时间后反馈信号令触发器整体复位，之后令第二电机驱动摆臂旋转度，使传动孔对应下一安装轴。

作为一种改进，安装轴设置为直径外小内大的锥形，令传动孔套设在安装轴上时被大直径处卡住进行相互限位。

作为一种改进，采样架为圆柱体，其中心轴处设置内管供连接绳上下穿设，锁止件设置于内管壁上对连接绳进行锁定或解除锁定。

作为一种改进，浮子上安装有AIS***。

作为一种改进，30个水样瓶中的26个作为正式采样瓶体，剩余4个为装置正式采样前预留4小时调试时间，或作为备用采样瓶体。

本发明的有益效果，通过该装置可实现逐时自动采水，完成水文测验连续26小时水样采集工作，取代人工26小时连续作业，同时可设置4小时内的开始时间，方便现场多点同步观测；现有采水器使用石锤控制或使用电机传感器控制，本发明采用集成化的自动化机械控制结构，无需人力或复杂的控制***，适用于海上复杂环境，不用测量水深，利用相似原理实现标准层的水样采集。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的瓶盖控制器和触发器的纵向结构剖视示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1、2所示，为本发明潮周期内自动水文采水装置的具体实施例，其包括浮子1、采样架2和配重件3，浮子1和配重件3通过连接绳4相连，采样架2可上下滑移的设置于连接绳4上并通过锁止件5于连接绳4上；采样架2的外周均匀设置若干组水样瓶6，水样瓶6的上下设置开口并在开口处设置可启闭的瓶盖61，采样架2上还设置有瓶盖控制器7、计时器8和触发器9，各个水样瓶6的瓶盖61均通过各自的控制绳62连接至瓶盖控制器7处，触发器9对瓶盖控制器7处的控制绳62进行拉动令某一水样瓶6的瓶盖61开启，计时器8在每经过一预定时间后反馈信号令触发器9结束前一控制绳62的拉动，开始拉动后一控制绳62。

本发明在使用时，工作人员先根据海图、潮汐表等资料估算各站位水深及高潮位，水深叠加高潮位作为连接绳4绳长，在绳长上根据标准层水深比例确定采样架2的固定位置，放入水中，在潮位变化和流速作业下会有倾斜，但根据相似原理，不影响水层高度。依靠配重件3沉底对装置进行位置的限定，浮子1漂浮于水面上便于工作人员进行之后的查找回收；作为一种优选，在浮子1上安装有AIS***，船舶自动识别***(AutomaticIdentification System)，简称AIS***，可通过GPS定位来帮助工作人员快速的对装置进行查找和回收。采样架2设置为合适的体积大小，优选为设置成柱形体，在外圆周布置若干组水样瓶6，因潮周期为26小时，优选为设置至少26个水样瓶6，可采集一个潮周期内每小时的水样，然后对装置进行统一收集。已经沉入预定水深的水样瓶6通过设置瓶盖控制器7、计时器8和触发器9进行自行控制，计时器8对整体实验时间进行计时，在每经过一个小时，反馈给触发器9进行依次调整，即关闭上一水样瓶6，开启下一水样瓶6，在一个26小时的周期内完成水样的采集。因装置在深水之中，结构调整上可采用简单的机械化结构实现，具体为采用上下开口的水样瓶6结构并配合可开闭的瓶盖61，在开启时有利于水的充分流动，在1个小时的时间里经过充分的混合流动，采集到成分匹配水深以及区域的水样本；瓶盖61通过控制绳62连接至瓶盖控制器7处，形成稳定的机械限位，再通过驱动触发器9，将对应的控制绳62拉动，即可有效的对瓶盖61进行开启，解除控制绳62的拉动后，可通过现有的复位结构令瓶盖61重新关闭。本发明整体上完全解放了人力物力，在水样采集过程中无需人力参与，装置除放置和收集外可自动化的实现功能，可大幅度降低人工和船舶费用。

作为一种改进的具体实施方式，水样瓶6在采样架2的外周均匀设置30个，令相邻水样瓶6之间间隔12度。作为优选，30个水样瓶6中的26个作为正式采样瓶体，剩余4个为装置正式采样前预留4小时调试时间，或作为备用采样瓶体。

具体设置数量的水样瓶6，其中的26个完成水文测验连续26小时水样采集工作，取代人工26小时连续作业，同时通过多设置的水样瓶6为工作人员预留了4小时内的开始前的预备时间，方便在现场进行多点位设置，且可在不同流速位置设置进行同步观测，得到更丰富有效的水样采集。若开始前的预备时间未花完，剩余水样瓶6可作为备用采样瓶体，参与到水样采集之中。并且水样瓶6均匀布置，保持采样架2在水中的重量稳定，且便于瓶盖控制器7和触发器9的设置和结构间的连接以及对应。

作为一种改进的具体实施方式，预定时间为1小时，且计时器8的最大计时时间为26-30小时。

如之前所述，配合26小时的潮周期，每个水样瓶6预定为开启1个小时，令海水充分的混合流动之后在水样瓶6中形成有效的水样，之后再进行水样瓶6的切换，配合水样瓶6的设置数量，将计时器8的最大计时时间进行限定，令经过最大计时时间后，计时器8停止工作，即不再向触发器9发送调整的指令，保证一个采集周期完成后所有水样瓶6被良好封闭，待之后被工作人员收集。对于计时时间进行26-30小时的调整，可根据工作人员对水样瓶6的使用需要进行设定，达到更灵活的使用需要。

作为一种改进的具体实施方式，每个水样瓶6的上下两个瓶盖61均通过铰链可翻转的设置于开口处，且两个瓶盖61之间连接弹性绳63，当两个瓶盖61上的控制绳62未受触发器9拉动时，弹性绳63的弹力驱动两个瓶盖61盖合在开口。

如图1所示，为降低整体装置的设置成本，以及适应在深海中的严苛环境，采用弹性绳63的实现方式，其可抵抗一段时间的海水侵蚀而不失效损坏，并且其成本较低也可在收集后进行更换以便下次的采集工作；并且通过弹性绳63的设置，可简化触发器9的实现方式，其驱动实现拉动控制绳62即可，在其放松控制绳62后无需其他额外的机械结构去驱动控制绳62反向复位，通过两端瓶盖61在翻转开启后对弹性绳63的拉伸，两端瓶盖61失去被控制绳62拉住的力后能够通过弹性绳63的拉扯力快速盖合，并通过弹性拉力令两端瓶盖61保持良好的关闭状态，保证采集水样封闭有效；弹性绳63的实现方式也不影响海水正常的进入水样瓶6并进行良好的混合流动，保证采集水样的有效性。

作为一种改进的具体实施方式，瓶盖控制器7包括安装架71和可旋转设置于安装架71上的若干安装轴72，若干安装轴72在安装架71上呈圆周方向均匀排列，且若干安装轴72的数量和位置与水样瓶6的数量和位置一一对应，若干安装轴72一一对应连接各自的控制绳62；触发器9包括相互联动的驱动件91和传动件92，传动件92用于卡于安装轴72处进行带动，驱动件91在带动传动件92运动时驱动安装轴72旋转令控制绳62卷绕于安装轴72上。

如图2所示，具体实施时，安装架71设置为一个圆盘结构，外圆周设置一圈安装轴72，安装轴72数量和位置与水样瓶6对应，用于将对应的控制绳62定位在安装轴72上；触发器9的传动件92与安装轴72相卡配合，在驱动件91的驱动下可对对应的安装轴72进行带动旋转，进而把控制绳62卷绕在安装轴72上，对控制绳62起到拉动的效果，把瓶盖61稳定的拉开并定位；触发器9反向动作时放松控制绳62令对应水样瓶6完成封闭。瓶盖控制器7和触发器9的整体部件可通过外壳结构进行密封，保证在海水环境中不被侵蚀正常工作，安装轴72外接控制绳62的位置可与安装架71配合设置密封圈，避免海水的进入。

作为一种改进的具体实施方式，触发器9还包括摆臂93以及驱动摆臂93旋转的第二电机94，摆臂93的远端设置驱动缸95，驱动缸95的驱动轴上设置驱动件91并带动驱动件91和传动件92进行位移，驱动件91为第一电机，第一电机的电机轴上设置传动件92，传动件92具有与安装轴72相配合的传动孔，当驱动缸95驱动传动孔位移至套设在安装轴72上时令两者配合联动；计时器8在每经过一预定时间后反馈信号令触发器9整体复位，之后令第二电机94驱动摆臂93旋转12度，使传动孔对应下一安装轴72。

如图2所示，作为一种结构的优化设计，通过第二电机94带动摆臂93的旋转结构设计，可通过一组驱动缸95、驱动件91和传动件92的配合结构，通过旋转调整位置去对应到圆周位置上的所有安装轴72，可有效的简化机械机构和驱动机构的数量和布置空间的占用，相配套的电源机构和控制机构也得到简化，可有效减小整体所占用的结构空间，令采样架2的结构设计的更小。具体的传动件92设置有传动孔，通过驱动缸95的伸出和收回调整位置，伸出时到达对应的安装轴72处，驱动件91带动安装轴72旋转卷绕控制绳62；驱动缸95收回时令传动件92脱离对应的安装轴72，此时由第二电机94带动摆臂93旋转预定角度，可令驱动缸95、驱动件91、传动件92与下一安装轴72对应，进而进行下一水样瓶6的开启采集水样。

作为一种改进的具体实施方式，安装轴72设置为直径外小内大的锥形，令传动孔套设在安装轴72上时被大直径处卡住进行相互限位。

如图2所示，锥形的安装轴72端部设计，令传动孔无论在任何角度均可顺畅的移动***安装轴72，通过驱动缸95的伸出压力，令传动孔抵触在安装轴72的大直径处，两者的抵触令两者相互相卡限位，进而可以在旋转时进行同步的动作。

作为一种改进的具体实施方式，采样架2为圆柱体，其中心轴处设置内管21供连接绳4上下穿设，锁止件5设置于内管21壁上对连接绳4进行锁定或解除锁定。

如图1所示，连接绳4由结构中心的内管21穿设并可进行上下滑移，便于保持结构在水中的稳定性，并可进行较好的上下位置调整；锁止件5可优选为紧固件例如螺栓等结构，其旋于内管21壁上，在充分旋紧时对连接绳4进行压迫实现锁定定位，作为优选可在轴向上设置多组，进行多位置锁定保证结构的锁定牢固。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种潮周期内自动水文采水装置，其特征在于：包括浮子（1）、采样架（2）和配重件（3），所述浮子（1）和配重件（3）通过连接绳（4）相连，所述采样架（2）可上下滑移的设置于连接绳（4）上，所述采样架（2）为圆柱体，其中心轴处设置内管（21）供连接绳（4）上下穿设，锁止件（5）设置于内管（21）壁上对连接绳（4）进行锁定或解除锁定；所述采样架（2）的外周均匀设置若干组水样瓶（6），所述水样瓶（6）的上下设置开口并在开口处设置可启闭的瓶盖（61），所述采样架（2）上还设置有瓶盖控制器（7）、计时器（8）和触发器（9），各个所述水样瓶（6）的瓶盖（61）均通过各自的控制绳（62）连接至瓶盖控制器（7）处，所述触发器（9）对瓶盖控制器（7）处的控制绳（62）进行拉动令某一水样瓶（6）的瓶盖（61）开启，所述计时器（8）在每经过一预定时间后反馈信号令触发器（9）结束前一控制绳（62）的拉动，开始拉动后一控制绳（62）；

所述水样瓶（6）在采样架（2）的外周均匀设置30个，令相邻水样瓶（6）之间间隔12度；30个所述水样瓶（6）中的26个作为正式采样瓶体，剩余4个为装置正式采样前预留4小时调试时间，或作为备用采样瓶体；所述预定时间为1小时，且所述计时器（8）的最大计时时间为26-30小时；

已经沉入预定水深的水样瓶（6）通过设置瓶盖控制器（7）、计时器（8）和触发器（9）进行自行控制，计时器（8）对整体实验时间进行计时，在每经过一个小时，反馈给触发器（9）进行依次调整，即关闭上一水样瓶（6），开启下一水样瓶（6），在一个26小时的周期内完成水样的采集；

所述瓶盖控制器（7）包括安装架（71）和可旋转设置于安装架（71）上的若干安装轴（72），所述若干安装轴（72）在安装架（71）上呈圆周方向均匀排列，且若干安装轴（72）的数量和位置与水样瓶（6）的数量和位置一一对应，所述若干安装轴（72）一一对应连接各自的控制绳（62）；所述触发器（9）包括相互联动的驱动件（91）和传动件（92），所述传动件（92）用于卡于安装轴（72）处进行带动，所述驱动件（91）在带动传动件（92）运动时驱动安装轴（72）旋转令控制绳（62）卷绕于安装轴（72）上，对控制绳（62）起到拉动的效果，把瓶盖（61）稳定的拉开并定位；触发器（9）反向动作时放松控制绳（62）令对应水样瓶（6）完成封闭；

所述触发器（9）还包括摆臂（93）以及驱动摆臂（93）旋转的第二电机（94），所述摆臂（93）的远端设置驱动缸（95），所述驱动缸（95）的驱动轴上设置驱动件（91）并带动驱动件（91）和传动件（92）进行位移，所述驱动件（91）为第一电机，所述第一电机的电机轴上设置传动件（92），所述传动件（92）具有与安装轴（72）相配合的传动孔，传动件（92）通过驱动缸（95）的伸出和收回调整位置，驱动缸（95）伸出时令传动件（92）到达对应的安装轴（72）处，驱动缸（95）收回时令传动件（92）脱离对应的安装轴（72），当驱动缸（95）驱动传动孔位移至套设在安装轴（72）上时令两者配合联动；所述计时器（8）在每经过一预定时间后反馈信号令触发器（9）整体复位脱离对应的安装轴（72），之后令第二电机（94）驱动摆臂（93）旋转12度，使传动孔对应下一安装轴（72）；

所述安装轴（72）设置为直径外小内大的锥形，令传动孔套设在安装轴（72）上时被大直径处卡住进行相互限位。

2.根据权利要求1所述的一种潮周期内自动水文采水装置，其特征在于：每个所述水样瓶（6）的上下两个瓶盖（61）均通过铰链可翻转的设置于开口处，且两个瓶盖（61）之间连接弹性绳（63），当两个瓶盖（61）上的控制绳（62）未受触发器（9）拉动时，所述弹性绳（63）的弹力驱动两个瓶盖（61）盖合在开口。

3.根据权利要求1所述的一种潮周期内自动水文采水装置，其特征在于：所述浮子（1）上安装有AIS***。