CN214585341U - 一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，包括淋溶水样收集组件、采集组件和分析组件；淋溶水样收集组件包括储水筒和定位杆，储水筒内设有液位传感器，侧壁上均设有进水槽，定位杆设在储水筒侧面，采集组件包括采集箱、旋转架、采样管和步进电机，旋转架转动卡接在采集箱内部，旋转架上设有采样瓶，采样管设在采集箱内部，且与储水筒导通，分析组件与采样瓶连接；本实用新型结构设计合理，能够实现不同深度水样的连续采集与分析，适宜大量推广。

Description

一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，具体涉及一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置。

背景技术

随着高投入高产出的集约化农业的发展，农业面源污染对环境的影响日益突出，农业面源污染问题已成为影响土壤和水体污染、威胁农产品质量安全以及阻碍农业可持续发展的首要问题。由于缺乏科学的农业管理，在农业生产中，化肥、农药和水资源使用量高而利用率低，土壤资源流失和污染严重，导致农业资源浪费和退化严重。

而地下淋溶是面源污染、水土流失、养分流失、污染物和养分在土壤中迁移等过程的引发者和主要载体，是指地下水通过溶解、水化、水解、碳酸化等作用，使土壤表层中的部分成分进入水中并随水分被带走的过程；研究表明，施入土壤中的肥料约30-50％经土壤淋失进入地下水，对生态环境造成威胁。因此，农业面源污染地下淋溶研究是土壤养分流失途径、面源污染防治的重要基础，近些年，国内外做过很多关于降雨过程与地下水体流量的响应关系研究，地下水淋溶液采集是地下水源污染治理的首要任务。

但是现有技术中，虽然已经公开了多种淋溶水样采集、分析装置，但是，大多数装置都是将淋溶水样采集和分析工作分开来进行的，使得地下水淋溶液的采集和分析工作较为繁琐，增加了工作难度；另一方面，现有的装置在使用过程中稳定性较差，导致分析结果不够准确。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供了一种能够实现连续采样的用于地下水淋溶液的采集及分析装置。

本实用新型的技术方案为：一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，包括包括淋溶水样收集组件、采集组件和分析组件；淋溶水样收集组件包括储水筒和定位杆，储水筒内部从上至下依次设置有第一腔体、第二腔体和第三腔体，第一腔体、第二腔体和第三腔体内部均设置有液位传感器，侧壁上均设置有进水槽，进水槽上设置有滤网；定位杆设置有两个，两个定位杆分别通过安装块固定设置在储水筒两侧，两个定位杆底部均设置有尖端；

采集组件包括采集箱、旋转架、采样管和步进电机；采集箱包括底座和防护罩，底座上端设置有废液筒，防护罩活动设置在底座上端，旋转架包括空心管和第一安装盘，空心管设置在防护罩内部，且上端与防护罩内顶部转动卡接，下端与废液筒转动卡接且导通；第一安装盘设置有3个，3个第一安装盘从上之下均匀套设在空心管上，各个第一安装盘上均匀分布有3-5个采样瓶，各个采样瓶底部均通过导管与空心管导通，导管上设置有第一电磁阀，各个第一安装盘边沿处均设置有齿圈；采样管设置有3组，3组采样管均水平设置在防护罩内部，且与各个第一安装盘位置对应，各个采样管分别通过软管与第一腔体、第二腔体和第三腔体连接，连接处分别设置有第二电磁阀和蠕动泵；步进电机的数量与第一安装盘对应一致，各个步进电机分别设置在防护罩的内壁上，且分别通过齿轮与第一安装盘上的齿圈啮合连接；

分析组件包括水质监测仪、控制器和电脑主机，水质监测仪的监测探头数量与采样瓶对应一致，且分别设置在各个采样瓶内部，并与水质监测仪无线连接，控制器分别与水质监测仪、电脑主机、第一电磁阀、第二电磁阀和蠕动泵电性连接。

进一步地，储水筒底端设置有取样钻头，顶部转动卡接有第二安装盘，第二安装盘顶部设置有取样电机，取样电机的输出轴贯穿第二安装盘后与储水筒底部连接；当取样地位于质地检验的砂岩区域时，利用取样电机和取样钻头有助于储水筒顺利进入地下，便于采样工作的顺利进行。

进一步地，第二安装盘外部转动卡接有旋转套，定位杆通过安装块与旋转套连接，通过设置旋转套，便于在定位杆固定情况下对储水筒的方向进行调节，从而便于地下水淋溶液通过进水槽进入储水筒中。

进一步地，防护罩与采样管相对的一侧设置有清洗管，清洗管与采样管对称设置，各个清洗管上分别设置有第三电磁阀，且均通过总管与外部清洗液连接，利用清洗管对使用后的采样瓶进行清洗，避免采样瓶上残留的污染物对下一次采集的淋溶水样监测分析结果产生影响，从而提高地下水淋溶液分析结果的准确性。

进一步地，储水筒上设置有维护组件，维护组件包括微型驱动电机、连接转轴、装置盒和清理刷板，微型驱动电机设置有两个，两个微型驱动电机分别设置在第二安装盘底部，装置盒和清理刷板分别设置有3组，各组装置盒分别活动套设储水筒外壁上，且分别与第一腔体、第二腔体和第三腔***置对应，各个清理刷板分别转动卡接在各个装置盒内部，且与滤网位置对应，清理刷板底部套设有齿盘，连接转轴设置有两个，两个连接转轴分别竖直设置在第二安装盘内部两侧，且依次贯穿各个装置盒，连接转轴与各个装置盒连接处均设置有驱动齿轮，驱动齿轮与齿盘啮合连接，两个微型驱动电机分别通过皮带为两个连接转轴提供动力，通过设置维护组件，通过控制器控制微型驱动电机启动，带动两个连接转轴转动，利用连接转轴上的驱动齿轮带动清理刷板转动，对第一腔体、第二腔体和第三腔体上对应滤网的表面进行清理维护，以保障淋溶水样采集工作的连续进行。

进一步地，采样瓶上端设置有集液斗，采样瓶与第一安装盘之间螺纹连接，定位杆上设置有刻度标识，通过设置集液斗，便于淋溶水样和清洗液顺利进入采样瓶中，螺纹连接的采样瓶便于更换。

进一步地，淋溶水样收集组件上设置有ABS材质的防护涂层，通过设置防护土壤，避免淋溶水样收集组件长期埋设于地下而腐蚀损坏，提高装置的使用可靠性。

本实用新型的工作原理为：使用时，将装置各用电设备分别与外部电源连接，通过取样电机带动取样钻头转动，使储水筒进入地下，并通过定位杆将其进行固定；通过第一腔体、第二腔体和第三腔体上的进水槽分别收集不同深度的淋溶水样，当第一腔体、第二腔体和第三腔体内各自对应的液位传感器感测到淋溶水样到达设定液位时，控制器控制对应的第二电磁阀和蠕动泵开启，淋溶水样通过对应的采样管进入采样瓶中，利用采样瓶中设定的水质监测仪的监测探头探测淋溶水样中污染物含量以及种类，并件监测结果反馈给电脑主机进行记录；当某一个第一安装盘上对应的采样瓶内水样监测完毕后，控制器控制第一电磁阀开启，将水样通过空心管释放至废液筒中，并控制步进电机带动第一安装盘旋转一定的角度，使第一安装盘上下一个采样瓶旋转至与采样管位置对应处，同时控制器控制第三电磁阀开启，通过清洗管对排除水样后的采样瓶进行清洗，并使清洗废液最终进入废液筒中；重复上述操作，实现不同深度淋溶水样的连续采集和分析；装置运行一定周期后，通过控制器控制微型驱动电机启动，带动两个连接转轴转动，利用连接转轴上的驱动齿轮带动清理刷板转动，对第一腔体、第二腔体和第三腔体上对应滤网的表面进行清理维护，以保障淋溶水样采集工作的连续进行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构设计合理，通过在储水内设置三个腔体，能够实现同时采集不同深度的地下水样品，提高了采样数据可靠性和多样性，为地下水污染治理提供可靠的理论依据；通过设置三组结构相同的采样瓶，能够对不同深度的淋溶水样进行单独的采集和分析，通过步进电机进行采样瓶的切换，使得本装置能够实现连续采样，本实用新型可自动化运行程度高，极大的简化了淋溶水样采集分析工作，降低了工作强度，提高了工作效率；通过设置定位杆对储水筒进行固定，避免了储水筒长期放置在土壤中而产生位置偏移，确保地下水淋溶液能够进入储水筒中，从而提高了装置的可靠性，通过设置维护组件，利用微型驱动电机启动带动两个连接转轴转动，利用连接转轴上的驱动齿轮带动清理刷板转动，对第一腔体、第二腔体和第三腔体上对应滤网的表面进行清理维护，以保障淋溶水样采集工作的连续进行。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的旋转架与防护罩的连接示意图；

图3是本实用新型的维护组件与储水筒的连接示意图；

图4是本实用新型图3中A处的放大示意图；

图5是本实用新型的清理刷板与储水筒的连接示意图；

图6是本实用新型的微型驱动电机与第二安装盘的连接示意图；

其中，1-淋溶水样收集组件、10-储水筒、100-第一腔体、101-第二腔体、102-第三腔体、103-液位传感器、104-进水槽、1040-滤网、107-取样钻头、108- 第二安装盘、1080-旋转套、109-取样电机、11-定位杆、110-安装块、111-尖端、 2-采集组件、20-采集箱、200-底座、201-防护罩、202-废液筒、21-旋转架、210- 空心管、211-第一安装盘、212-采样瓶、2120-第一电磁阀、2121-集液斗、22- 采样管、220-第二电磁阀、221-蠕动泵、23-步进电机、24-清洗管、240-第三电磁阀、241-总管、3-分析组件、30-水质监测仪、31-控制器、32-电脑主机、4- 维护组件、40-微型驱动电机、41-连接转轴、410-驱动齿轮、42-装置盒、43- 清理刷板、430-齿盘。

具体实施方式

实施例：如图1、2所示的一种地下水淋溶液采集及分析一体化装置，包括淋溶水样收集组件1、采集组件2和分析组件3；淋溶水样收集组件1上设置有 ABS材质的防护涂层，通过设置防护土壤，避免淋溶水样收集组件1长期埋设于地下而腐蚀损坏，提高装置的使用可靠性；淋溶水样收集组件1包括储水筒10 和定位杆11，储水筒10内部从上至下依次设置有第一腔体100、第二腔体101 和第三腔体102，第一腔体100、第二腔体101和第三腔体102内部均设置有液位传感器103，侧壁上均设置有进水槽104，进水槽104上设置有滤网1040；定位杆11设置有两个，两个定位杆11分别通过安装块110固定设置在储水筒10 两侧，两个定位杆11底部均设置有尖端111；定位杆11上设置有刻度标识，通过在定位杆11上设置刻度标识便于确认储水筒10进入地下的深度，从而便于确定淋溶水样采集深度；储水筒10底端设置有取样钻头107，顶部转动卡接有第二安装盘108，第二安装盘108顶部设置有取样电机109，取样电机109的输出轴贯穿第二安装盘108后与储水筒10底部连接；当取样地位于质地检验的砂岩区域时，利用取样电机109和取样钻头107有助于储水筒10顺利进入地下，便于采样工作的顺利进行；第二安装盘108外部转动卡接有旋转套1080，定位杆 11通过安装块110与旋转套1080连接，通过设置旋转套1080，便于在定位杆 11固定情况下对储水筒10的方向进行调节，从而便于地下水淋溶液通过进水槽 104进入储水筒10中；

如图1、4所示，采集组件2包括采集箱20、旋转架21、采样管22和步进电机23；采集箱20包括底座200和防护罩201，底座200上端设置有废液筒202，防护罩201活动设置在底座200上端，旋转架21包括空心管210和第一安装盘 211，空心管210设置在防护罩201内部，且上端与防护罩201内顶部转动卡接，下端与废液筒202转动卡接且导通；第一安装盘211设置有3个，3个第一安装盘211从上之下均匀套设在空心管210上，各个第一安装盘211上均匀分布有3 个采样瓶212，各个采样瓶212底部均通过导管与空心管210导通，导管上设置有第一电磁阀2120，采样瓶212上端设置有集液斗2121，采样瓶212与第一安装盘211之间螺纹连接，通过设置集液斗2121，便于淋溶水样和清洗液顺利进入采样瓶212中，螺纹连接的采样瓶212便于更换；各个第一安装盘211边沿处均设置有齿圈；采样管22设置有3组，3组采样管22均水平设置在防护罩201 内部，且与各个第一安装盘211位置对应，各个采样管22分别通过软管与第一腔体100、第二腔体101和第三腔体102连接，连接处分别设置有第二电磁阀220 和蠕动泵221；步进电机23的数量与第一安装盘211对应一致，各个步进电机 23分别设置在防护罩201的内壁上，且分别通过齿轮与第一安装盘211上的齿圈啮合连接；防护罩201与采样管22相对的一侧设置有清洗管24，清洗管24 与采样管22对称设置，各个清洗管24上分别设置有第三电磁阀240，且均通过总管241与外部清洗液连接，利用清洗管24对使用后的采样瓶212进行清洗，避免采样瓶212上残留的污染物对下一次采集的淋溶水样监测分析结果产生影响，从而提高地下水淋溶液分析结果的准确性；

如图1所示，分析组件3包括水质监测仪30、控制器31和电脑主机32，水质监测仪30的监测探头数量与采样瓶212对应一致，且分别设置在各个采样瓶 212内部，并与水质监测仪30无线连接，控制器31分别与水质监测仪30、电脑主机32、第一电磁阀2120、第二电磁阀220和蠕动泵221电性连接，水质监测仪30、控制器31、电脑主机32、第一电磁阀2120、第二电磁阀220和蠕动泵 221均为市售产品，且均由外部电源供电；

如图3、4、5、6所示，储水筒10上设置有维护组件4，维护组件4包括微型驱动电机40、连接转轴41、装置盒42和清理刷板43，微型驱动电机40设置有两个，两个微型驱动电机40分别设置在第二安装盘108底部，装置盒42和清理刷板43分别设置有3组，各组装置盒42分别转动卡接在储水筒10的外壁上，且分别与第一腔体100、第二腔体101和第三腔体102位置对应，各个清理刷板 43分别转动卡接在各个装置盒42内部，且与滤网1040位置对应，清理刷板43 底部套设有齿盘430，连接转轴41设置有两个，两个连接转轴41分别竖直设置在第二安装盘108内部两侧，且依次贯穿各个装置盒42，连接转轴41与各个装置盒42连接处均设置有驱动齿轮410，驱动齿轮410与齿盘430啮合连接，两个微型驱动电机40分别通过皮带为两个连接转轴41提供动力，通过设置维护组件4，通过控制器31控制微型驱动电机40启动，带动两个连接转轴41转动，利用连接转轴41上的驱动齿轮410带动清理刷板43转动，对第一腔体100、第二腔体101和第三腔体102上对应滤网1040的表面进行清理维护，以保障淋溶水样采集工作的连续进行。

使用时，将装置各用电设备分别与外部电源连接，通过取样电机109带动取样钻头107转动，使储水筒10进入地下，并通过定位杆11将其进行固定；通过第一腔体100、第二腔体101和第三腔体102上的进水槽104分别收集不同深度的淋溶水样，当第一腔体100、第二腔体101和第三腔体102内各自对应的液位传感器103感测到淋溶水样到达设定液位时，控制器31控制对应的第二电磁阀 220和蠕动泵221开启，淋溶水样通过对应的采样管22进入采样瓶212中，利用采样瓶212中设定的水质监测仪30的监测探头探测淋溶水样中污染物含量以及种类，并件监测结果反馈给电脑主机32进行记录；当某一个第一安装盘211 上对应的采样瓶212内水样监测完毕后，控制器31控制第一电磁阀2120开启，将水样通过空心管210释放至废液筒202中，并控制步进电机23带动第一安装盘211旋转一定的角度，使第一安装盘211上下一个采样瓶212旋转至与采样管 22位置对应处，同时控制器31控制第三电磁阀240开启，通过清洗管24对排除水样后的采样瓶212进行清洗，并使清洗废液最终进入废液筒202中；重复步骤S2的操作，实现不同深度淋溶水样的连续采集和分析；装置运行一定周期后，通过控制器31控制微型驱动电机40启动，带动两个连接转轴41转动，利用连接转轴41上的驱动齿轮410带动清理刷板43转动，对第一腔体100、第二腔体 101和第三腔体102上对应滤网1040的表面进行清理维护，以保障淋溶水样采集工作的连续进行。

Claims (8)

1.一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，其特征在于，包括淋溶水样收集组件(1)、采集组件(2)和分析组件(3)；所述淋溶水样收集组件(1)包括储水筒(10)和定位杆(11)，所述储水筒(10)内部从上至下依次设置有第一腔体(100)、第二腔体(101)和第三腔体(102)，所述第一腔体(100)、第二腔体(101)和第三腔体(102)内部均设置有液位传感器(103)，侧壁上均设置有进水槽(104)，所述进水槽(104)上设置有滤网(1040)；所述定位杆(11)设置有两个，两个定位杆(11)分别通过安装块(110)固定设置在储水筒(10)，两个定位杆(11)底部均设置有尖端(111)；

所述采集组件(2)包括采集箱(20)、旋转架(21)、采样管(22)和步进电机(23)；所述采集箱(20)包括底座(200)和防护罩(201)，所述底座(200)上端设置有废液筒(202)，所述防护罩(201)活动设置在底座(200)上端，所述旋转架(21)包括空心管(210)和第一安装盘(211)，所述空心管(210)设置在防护罩(201)内部，且上端与防护罩(201)内顶部转动卡接，下端与废液筒(202)转动卡接且导通；所述第一安装盘(211)设置有3个，3个第一安装盘(211)从上之下均匀套设在空心管(210)上，各个第一安装盘(211)上均匀分布有3-5个采样瓶(212)，各个所述采样瓶(212)底部均通过导管与空心管(210)导通，所述导管上设置有第一电磁阀(2120)，各个第一安装盘(211)边沿处均设置有齿圈；所述采样管(22)设置有3组，3组采样管(22)均水平设置在防护罩(201)内部，且与各个第一安装盘(211)位置对应，各个采样管(22)分别通过软管与第一腔体(100)、第二腔体(101)和第三腔体(102)连接，连接处分别设置有第二电磁阀(220)和蠕动泵(221)；所述步进电机(23)的数量与第一安装盘(211)对应一致，各个步进电机(23)分别设置在防护罩(201)的内壁上，且分别通过齿轮与第一安装盘(211)上的齿圈啮合连接；

所述分析组件(3)包括水质监测仪(30)、控制器(31)和电脑主机(32)，所述水质监测仪(30)的监测探头数量与采样瓶(212)对应一致，且分别设置在各个采样瓶(212)内部，并与水质监测仪(30)无线连接，所述控制器(31)分别与水质监测仪(30)、电脑主机(32)、第一电磁阀(2120)、第二电磁阀(220)和蠕动泵(221)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，其特征在于，所述储水筒(10)底端设置有取样钻头(107)，顶部转动卡接有第二安装盘(108)，所述第二安装盘(108)顶部设置有取样电机(109)，所述取样电机(109)的输出轴贯穿第二安装盘(108)后与储水筒(10)底部连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，其特征在于，所述第二安装盘(108)外部转动卡接有旋转套(1080)，所述定位杆(11)通过安装块(110)与旋转套(1080)连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，其特征在于，所述防护罩(201)与采样管(22)相对的一侧设置有清洗管(24)，所述清洗管(24)与采样管(22)对称设置，各个清洗管(24)上分别设置有第三电磁阀(240)，且均通过总管(241)与外部清洗液连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，其特征在于，所述储水筒(10)上设置有维护组件(4)，所述维护组件(4)包括微型驱动电机(40)、连接转轴(41)、装置盒(42)和清理刷板(43)，所述微型驱动电机(40)设置有两个，两个微型驱动电机(40)分别设置在第二安装盘(108)底部，所述装置盒(42)和清理刷板(43)分别设置有3组，各组装置盒(42)分别活动套设储水筒(10)外壁上，且分别与第一腔体(100)、第二腔体(101)和第三腔体(102)位置对应，各个所述清理刷板(43)分别转动卡接在各个装置盒(42)内部，且与所述滤网(1040)位置对应，清理刷板(43)底部套设有齿盘(430)，所述连接转轴(41)设置有两个，两个连接转轴(41)分别竖直设置在第二安装盘(108)内部两侧，且依次贯穿各个装置盒(42)，连接转轴(41)与各个装置盒(42)连接处均设置有驱动齿轮(410)，所述驱动齿轮(410)与齿盘(430)啮合连接，两个微型驱动电机(40)分别通过皮带为两个连接转轴(41)提供动力。

6.根据权利要求1所述的一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，其特征在于，所述采样瓶(212)上端设置有集液斗(2121)，采样瓶(212)与第一安装盘(211)之间螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，其特征在于，所述定位杆(11)上设置有刻度标识。

8.根据权利要求1所述的一种用于地下水淋溶液的采集及分析装置，其特征在于，所述淋溶水样收集组件(1)上设置有ABS材质的防护涂层。

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