深水式水質測量取樣器的製作方法
2023-12-01 01:04:01
專利名稱：深水式水質測量取樣器的製作方法
技術領域：
本發明涉及環境水質監測、地下水水質觀測及地質礦業監測，具體地涉及一種深水式水質測量取樣器。
背景技術：
隨著水資源開發利用的強度和速度的加大和人們生態環境意識的日益增強，國內外對水環境問題逐漸重視，目前國內在環境保護及項目環境評價相關工作中均將水環境作為重點。作為水環境評價指標的水質要素是衡量水域破壞程度和飲用水是否健康的重要指標，準確的水質指標能為環保提供可靠的依據，其中水樣採集是一項重要的環節。它不是簡單的進行水樣收集，因為供分析的水樣要有代表性，能準確反映水質參數的濃度和指標[池靖等.環境水樣採集過程中的質量保證措施[J].環境監測管理與技術，2007,2:57~59]。影響水樣採集的因素有很多，如採樣點、採樣儀器、採樣體積、採樣方法乃至水樣的保存等，任何一個因素的變化都可能導致分析結果的改變[張敬東.水質監測不能輕視的一步-水樣採集[J].雲南環境科學,1996，6:59 60]。所以如何使採集的水樣真實準確地反映水質情況，是監測分析工作首先必須解決的問題。由於海洋、湖泊底層水體對於汙染物的吸附和釋放具有決定性影響[黃文典，李嘉等.含沙量對水體耗氧有機汙染物降解耗氧影響[J].人民長江,2005,4:55 57]。[李洪，李嘉等.泥沙的分形表面和分形吸附模型[J].水利學報，2003，3:14 17]。而汙染物在垂向水深的變化規律也是反映水體汙染情況的重要指標，因此定深進行水樣採集是環境監測的重要研究課題和技術難點。
我國擁有世界最多的水能資源，特別是西部地區水電開發的規模逐年擴大。修建電站便形成巨大的深水水庫，而由此便帶來諸多環境問題。其中，水庫的形成改變了原有河道的水溫分布規律，近庫底的深水層水溫較低且垂向水溫有明顯的變化，這對魚類等水生生物的繁殖生存及農作物的灌溉會產生非常嚴重的影響[鄧雲，李嘉等.水庫溫差異重流模型的研究[J].水利學報，2003，7:7 11]。同時，受水溫分層影響而導致的汙染物擴散規律的變化；近庫底底泥對汙染物釋放規律都是十分重要的研究課題；而由於汛期泥沙造成的水庫內含沙渾水的運動還會對水庫壽命產生重要影響[14]。因此針對上述水
3環境問題，必須在水庫成庫後對水體進行取樣分析研究溫度、含沙量及汙染物含量等指標。這也就需要對較深水體進行取樣觀測，傳統的取樣手段只能獲取表層水體，缺乏必要的簡便有效的手段進行深水水樣採集。
對於礦業和地質研究等需要進行深層地下水水樣採集工作，已有取樣儀器主要為國外研製的大型自動化取樣儀器，主要用於深海取樣的機器人型潛水機取樣器，通過隨行船支與潛水機由光纜連接進行遙控，潛水機下潛到待取深度時進行水樣的獲取。由於價格昂貴、操作原理複雜且運行維護成本費用高昂，不適於進行廣泛的推廣。我國在深水取樣領域內缺少自主研發的取樣設備，隨著西部山區水電、礦業等能源行業的發展，也為了滿足環境保護的迫切要求，就迫切需要一種造價合理、工作原理簡單的水樣採集儀器，這是本發明的目的所在，而本發明的實施也就具有了現實的應用意義。
發明內容
本發明的目的正是針對現有深水水樣採集在取樣方式，定位準確性，取樣體積和實地操作過程中所存在的缺陷以及實際的要求，提出一種深水式水質測量新型取樣器。該取樣器首先方便攜帶、儲存；現場組裝快速，能夠適應野外監測工作的需要；其次，能夠迅速準確地定位深度；能夠進行較準確定量取樣，能快速進行水下容器內的排氣和取樣；並取樣體積能夠滿足分析要求；且造價合理。
為實現本發明的目的，本發明由以下措施構成的技術方案來實現的。本發明的深水式水質測量取樣器，其特徵在於主要包括取樣瓶，外接電源，深度顯示儀，控制開關，電纜連接線，液位變送器及上聯動電動閥門和下聯動電動閥門；其中，取樣瓶中部採用方便拆卸的擰緊式固定環與電纜連接線底端鋼纜部分連接固定，上聯動電動閥門和下聯動電動閥門通過聯動電動閥門控制連接線併入電纜連接線再連接到控制開關，液位變送器通過電纜連接線與控制開關連接，控制開關由電纜連接線頂端電纜部分與深度顯示儀連接，深度顯示儀再與外接電源連接。
上述技術方案中，所述控制開關包括電源開關；液位變送器開關；以及上聯動電動閥門開關和下聯動電動閥門開關集成的控制開關。
上述技術方案中，為在待測水體底部流速較高的深水中取樣，在所述電纜連接線底端的附加掛點上可加掛鉛魚，或相關水質檢測探頭，或其他重物。上述技術方案中，所述取樣瓶瓶體上刻有體積刻度。上述技術方案中，所述液位變送器底端與取樣瓶底端位於同一平面。上述技術方案中，所述上聯動電動閥門和下聯動電動閥門分別設置在取樣瓶上方瓶口處和下方瓶口處。
本發明的工作原理是當取樣器放入水體中時，下面與取樣瓶底端位於同一平面的液位變送器的探頭探測到水體深度，其信號由液位變送器轉換為電信號，該電信號通過控制開關控制，並輸送到深度顯示儀顯示。
本發明是針對水域深層水體定位取樣的技術需求，設計出造價合理且較可靠地進行深水取樣作業的儀器設備，克服了採樣過程中由於難於定深、定量採樣的技術難點；採用新型的上下聯動防水電動閥門，解決了水下排氣難點；不僅提高了取樣效率和準確性，同時能減少人為因素帶來的測量誤差和不確定性，為水利、環保及礦業部門提供更便捷和更科學的採樣儀器。
本發明具有以下的優點及積極效果
1、 本發明的取樣器可以定深、定量、準確地進行深水取樣，最大限度的減少人為原因造成的誤差。
2、 本發明的取樣器為模塊化組成，可根據實地觀測需要加掛水質探頭或增設取樣瓶。
3、 本發明的取樣器方便攜帶、造價較低，且工作原理簡單。
4、 本發明的取樣器採用上下聯動電動閥門解決了現有深水取樣中排氣困難的技術難點，提高了深水取樣效率和準確性。
5、 本發明的取樣器實用性強，便於推廣應用。
圖1深水式水質測量取樣器結構示意圖2為圖1中上下聯動防水電動閥門聯動工作狀態示意圖，圖中，12聯動電動閥門閉合狀態立面圖，13聯動電動閥門開啟狀態立面圖；14聯動電動閥門閉合狀態剖面圖；15聯動電動閥門開啟狀態剖面圖。
圖中，1外接電源；2深度顯示儀；3控制開關；4電纜連接線；5上聯動電動閥門；6取樣瓶；7擰緊式固定環；8下聯動電動閥門；9聯動電動閥門控制連接線；10液位變送器；ll附加掛點。.
具體實施例方式
下面結合附圖並用具體實施例對本發明的原理和工作過程作進一步的說明，但本發明不僅限於實施例中所涉及到的內容。
圖l中，本發明的深水式水質測量取樣器，主要包括取樣瓶6，外接電源l，深度顯示儀2，控制開關3，電纜連接線4，液位變送器10及設置在取樣瓶上方口端和下方口端的上聯動電動閥門5和下聯動電動閥門8;取樣瓶6中部採用方便拆卸的擰緊式固定環7與電纜連接線4底端的鋼纜部分連接固定，上聯動電動閥門5和下聯動電動閥門8通過聯動電動閥門控制連接線9併入電纜連接線4再連接到控制開關3，液位變送器10通過電纜連接線與控制開關連接，控制開關由電纜連接線頂端電纜部分與深度顯示儀連接，深度顯示儀再與外接電源連接。液位變送器10底端與取樣瓶6底端應位於同一平面。電纜連接線4底端連接有附加掛點11，以便在水體底部流速較高的深水中取樣時，在附加掛點ll上加掛鉛魚，或相關水質檢測探頭，或其他重物。取樣瓶6與電纜連接線4底端的鋼纜部分連接採用金屬材質且方便拆卸的擰緊式固定環7。取樣瓶為透明工程材料製成，其上標有體積刻度。上下聯動電動閥門的開啟閉合通過與聯動電動閥門相連接的閥門控制連接線由操作人員在控制開關處發送信號完成。由於上下聯動電動閥門的工作機理，關閉及開啟閥門瞬間完成，且防漏效果好。實施例
本發明取樣器外接電源部分可根據野外觀測的時間及強度選擇交流或直流電源，通常採用蓄電池組(2塊 4塊)方便攜帶。
電纜連接線包括電纜及用於加固的鋼絲，如果待測水體深度超過300m可增加絞盤方便收取電纜連接線。待測水體底部流速較高可在連接線底端附加掛點加掛鉛魚或其他重物，或相關水質檢測探頭，本實例在附加掛點加掛鉛魚。
在實際操作中，按照圖l結構所示，將外接電源1與電纜連接線4連接好，深度顯示儀2與外接電源1和控制開關3連接，取樣瓶6上的擰緊式固定環7固定於電纜連接線4的鋼纜部分，鋼纜最終連接至控制開關3，深水取樣器組裝完畢。
液位變送器10採用國產的水深傳感器作探頭，250m測量範圍且精度在0.1m左右可以滿足測量要求，同時變送器通過電纜將水深同步反映到測量人員的深度顯示儀2處，不存在控制滯後時間。
本實施例針對的是平均水深為100m的水電站水庫水質檢測，在10km的回水範圍內取20個測點，取50m水深水樣，由於水體不含強腐蝕性，取樣瓶6的材質為透明工程塑料。
在水庫檢測過程中採用快艇作為交通工具，外接電源1採用2塊組蓄電池，電纜連接線4採用200m長度，電纜連接線底端附加掛點11加掛5kg重的鉛魚。將電源1與電纜連接線4連接好，安裝液位變送器10和深度顯示儀2及控制開關3於電纜連接線4的電纜部分，液位變送器底端與取樣瓶6底端位於同一平面，並用擰緊式固定環7固定於電纜連接線4的鋼纜部分。上聯動電動閥門5及下聯動電動閥門8通過電動閥門控制連接線9併入電纜連接線4的電纜部分並最終連接至控制開關3。
深水水樣取樣作業時，待快艇駛入水庫待測點時，降低船速並儘量保持在同一位置。將取樣瓶6，液位變送器10和電纜連接線4緩慢放入水中，打開電源1和深度顯示儀2，液位變送器探頭受到壓力將水深值反饋到深度顯示儀2中，待深度顯示儀顯示到某次取樣的深度接近50m時，放慢投放電纜連接線的速度，待剛好顯示50m深時，打開控制開關3中的上下聯動電動閥門開關，使得上聯動電動閥門5及下聯動電動閥門8同時開啟，經過20s的時間後，關閉上下聯動電動閥門開關並緩慢上提取樣器。待取回取樣瓶主體後即可得到深水取水樣體，至此完成一次深水水樣獲取的過程。
權利要求
1. 一種深水式水質測量取樣器，其特徵在於包括取樣瓶(6)，外接電源(1)，深度顯示儀(2)，控制開關(3)，電纜連接線(4)，液位變送器(10)及上聯動電動閥門(5)和下聯動電動閥門(8)；其中，取樣瓶中部採用方便拆卸的擰緊式固定環(7)與電纜連接線(4)底端鋼纜部分連接固定，上聯動電動閥門(5)和下聯動電動閥門(8)通過聯動電動閥門控制連接線(9)併入電纜連接線(4)再連接到控制開關(3)，液位變送器通過電纜連接線與控制開關連接，控制開關由電纜連接線頂端電纜部分與深度顯示儀連接，深度顯示儀再與外接電源連接。
2. 根據權利要求l所述的深水式水質測量取樣器，其特徵在於所述控制開關(3)包括電源開關；液位變送器開關；以及上聯動電動閥門開關和下聯動電動閥門開關集成的控制開關。
3. 根據權利要求l所述的深水式水質測量取樣器，其特徵在於在電纜連接線(4)底端的附加掛點(11)上可加掛鉛魚，或相關水質檢測探頭，或其他重物。
4. 根據權利要求l所述的深水式水質測量取樣器，其特徵在於所述取樣瓶(6)瓶體上刻有體積刻度。
5. 根據權利要求1或4所述的深水式水質測量取樣器，其特徵在於所述液位變送器(10)底端與取樣瓶(6)底端位於同一平面。
6. 根據權利要求1或4所述的深水式水質測量取樣器，其特徵在於所述上聯動電動閥門(5)和下聯動電動閥門(8)分別設置在取樣瓶(6)上方瓶口處和下方瓶口處。
全文摘要
本發明涉及一種深水式水質測量取樣器。該取樣器包括取樣瓶，電源，顯示儀，控制開關，電纜連接線，液位變送器及上下聯動閥門；取樣瓶用固定環與電纜連接線底端鋼纜部分連接固定，電纜線頂端電纜部分與控制開關，顯示儀及電源連接，電纜線底端連接的液位變送器將取樣瓶中深水的信號轉換為電信號，電信號通過控制開關輸送到顯示儀顯示，上下聯動閥門通過聯動閥門控制線併入電纜線再連接到控制開關。本發明上下聯動閥門的設置解決了現有深水取樣中排氣困難的技術難點；因上下聯動閥門的工作機理，關閉及開啟閥門在瞬間完成，防漏效果好；從而提高了深水取樣效率和準確性，且實用性強，便於推廣應用。
文檔編號G01N1/10GK101464227SQ20081014812
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者安瑞冬, 易文敏, 嘉 李, 然 李, 李克鋒, 雲 鄧 申請人:四川大學