一种水质自动分层采样系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水质自动分层采样系统，包括具有自主航行功能的无人艇以及安装在所述无人艇上的采样模块，所述采样模块包括吸取采样水的蠕动泵、采样水分配器、伺服卷管、单波束测深传感器、水深压力传感器、多个采样瓶、吸水管以及PLC控制系统；所述蠕动泵通过吸水管连接至采样水分配器，所述采样水分配器连接多个所述采样瓶；所述水深压力传感安装于伺服卷管上的缠绕线的一端并位于艇首，所述单波束测深传感器安装在艇底，所述单波束测深传感器、水深压力传感器以及蠕动泵、伺服卷管的伺服电机与所述PLC控制系统连接。本发明专利技术。

【技术实现步骤摘要】
一种水质自动分层采样系统
本专利技术属于水环境监测
，具体涉及一种水质自动分层采样系统。
技术介绍
水环境监测工作通常面临着巨大压力，常规人工监测耗费大量的额人力物力，特别是在薄冰条件下难以实现时域性全覆盖的监测效果。尽管无人化、智能化以及自动化已经成为水环境监测的未来的发展方向，但由于该技术涉及GPS定位技术、多参数水质监测技术及4G网络实时通讯技术的整合，整体研发难度较高，目前在国内乃至国际上较为成熟的市场化产品较少，当前的水环境监测依然是以人工断面采样监测或定点浮台监测占据主导，因此研发移动式河湖水质自动取样监测装置，具有巨大的应用前景和市场需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述的技术问题而提供一种水质自动分层采样系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种水质自动分层采样系统，包括具有自主航行功能的无人艇以及安装在所述无人艇上的采样模块，所述采样模块包括吸取采样水的蠕动泵、采样水分配器、伺服卷管、单波束测深传感器、水深压力传感器、多个采样瓶、吸水管以及PLC控制系统；所述蠕动泵通过吸水管连接至采样水分配器，所述采样水分配器连接多个所述采样瓶；所述水深压力传感安装于伺服卷管上的缠绕线的一端并位于艇首，所述单波束测深传感器安装在艇底，所述单波束测深传感器、水深压力传感器以及蠕动泵、伺服卷管的伺服电机与所述PLC控制系统连接。所述采样瓶为24个，每个的容积为5L。所述采样瓶的进水口分别安装有电磁阀，由所述PLC控制系统控制开启或关闭。本专利技术可根据不同深度的海域进行精确的分层采样，同时利用采样控制系统与无人艇的自主航行轨迹相结合，可以达到定点精确采样的目的，可以方便精确的确定采样点的经纬度信息、水深及水质采样的深度。附图说明图1是本专利技术的水质自动分层采样系统的结构示意图。具体实施方式下面，结合实例对本专利技术的实质性特点和优势作进一步的说明，但本专利技术并不局限于所列的实施例。如图1所示，一种水质自动分层采样系统，包括：具有自主航行功能的无人艇100，以及安装在所述无人艇上的采样模块，所述采样模块包括蠕动泵(未示出)、采样水分配器4、伺服卷管5、单波束测深传感器2、水深压力传感器6、多个采样瓶3、吸水管(未示出)以及PLC控制系统1；所述蠕动泵通过吸水管连接至采样水分配器，所述采样水分配器连接多个所述采样瓶；所述水深压力传感安装于伺服卷管上的卷管缠绕线7的一端并位于艇首，所述单波束测深传感器安装在艇底，所述单波束测深传感器、水深压力传感器以及蠕动泵、伺服卷管的伺服电机与所述PLC控制系统连接。当无人艇接收指令通过自主航行达到某个海域时，通过轨迹规划界面发出采样指令，单波速测深传感器发送采集的数据至PLC控制系统，PLC控制系统按照预设程序进行采样深度、采样点的设定并发出指令控制伺服卷管进行采样深度的调整，通过水深压力传感器进行采样深度的精确定位。具体的，所述伺服卷管通过伺服卷管架安装于艇仓中。其中，所述蠕动泵、采样水分配器、采样瓶以及PLC控制系统安装在艇仓中。所述PLC控制系统具有手动操作键，可有于手动控制采样功能以满足任意点、任意深度采样的要求。所述PLC控制系统通过采集单波束测深仪、水深压力传感器的变送信号进行水质采样程序的选择及采样深度的判定，同时将采样的信息发送至上位机进行显示，并接收上位机的采样深度指令，根据该采样深度指令进行水质采样；所述蠕动泵，可以满足取水面以下20m水深的要求，同时流量需要满足30S内取5L水流量要求，泵体材质采样非金属材质。所述采样瓶为24个，每个的容积为5L，用于水质的临时存储，所述采样瓶的进水口分别安装有电磁阀，由所述PLC控制系统控制开启或关闭。本专利技术中，所述采样水分配器，用于将蠕动泵取样的水按照PLC控制系统的控制分别分配至不同的采样瓶。所述单波束测深传感器，用于探测采样水域的深度，并将采样信号变送至PLC控制系统，由PLC控制系统根据其采样的水深信号进行水质采样程序的选定。所述水深压力传感器，用于判定水质采样的点的水深是否达到水质采样程序水深要求，以实现精确分层采样的控制。本专利技术中，所述吸水管采用橡胶吸水管，橡胶吸水管带有过滤器。本专利技术中，采样方式为定点分层精确采样。无人艇通过规划航线后达到采样点后通过单波速探测到采样点的水深参数后，通过PLC控制系统采集到水深参数后，根据上位机的采样深度指令后，选定与该采样深度指令一致的采样程序中的采样点数量及对应的采样水深等参数，同时控制伺服卷管动作。水深压力传感器实时变送采样深度，当到达采样程序中设定的水深参数时，蠕动泵按照既定程序开始采样作业。工作时，首先无人艇行驶到欲采样位置，伺服卷管的伺服电机正时针转动，将水深压力传感器下放，在下放到指定高度时水面水深压力传感器给PLC控制系统一个停止信号，伺服电机停止转动；然后仓内的隔膜泵开始吸水，吸水管的阀门打开，将吸水管中的水排回水中，根据采样位置的水深设置排水时间，吸水管的阀门关闭；然后指定的取样瓶的电磁阀打开，向取样瓶蓄水，蓄水完成后电磁阀关闭；最后伺服卷管的伺服电机逆时针转动，将水深压力传感器收回后伺服电机停止工作。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水质自动分层采样系统，其特征在于，包括具有自主航行功能的无人艇以及安装在所述无人艇上的采样模块，所述采样模块包括吸取采样水的蠕动泵、采样水分配器、伺服卷管、单波束测深传感器、水深压力传感器、多个采样瓶、吸水管以及PLC控制系统；所述蠕动泵通过吸水管连接至采样水分配器，所述采样水分配器连接多个所述采样瓶；所述水深压力传感安装于伺服卷管上的缠绕线的一端并位于艇首，所述单波束测深传感器安装在艇底，所述单波束测深传感器、水深压力传感器以及蠕动泵、伺服卷管的伺服电机与所述PLC控制系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种水质自动分层采样系统，其特征在于，包括具有自主航行功能的无人艇以及安装在所述无人艇上的采样模块，所述采样模块包括吸取采样水的蠕动泵、采样水分配器、伺服卷管、单波束测深传感器、水深压力传感器、多个采样瓶、吸水管以及PLC控制系统；所述蠕动泵通过吸水管连接至采样水分配器，所述采样水分配器连接多个所述采样瓶；所述水深压力传感安装于伺服卷管上的缠绕线的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶华林，
申请(专利权)人：天津汉海环保设备有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12