菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器及其方法技术

本发明专利技术公开了一种菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器及其方法。该采样器初期径流收集启动装置由两个雨水感应器、一个液位控制台组成；暴雨期间不同时段的径流水质情况通过核心电路控制单元控制采样间隔时间，定时启动关闭时间及液位感应器高度，以适应暴雨期间不连续降雨情况的采样；取样槽中间设置硅胶管滞留废液槽，各时段样品不受上一时段样品影响，水样采集更为准确，能更加精确监测到径流水质受暴雨影响的时间过程。该装置自动化程度高，可以实现对一次降雨过程菜地雨水径流的自动分阶段，间歇性连续采样。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境监测
，具体涉及一种菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器及其方法。
技术介绍
降雨过后，在蔬菜地形成的径流会带走土壤中的部分氮磷等元素，汇集到河流后造成水污染。因而，我们必须要弄清楚菜地的施肥情况以及暴雨过程对径流水质的影响。当前市场上，涉及到这种菜地径流样采集的装置也在不断发展，如申请号为201110254031.6，名称为用于径流水的顺序采样器，公开号为102419270A的专利，可根据用户预定的时间间隔借助控制器控制电致动器单元的操作时间自动且简单地收集相对于时间分割的径流水样品，降雨后，雨水感应器感应到雨水便开始样品的采集，其实对于采集径流水样的话，并不是一下雨就开始采集水样，而是要等土壤湿润并饱和后形成径流才能开始采集；申请号为201010101367.4，名称为一种城市降雨径流自动采样器，公开号为101762409A的专利中，雨水收集到集水漏斗作为之后要采集的径流水样对于菜地径流来说显然不适合，其并未与地表接触形成径流；申请号为201510007735.1，名称为一种轮式地表径流采样装置，公开号为104596800A的专利，提出一种轮式地表径流采样装置，采用轮胎毛细现象以及转动离心力，结合导流器及数控收集器，有效地对极浅地表径流进行收集。这种轮式地表径流采样在菜地中不利于固定采样，并且采样时间段得不到很好地控制；申请号为201510502913.8，名称为一种自动雨水径流收集器，公开号为105136519A的专利，降雨时雨滴降落在雨水传感器的接受面板上时，电路控制模块的单片机判断为有足够雨强的雨水滴落，来控制之后径流水样的采集，并且可以多点同时采样，但是没有分阶段的连续采样，不方便研究该菜地点位径流水样的时间变化情况；申请号为201310630924.5，名称为一种降雨触发式径流自动采样器及其方法，公开号为103698159A的专利，通过降雨触发装置来控制整个采样器启动，在降雨量达到设定值时，PLC控制器可按事先设定步骤和时间间隔依次启动步进电机、水泵和蠕动泵等采集不同时段、不同点位的径流水样品并分配至相应的采样瓶中保存，放在需要采样的河道附近，暴雨期间能自动完成在无人值守的情况下的径流水样采集工作，但是对于菜地等旱地上的径流，暴雨期间雨时下时停，径流的有无也会随之改变，这种采样方式过于依懒雨水感应器，不能很好的处理这种情况，而且对于分时段来说前一段采样管中的径流样会影响下一时间段的径流水样。研究蔬菜地等旱地径流流失规律，需要分阶段、间歇性定时采集初期雨水在菜地形成的径流样品及后期雨水在菜地形成的径流样品。人为采集的话工作量太大，过于繁琐，上述的自动径流采样器，均达不到本研究要求。故此开发一种分阶段，间隙性，并且各时间段径流样互不影响的菜地径流自动采样装置势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器。本专利技术所采用的具体技术方案如下:菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，包括第一雨水感应器、液位控制台、液位控制台盖、雨水拦截台、液位控制孔、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、取样槽、转盘、步进电机、核心电路控制单元、硅胶管、采样器外壳和硅胶管滞留液槽，采样器外壳顶部设有第一雨水感应器和液位控制台，液位控制台顶部设置呈凹字型的敞口集水槽，集水槽上方设有液位控制台盖，集水槽侧壁上开设有液位控制孔，液位控制台盖由直流电机驱动旋转；所述的液位控制孔下方设有第二雨水感应器，用于感应液位控制孔溢流出的水；第二雨水感应器顶部设置雨水拦截台；采样器外壳内设有转盘，转盘上方放置若干个呈环状设置且交错排列的取样槽和硅胶管滞留液槽，转盘由步进电机驱动旋转；取样槽和硅胶管滞留液槽中均插有取样管，取样管上方固定有硅胶管以及用于探测取样管中液位的液位感应器，硅胶管由蠕动泵提供抽水动力；转盘旋转过程中，所述的取样管逐个切换至硅胶管的出液口下方；所述的第一雨水感应器、液位控制台、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器和步进电机均与核心电路控制单元相连，进行联动控制。本专利技术菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器主要通过两个雨水感应器、一个液位控制台启动初期径流收集装置。产生径流的时间与降雨发生时间并不一致。降雨发生时，雨水首先润湿地表，土壤达到饱和含水率后，开始下渗和形成径流，因此形成径流所需时间与下雨时间是不一致的，其主要与降雨量以及土壤的干裂程度有关。比如一般流域中降雨量达3mm时菜地一般出现径流。采样器顶部雨水感应器接受信号，打开雨水液位控制台盖，当降雨量达3mm时(也可根据区域情况可以适当调整)，液位控制台中的雨水从旁侧小孔流入第二个雨水感应器，接收信号，蠕动泵、液位感应器、步进电机、转盘开始工作。核心电路控制单元是整个自动连续分阶段采样的控制中心，由PLC及其它线路元件组成。仪器主要控制过程如下：开始下雨时，第一雨水感应器感应到雨水，并向核心电路控制单元发出信号，核心电路控制单元处理后并向直流电机发出命令，使其控制液位控制台盖打开；液位控制台收集雨水，等到雨水漫过液位控制孔后，雨水流向第二雨水感应器，液位控制孔上面有一雨水拦截台，避免雨水直接打进孔中，第二雨水感应器同样给核心电路控制单元发出信号，核心电路控制单元处理后给蠕动泵、液位感应器、和步进电机各自一个启动命令并控制液位控制台盖复位；蠕动泵、、液位感应器和步进电机开始工作，液位控制台盖复位；取样硅胶管便开始吸取菜地径流中的水样。作为优选，所述的液位控制台盖顶部倾斜设置，呈排水坡度。作为优选，所述的液位控制孔高度设置为开始采样的降雨高度。作为优选，所述的硅胶管的另一端穿过设置于采样器外壳底部的硅胶管孔后，置于待采集水样处。作为优选，所述的液位控制集水槽底部台设有可控制开闭的液位控制台排水孔。作为优选，所述的液位控制台盖在旋转过程中，可完全打开和关闭集水槽开口。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述采样器进行采样的方法，该方法的实现步骤如下：首先将该采样器置于菜地，硅胶管的进水口置于待采集水样处；利用第一雨水感应器感应降雨，当感应到降雨发生时，向核心电路控制单元发出信号，由核心电路控制单元向直流电机发出指令以控制液位控制台台盖旋转，并完全打开集水槽开口；利用集水槽收集雨水，雨水漫过液位控制孔后，流向第二雨水感应器；雨水感应器感应到溢流出的雨水后，向核心电路控制单元发出信号，由核心电路控制单元控制液位控制台盖复位至完全关闭集水槽开口；同时，核心电路控制单元启动蠕动泵、液位感应器和步进电机开始工作，转盘转动至初始位置使硅胶管滞留液槽位于硅胶管出液口下方，启动蠕动泵，硅胶管开始吸取菜地径流中的水样并将其注入出液口下方的取样管中，排出硅胶管中残留的水样；然后再次启动步进电机，使转盘转动，切换下一顺位的取样槽至硅胶管出液口下方，启动蠕动泵进行注液，注液过程中当取样管中的液位高度达到预设高度时，停止注液；并在预设间隔时间后，再次转动转盘，切换下一顺位的硅胶管滞留液槽位于硅胶管出液口下方，再次启动蠕动泵，排出硅胶管中残留的水样；然后再次切换下一顺位的取样槽至硅胶管出液口下方，采集水样；不断重复上述步骤，直至转盘转动完一圈或采样器收到关闭命令，则停止各部件的工作，采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，其特征在于，包括第一雨水感应器、液位控制台、液位控制台盖、雨水拦截台、液位控制孔、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、取样槽、转盘、步进电机、核心电路控制单元、硅胶管、采样器外壳和硅胶管滞留液槽，采样器外壳顶部设有第一雨水感应器和液位控制台，液位控制台顶部设置呈凹字型的敞口集水槽，集水槽上方设有液位控制台盖，集水槽侧壁上开设有液位控制孔，液位控制台盖由直流电机驱动旋转；所述的液位控制孔下方设有第二雨水感应器，用于感应液位控制孔溢流出的水；第二雨水感应器顶部设置雨水拦截台；采样器外壳内设有转盘，转盘上方放置若干个呈环状设置且交错排列的取样槽和硅胶管滞留液槽，转盘由步进电机驱动旋转；取样槽和硅胶管滞留液槽中均插有取样管，取样管上方固定有硅胶管以及用于探测取样管中液位的液位感应器，硅胶管由蠕动泵提供抽水动力；转盘旋转过程中，所述的取样管逐个切换至硅胶管的出液口下方；所述的第一雨水感应器、液位控制台、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器和步进电机均与核心电路控制单元相连，进行联动控制。

【技术特征摘要】
1.一种菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，其特征在于，包括第一雨水感应器、液位控制台、液位控制台盖、雨水拦截台、液位控制孔、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、取样槽、转盘、步进电机、核心电路控制单元、硅胶管、采样器外壳和硅胶管滞留液槽，采样器外壳顶部设有第一雨水感应器和液位控制台，液位控制台顶部设置呈凹字型的敞口集水槽，集水槽上方设有液位控制台盖，集水槽侧壁上开设有液位控制孔，液位控制台盖由直流电机驱动旋转；所述的液位控制孔下方设有第二雨水感应器，用于感应液位控制孔溢流出的水；第二雨水感应器顶部设置雨水拦截台；采样器外壳内设有转盘，转盘上方放置若干个呈环状设置且交错排列的取样槽和硅胶管滞留液槽，转盘由步进电机驱动旋转；取样槽和硅胶管滞留液槽中均插有取样管，取样管上方固定有硅胶管以及用于探测取样管中液位的液位感应器，硅胶管由蠕动泵提供抽水动力；转盘旋转过程中，所述的取样管逐个切换至硅胶管的出液口下方；所述的第一雨水感应器、液位控制台、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器和步进电机均与核心电路控制单元相连，进行联动控制。2.如权利要求1所述的菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，其特征在于，所述的液位控制台盖顶部倾斜设置，呈排水坡度。3.如权利要求1所述的菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，其特征在于，所述的液位控制孔设置为开始采样的降雨高度。4.如权利要求1所述的菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，其特征在于，所述的硅胶管的另一端穿过设置于采样器外壳底部的硅胶管孔后，置于待采集水样处。5.如权利要求1所述的菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，其特征在于，所述的液位控制集水槽底部台设有可控制开闭的液位控制台排水孔。6.如权利要求1所述的菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，其特征在于，所述的液位控制台盖在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林琦，陈乾，戴震班，张富强，楼莉萍，田光明，梁新强，杨京平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33