湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，包括设置在水面上的工作面板、水下工作箱、操作组件、动力组件、测量组件和识别组件，操作组件设置在工作面板上，动力组件设置在工作面板和水下工作箱内，用于测量藻类含量的测量组件和测量藻种类的识别组件设置在水下工作箱内，操作组件控制动力组件、测量组件和识别组件，动力组件带动测量组件和识别组件运动，测量组件和识别组件将测得的数据反馈给操作组件。本发明专利技术装置通过磁絮凝与旋转沉降技术实现了对对湖库浅水域藻种群生物量的实时垂向测量，能准确、实时、连续地获取水域藻生物量和藻类种群组成及其比例，同时通过装置在水中的垂向移动测出藻在水中的垂向分布，为水体藻生物量的原位垂向测量开辟了新的途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水环境保护
，涉及湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置与方法。
技术介绍
内陆湖泊水库的水体较为封闭，容易出现营养化问题，从而导致浮游生物大量繁殖形成水华，破坏原有水体的生态平衡。准确高效监测藻类种群与生物量的变化，是有效防治湖库富营养化与水华的先决条件。传统量测技术主要依靠人工检测法，通过人为操作室内测量仪器以分析水体中藻类种群组成并估算其数目，存在强度大、效率低、出错率高、难以校验等缺点。随着监测技术的发展，陆续出现了一些更为准确快捷的室内测量分析替代技术，主要包括分光光度法、高效液相色谱法和荧光检测法等。但目前尚无一种成熟可靠的原位监测分析技术可用于湖库藻种群生物量一体化量测。现有技术中，分光光度法难以适应实时、现场、快速检测水体藻类生长情况；高效液相色谱法精密度和准确度较高，但所使用的设备昂贵，不能够被广泛应用于现场，更适宜科研目的的分析领域。荧光检测技术因其有灵敏度高，受干扰小及对藻类具有良好的鉴别性能等优点使其在藻类识别中受到重视；但在自然条件下，藻类受太阳光线激发产生叶绿素a的荧光弱信号易受到悬浮物质影响，较难准确获取。此外，藻类在水体中的垂向分布及变化对于藻类监测有着重要的意义，在特定气象与水文条件下优势种群的蓝藻群体在浅水水域动态分布对水华形成起着重要影响。常见的大范围藻类监测技术如遥感法，只能做到对表面水体中的藻类数量进行测量，不能直接用于实时监测水域藻类细胞垂向分布情况。综上所述，提供一种能够克服上述现有技术中的局限和缺陷，快速准确地实现藻生物量的实时垂向测量、同步识别藻类种群组成、兼具局部水域清除藻类的一体化技术，成为本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置与方法，此装置集藻类原位监测、种群识别和藻类清除的多功能一体化，为水华的预警和藻类的清除提供了一个快捷而有效的装置。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，包括设置在水面上的工作面板、水下工作箱、操作组件、动力组件、测量组件和识别组件；所述操作组件包括输入装置、启动芯片和通讯单元，输入装置和启动芯片分别安装在工作面板上，启动芯片分别与输入装置、通讯单元和动力组件连接，启动芯片根据输入装置内的设定信息对通讯单元和动力组件下达启动指令；所述通讯单元包含设置在工作面板上的第一无线通讯器、设置在水下工作箱的外箱体上方的防水罩内部的第二无线通讯器和单片机，第一无线通讯器和第二无线通讯器互相传递和接收信号，第二无线通讯器将信号传递给单片机的同时也接收单片机传递来的信号；所述动力组件包括设置在工作面板上的第一动力单元、设置在外箱体上部防水罩中的第二动力单元，第一动力单元通过钢丝绳和外箱体的上端中部连接，第一动力单元带动外箱体做竖直方向的运动，第二动力单元与第二转轴上端连接，单片机与第二动力单元连接，排水口处第二转轴的下端设有固定连接的导流叶片，第二动力单元接收单片机的启动信息后开启第二转轴转动，从而带动导流叶片旋转形成涡旋单向流，实现了水流从外箱体的进水口流入，流经测量单元后从排水口流出箱外；所述外箱体包括设置在外箱体左端上部的进水口和设置在外箱体下端的排水口，外箱体内部设置有用于测量待检测水质中的藻生物量的测量组件，含藻水体从进水口流入测量组件，测量后的水从测量组件排到外箱体内最终从排水口流出外箱体，测量组件的下方设置有用于识别藻种群组成及含量比的识别组件，从测量组件产出的藻絮凝物进入识别组件进行识别，单片机分别与测量组件和识别组件连接，单片机控制测量组件和识别组件的同时也接收并处理测量组件和识别组件传递来的信息。进一步的，所述测量组件包含反应池、喷药单元及设置在反应池正下方的内箱，所述反应池的左侧与进水口连通右侧设置有出口，出口设置在内箱右侧的上方，反应池内设有上下交错设置的高度小于反应池高度的挡板，喷药单元设置在反应池上方的靠近进水口一端的防水罩内，与单片机连接的为含藻水体提供絮凝剂及磁性粉状颗粒的喷药单元的喷嘴设置在反应池内，藻类与絮凝剂及磁性粉状颗粒形成藻絮凝物。进一步的，所述内箱为上部开口大下部开口小的正四棱台形状，内箱包括过滤卡槽、过滤材料、支撑柱及排藻门，两个直杆十字交叉成的十字杆的中部与第二转轴垂直固定连接，十字杆的四个端部分别与四个支撑柱的上端连接；过滤卡槽分别安放在内箱侧壁的上下两端，上下过滤卡槽之间安装有可拆卸清洗的过滤材料，过滤材料用于高效隔离过滤藻絮凝物，过滤藻絮凝物在内箱中旋转沉降，所述内箱底部设置有排藻门，排藻门内设置有用于测量充分旋转絮凝后沉降的藻絮凝物重量的荷重传感器，荷重传感器与单片机连接，单片机将荷重传感器传递来的信号计算处理，同时单片机定时控制排藻门打开，将藻絮凝物排入识别组件。进一步的，所述识别组件包括与单片机连接的测样单元及收集单元，上部设置有开口的测样单元设置在收集单元的上方，测样单元与收集单元的顶部之间留有空隙，所述测样单元内部由两个对凹的两隔板隔开，形成中部的临时取样室及左右两侧对称的左、右测量室，所述隔板表面由吸水材料构成，所述临时取样室通过设置在两侧隔板中下部上的取样孔分别与左、右测量室连接，临时取样室底部中间设置有通过由单片机控制开关的两片对开式长方形集藻门；少量藻絮凝物样本通过取样孔进入左、右测量室，左、右测量室实时测样得到藻絮凝物中种群组成及比例后将信号传递给单片机，单片机将信息处理后反馈给喷药单元，喷药单元进行调节，单片机控制所述集藻门在取样测量结束后定期打开。进一步的，所述收集单元为可拆卸的藻絮凝物收集箱，收集单元内部上面板右侧设置超声波传感器，超声波传感器与单片机连接。进一步的，所述左、右测量室包括取样装置、测量装置和移除装置，所述取样装置包括取样转轴及取样叶片，取样转轴的侧面等距设置三个相同的取样叶片，取样叶片末端设置有与取样转轴平行的电磁铁圆柱，取样叶片旋转到取样孔位置时，叶片上的电磁体圆柱处于通电状态，电磁体圆柱吸附藻絮凝物样品，取样叶片顺时针旋转120度时，设置在左、右测量室侧壁上的测量装置测得藻絮凝物样品中种群组成及含量比，取样叶片再次顺时针旋转120度后，叶片末端电磁体圆柱处于断电状态，藻絮凝物掉落；所述移除装置包括电磁吸附板、滑槽、将测样单元及收集单元连通的联通孔，所述电磁吸附板安装在左、右测量室顶部靠近联通孔一端的滑槽内，电磁吸附板在左、右测量室上方时通电，电磁吸附板运动到联通孔上方时断电，电磁吸附板通电时吸附因断电失去磁性的电磁铁圆柱掉落的藻絮凝物样品，并将藻絮凝物样品通过联通孔送入收集单元。进一步的，所述测量装置包括分别设置在左、右测量室侧壁中部上与电磁铁圆柱对应的发光二极管(LED)和侧壁下部上的荧光接收装置，所述发光二极管(LED)发射的光源照射到靠近发光二极管(LED)的取样叶片的电磁铁圆柱上，发光二极管(LED)投射在电磁铁圆柱上的光照范围大于电磁铁圆柱的最大截面，荧光接收装置接收电磁铁圆柱上经发光二极管(LED)照射显示出的不同特征的荧光光谱，荧光接收装置将接收到的信号传递给单片机。一种湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置的测量方法，包括如下步骤：步骤一：清水标定实验，测量水深和待测湖库水深相同的清水池内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，其特征在于：包括设置在水面上的工作面板(5)、水下工作箱、操作组件、动力组件、测量组件和识别组件；所述操作组件包括输入装置(1)、启动芯片(2)和通讯单元(3)，输入装置(1)和启动芯片(2)分别安装在工作面板(5)上，启动芯片(2)分别与输入装置(1)、通讯单元(3)和动力组件连接，启动芯片(2)根据输入装置(1)内的设定信息对通讯单元(3)和动力组件下达启动指令；所述通讯单元(3)包含设置在工作面板(5)上的第一无线通讯器(6)、设置在水下工作箱的外箱体(13)上方的防水罩(16)内部的第二无线通讯器(7)和单片机(8)，第一无线通讯器(6)和第二无线通讯器(7)互相传递和接收信号，第二无线通讯器(7)将信号传递给单片机(8)的同时也接收单片机(8)传递来的信号；所述动力组件包括设置在工作面板(5)上的第一动力单元(11)、设置在外箱体(13)上部防水罩(16)中的第二动力单元(12)，第一动力单元(11)通过钢丝绳(19)和外箱体(13)的上端中部连接，第一动力单元(11)带动外箱体(13)做竖直方向的运动，第二动力单元(12)与第二转轴(17)上端连接，单片机(8)与第二动力单元(12)连接，排水口(15)处第二转轴(17)的下端设有固定连接的导流叶片(18)，第二动力单元(12)接收单片机(8)的启动信息后开启第二转轴(17)转动，从而带动导流叶片(18)旋转形成涡旋单向流，实现了水流从外箱体(13)的进水口(14)流入，流经测量单元后从排水口(15)流出箱外；所述外箱体(13)包括设置在外箱体(13)左端上部的进水口(14)和设置在外箱体(13)下端的排水口(15)，外箱体(13)内部设置有用于测量待检测水质中的藻生物量的测量组件，含藻水体从进水口(14)流入测量组件，测量后的水从测量组件排到外箱体(13)内最终从排水口(15)流出外箱体(13)，测量组件的下方设置有用于识别藻种群组成及含量比的识别组件，从测量组件产出的藻絮凝物进入识别组件进行识别，单片机(8)分别与测量组件和识别组件连接，单片机(8)控制测量组件和识别组件的同时也接收并处理测量组件和识别组件传递来的信息。...

【技术特征摘要】
1.湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，其特征在于：包括设置在水面上的工作面板(5)、水下工作箱、操作组件、动力组件、测量组件和识别组件；所述操作组件包括输入装置(1)、启动芯片(2)和通讯单元(3)，输入装置(1)和启动芯片(2)分别安装在工作面板(5)上，启动芯片(2)分别与输入装置(1)、通讯单元(3)和动力组件连接，启动芯片(2)根据输入装置(1)内的设定信息对通讯单元(3)和动力组件下达启动指令；所述通讯单元(3)包含设置在工作面板(5)上的第一无线通讯器(6)、设置在水下工作箱的外箱体(13)上方的防水罩(16)内部的第二无线通讯器(7)和单片机(8)，第一无线通讯器(6)和第二无线通讯器(7)互相传递和接收信号，第二无线通讯器(7)将信号传递给单片机(8)的同时也接收单片机(8)传递来的信号；所述动力组件包括设置在工作面板(5)上的第一动力单元(11)、设置在外箱体(13)上部防水罩(16)中的第二动力单元(12)，第一动力单元(11)通过钢丝绳(19)和外箱体(13)的上端中部连接，第一动力单元(11)带动外箱体(13)做竖直方向的运动，第二动力单元(12)与第二转轴(17)上端连接，单片机(8)与第二动力单元(12)连接，排水口(15)处第二转轴(17)的下端设有固定连接的导流叶片(18)，第二动力单元(12)接收单片机(8)的启动信息后开启第二转轴(17)转动，从而带动导流叶片(18)旋转形成涡旋单向流，实现了水流从外箱体(13)的进水口(14)流入，流经测量单元后从排水口(15)流出箱外；所述外箱体(13)包括设置在外箱体(13)左端上部的进水口(14)和设置在外箱体(13)下端的排水口(15)，外箱体(13)内部设置有用于测量待检测水质中的藻生物量的测量组件，含藻水体从进水口(14)流入测量组件，测量后的水从测量组件排到外箱体(13)内最终从排水口(15)流出外箱体(13)，测量组件的下方设置有用于识别藻种群组成及含量比的识别组件，从测量组件产出的藻絮凝物进入识别组件进行识别，单片机(8)分别与测量组件和识别组件连接，单片机(8)控制测量组件和识别组件的同时也接收并处理测量组件和识别组件传递来的信息。2.根据权利要求1所述的湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，其特征在于：所述测量组件包含反应池(30)、喷药单元(31)及设置在反应池(30)正下方的内箱(32)，所述反应池(30)的左侧与进水口(14)连通右侧设置有出口，出口设置在内箱(32)右侧的上方，反应池(30)内设有上下交错设置的高度小于反应池(30)高度的挡板(39)，喷药单元(31)设置在反应池(30)上方的靠近进水口(14)一端的防水罩(16)内，与单片机(8)连接的为含藻水体提供絮凝剂及磁性粉状颗粒的喷药单元(31)的喷嘴设置在反应池(30)内，藻类与絮凝剂及磁性粉状颗粒形成藻絮凝物。3.根据权利要求2所述的湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，其特征在于：所述内箱(32)为上部开口大下部开口小的正四棱台形状，内箱(32)包括过滤卡槽(35)、过滤材料(36)、支撑柱(34)及排藻门(37)，两个直杆十字交叉成的十字杆(33)的中部与第二转轴(17)垂直固定连接，十字杆(33)的四个端部分别与四个支撑柱(34)的上端连接；过滤卡槽(35)分别安放在内箱(32)侧壁的上下两端，上下过滤卡槽(35)之间安装有可拆卸清洗的过滤材料(36)，过滤材料(36)用于高效隔离过滤藻絮凝物，过滤藻絮凝物在内箱(32)中旋转沉降，所述内箱(32)底部设置有排藻门(37)，排藻门(37)内设置有用于测量充分旋转絮凝后沉降的藻絮凝物重量的荷重传感器(38)，荷重传感器(38)与单片机(8)连接，单片机(8)将荷重传感器(38)传递来的信号计算处理，同时单片机(8)定时控制排藻门(37)打开，将藻絮凝物排入识别组件。4.根据权利要求1所述的湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，其特征在于：所述识别组件包括与单片机(8)连接的测样单元(46)及收集单元(47)，上部设置有开口的测样单元(46)设置在收集单元(47)的上方，测样单元(46)与收集单元(47)的顶部之间留有空隙，所述测样单元(46)内部由两个对凹的两隔板(49)隔开，形成中部的临时取样室(50)及左右两侧对称的左、右测量室(51a、51b)，所述隔板(49)表面由吸水材料构成，所述临时取样室(50)通过设置在两侧隔板(49)中下部上的取样孔(52)分别与左、右测量室(51a、51b)连接，临时取样室(50)底部中间设置有通过由单片机(8)控制开关的两片对开式长方形集藻门(53)；少量藻絮凝物样本通过取样孔(52)进入左、右测量室(51a、51b)，左、右测量室(51a、51b)实时测样得到藻絮凝物中种群组成及比例后将信号传递给单片机(8)，单片机(8)将信息处理后反馈给喷药单元，喷药单元进行调节，单片机(8)控制所述集藻门(53)在取样测量结束后定期打开。5.根据权利要求4所述的湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，其特征在于：所述收集单元(47)为可拆卸的藻絮凝物收集箱，收集单元(47)内部上面板右侧设置超声波传感器，超声波传感器与单片机(8)连接。6.根据权利要求4所述的湖库浅水域藻种群生物量一体化量测装置，其特征在于：所述左、右测量室(51a、51b)包括取样装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛劲乔，戴会超，徐点点，余松林，胡腾飞，高肖，王茹，周锋，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32