一种基于雨量控制的径流样品定时采样器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于雨量控制的径流样品定时采样器。该采样器初期径流收集启动装置由两个雨水感应器、一个集水槽组成；暴雨期间不同时段的径流水质情况通过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；采样过程中可排除硅胶管中滞留的液体，各时段样品不受上一时段样品影响。该装置能够自动实现无人值守状况下的降雨径流采集，且自动化程度高，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于雨量控制的径流样品定时采样器
本技术属于环境监测
，具体涉及一种基于雨量控制的径流样品定时采样器。
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赖雨水感应器，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径流自动采样装置势在必行。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种基于雨量控制的径流样品定时采样器。本技术所采用的具体技术方案如下:包括第一雨水感应器、集水槽、集水槽盖、雨水挡片、液位控制孔、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、转盘、步进电机、电路控制单元、硅胶管和采样器外壳，采样器外壳顶部设有集水槽，集水槽顶部设有上表面呈排水坡度的集水槽盖，集水槽侧壁上开设有液位控制孔，集水槽盖由直流电机驱动旋转，且集水槽盖的旋转路径上设有与电路控制单元相连的第一光电开关和第二光电开关，分别用于控制集水槽盖的转动角度；所述的第一雨水感应器设置于采样器外壳顶部无遮挡区域；所述的液位控制孔的出水口下方的集水槽侧壁上斜靠有第二雨水感应器；第二雨水感应器顶部设置阻挡雨水直接落入第二雨水感应器的雨水挡片；采样器外壳内设有转盘，转盘上周向放置若干水样收集容器，硅胶管一端的出液口置于采样器外侧作为径流样品入口，另一端穿过蠕动泵后置于水样收集容器转动路径的正上方，硅胶管的出液口附近还固定有探测下方水样收集容器中液位的液位感应器；转盘附近安装用于检测取样管是否准确位于硅胶管出液口下方的第三光电开关；高于取样管底部一定高度处安装第四光电开关，用于检测取样管中收集液高度是否接近该高度；转盘旋转过程中，所述的水样收集容器逐个切换至硅胶管的出液口下方；所述的第一雨水感应器、集水槽、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、光电开关和步进电机均与电路控制单元相连，进行联动控制。本技术基于雨量控制的径流样品定时采样器主要通过两个雨水感应器、一个集水槽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，打开雨水集水槽盖，当降雨量达3mm时(也可根据区域情况可以适当调整)，集水槽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。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，并向电路控制单元发出信号，电路控制单元处理后并向直流电机发出命令，使其控制集水槽盖打开；集水槽收集雨水，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挡片，避免雨水直接打进孔中，第二雨水感应器同样给电路控制单元发出信号，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集水槽盖复位；蠕动泵、液位感应器和步进电机开始工作，集水槽盖复位；取样硅胶管便开始吸取菜地径流中的水样。作为优选，所述的水样收集容器结构为：在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；每个取样槽和硅胶管滞留液槽中均插有一条敞口的取样管。进一步的，第一光电开关作为集水槽盖的完全打开集水槽开口时的限位，第二光电开关作为集水槽盖的完全关闭集水槽开口时的限位。作为优选，所述的电路控制单元中采用FX1N-24MT-001型PLC。更进一步的，所述的电路控制单元包括PLC、隔离开关(QS)、熔断器(FU)、启动按钮(SB1)、复位按钮(SB2)、继电器KA1、继电器KA2、运行指示灯、报警指示灯M、继电器KA3、交流转换器电源12V和交流转换器电源24V；外部220V交流电源火线L端通过隔离开关(QS)和熔断器(FU)后，分别与PLC的正极L端、交流转换器电源12V的正极、交流转换器电源24V的正极相连；外部220V交流电源零线N端通过隔离开关(QS)后分别与PLC的零线N端、交流转换器电源12V的零线端、交流转换器电源24V的零线端相连；交流转换器电源12V的正极与第一雨水感应器正极、第二雨水感应器正极、直流电机M一端相连，交流转换器电源12V的零线端与第一雨水感应器负极、第二雨水感应器负极、直流电机M另一端相连，直流电机电极两端分别通过继电器KA1、继电器KA2连接于交流转换器电源12V两剂上构成正反转控制电路；交流转换器电源24V的正极与第一光电开关、第二光电开关、第三光电开关、第四光电开关的正极相连，交流转换器电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于雨量控制的径流样品定时采样器，其特征在于，包括第一雨水感应器、集水槽、集水槽盖、雨水挡片、液位控制孔、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、转盘、步进电机、电路控制单元、硅胶管和采样器外壳，采样器外壳顶部设有集水槽，集水槽顶部设有上表面呈排水坡度的集水槽盖，集水槽侧壁上开设有液位控制孔，集水槽盖由直流电机驱动旋转，且集水槽盖的旋转路径上设有与电路控制单元相连的第一光电开关和第二光电开关，分别用于控制集水槽盖的转动角度；所述的第一雨水感应器设置于采样器外壳顶部无遮挡区域；所述的液位控制孔的出水口下方的集水槽侧壁上斜靠有第二雨水感应器；第二雨水感应器顶部设置阻挡雨水直接落入第二雨水感应器的雨水挡片；采样器外壳内设有转盘，转盘上周向放置若干水样收集容器，硅胶管一端的出液口置于采样器外侧作为径流样品入口，另一端穿过蠕动泵后置于水样收集容器转动路径的正上方，硅胶管的出液口附近还固定有探测下方水样收集容器中液位的液位感应器；转盘附近安装用于检测取样管是否准确位于硅胶管出液口下方的第三光电开关；高于取样管底部一定高度处安装第四光电开关，用于检测取样管中收集液高度；转盘旋转过程中，所述的水样收集容器逐个切换至硅胶管的出液口下方；所述的第一雨水感应器、集水槽、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、光电开关和步进电机均与电路控制单元相连，进行联动控制。...

【技术特征摘要】
1.一种基于雨量控制的径流样品定时采样器，其特征在于，包括第一雨水感应器、集水槽、集水槽盖、雨水挡片、液位控制孔、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、转盘、步进电机、电路控制单元、硅胶管和采样器外壳，采样器外壳顶部设有集水槽，集水槽顶部设有上表面呈排水坡度的集水槽盖，集水槽侧壁上开设有液位控制孔，集水槽盖由直流电机驱动旋转，且集水槽盖的旋转路径上设有与电路控制单元相连的第一光电开关和第二光电开关，分别用于控制集水槽盖的转动角度；所述的第一雨水感应器设置于采样器外壳顶部无遮挡区域；所述的液位控制孔的出水口下方的集水槽侧壁上斜靠有第二雨水感应器；第二雨水感应器顶部设置阻挡雨水直接落入第二雨水感应器的雨水挡片；采样器外壳内设有转盘，转盘上周向放置若干水样收集容器，硅胶管一端的出液口置于采样器外侧作为径流样品入口，另一端穿过蠕动泵后置于水样收集容器转动路径的正上方，硅胶管的出液口附近还固定有探测下方水样收集容器中液位的液位感应器；转盘附近安装用于检测取样管是否准确位于硅胶管出液口下方的第三光电开关；高于取样管底部一定高度处安装第四光电开关，用于检测取样管中收集液高度；转盘旋转过程中，所述的水样收集容器逐个切换至硅胶管的出液口下方；所述的第一雨水感应器、集水槽、第二雨水感应器、直流电机、蠕动泵、液位感应器、光电开关和步进电机均与电路控制单元相连，进行联动控制。2.如权利要求1所述的基于雨量控制的径流样品定时采样器，其特征在于，所述的水样收集容器结构为：在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；每个取样槽和硅胶管滞留液槽中均插有一条敞口的取样管。3.如权利要求2所述的基于雨量控制的径流样品定时采样器，其特征在于，所述的第一光电开关作为集水槽盖的完全打开集水槽开口时的限位，第二光电开关作为集水槽盖的完全关闭集水槽开口时的限位。4.如权利要求3所述的基于雨量控制的径流样品定时采样器，其特征在于，所述的电路控制单元中采用FX1N-24MT-001型PLC。5.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴震班，林琦，陈乾，张富强，
申请(专利权)人：温岭市职业技术学校，
类型：新型
国别省市：浙江,33