用于野外监测藻类密度的便携式装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于野外监测藻类密度的便携式装置和方法，该装置包括浮台、支架、浮筒和显示器，浮台内设仪器箱，仪器箱内设有蓄电池组、电源板、藻类监测仪、数据转换器和蠕动泵；支架上方设置有无线通讯器和通讯天线，浮筒内设置有升降马达以及通过升降马达伸入水中的采样管，采样管的上端延伸到蠕动泵，所述蠕动泵控制采样管采集水样的水量。该方法包括如下步骤：（1）安装仪器；（2）采样；（3）测量；（4）发送测量数据。本发明专利技术实时监测藻类在浅水湖泊中的垂向分布情况，获知不同水深处藻类细胞群的密度。

【技术实现步骤摘要】
用于野外监测藻类密度的便携式装置和方法
本专利技术涉及用于野外监测藻类密度的便携式装置和方法，属于水环境保护

技术介绍
近年来，伴随着经济的快速发展，生态环境污染严重。我国芜湖、太湖、巢湖等地相继爆发“水华”。水华本质是水生态系统突变后，藻类大量繁殖，密度从低到高急剧增长的现象。水中浮游植物大量繁殖、水体的富营养化是产生水华的主要原因。它不仅使人类遭受了巨大的经济损失，还严重危害人体的健康。目前现有技术中，测定藻类的方法主要有以下几种：显微镜细胞计数法测定藻类生物量：现场采样后，对水样进行预处理，带回检测中心，抽滤浓缩，最后根据镜检分析规则进行细胞计数，计算藻类生物量。分光光度法测定叶绿素含量：叶绿素浓度与吸光度值成正比，水样经离心或过滤浓缩、研磨、提取、定容后在特定波长下测其吸光度值，最后根据Lambertbeer定律计算叶绿素浓度。液相色谱法分离叶绿素色素：不同色素在各种有机溶剂中分配系数不同，在吸附剂上吸附能力也不同。当将待测样品注入进样阀，由流动相带入色谱柱，在柱内各成分经过反复多次分配或吸附过程被分离后，依次进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。藻类垂向分布类型遥感监测方法：以野外实测水体表面光谱信息和环境信息为基础，通过模拟不同气溶胶类型及厚度、不同太阳高度角、卫星观测角及方位角，获取地面监测遥感反射比Rrs与模拟的瑞利散射矫正后Rrc之间的定量关系，进而将实测光谱数据推广至经过瑞利散射矫正的MODIS卫星影像数据。荧光法测定叶绿素：当叶绿素经470nm左右的光激发后，会发出波长为680nm左右的荧光，而荧光光强与叶绿素含量相关，通过测定特定光强下，藻类细胞的荧光强度，从而检测叶绿素的浓度。现有藻类检测技术存在以下缺点：显微镜细胞计数法测定藻类生物量：工作量大，重现性差，且存在认为误差。分光光度法测定叶绿素含量：操作过程繁琐，时间较长，样品量较大时，准确性差。液相色谱法分离叶绿素色素：仪器昂贵，分析操作过程繁琐，一般不用于大量样品的快速分析。藻类垂向分布类型遥感监测方法：仪器昂贵，极端天气时数据准确度不高。综上所述，提供一种能够克服上述现有技术中的缺点，并且能够实时高效快速检测藻类密度的便携式装置，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种用于野外监测藻类密度的便携式装置和方法，实时监测水体中不同高度的藻类密度，其具体技术方案如下：一种用于野外监测藻类在湖泊中垂向分布的便携式装置，包括浮台、支架、浮筒和显示器，所述浮台浮于水面，所述支架设置于所述浮台之上且露在水面上方，所述浮筒设置于所述浮台之下且在水面下方；所述浮台内设仪器箱，仪器箱内设有蓄电池组、电源板、藻类监测仪、数据转换器和蠕动泵；所述支架上方设置有无线通讯器和通讯天线，所述通讯天线设置在无线通讯器上方；所述浮筒内设置有升降马达以及通过所述升降马达伸入水中的采样管，所述采样管用于采集水源地的水样；所述升降马达与所述采样管相连接，所述升降马达的侧部设置有转盘，通过转盘来控制所述采样管的升降，以伸到水体的不同深度；所述采样管的上端延伸到蠕动泵，并与蠕动泵贯通，所述蠕动泵控制采样管采集水样的水量；所述蓄电池组用于存储电能，为电源板提供电力供应；所述电源板与藻类监测仪、数据转换器、蠕动泵、升降马达和无线通讯器电连接，为藻类监测仪、数据转换器、蠕动泵、升降马达、无线通讯器提供电力供应；所述藻类监测仪与所述蠕动泵相连接，用于监测采样管中藻类群的细胞数；所述数据转换器与藻类监测仪通过数据传输线连接，数据转换器采集藻类监测仪监测到的数据，并计算藻类细胞密度；所述无线通讯器和通讯天线固定与支架的顶端，用于将数据转换器计算得到的数据发送到显示器。所述藻类监测仪包括测量池、激发光源、散射光检测器、荧光检测器、光电倍增管和避光罩，所述避光罩安装在测量池的底部，所述测量池内盛放有被测水体；所述激发光源垂直照射测量池中的水样；所述散射光检测器接收水样中的颗粒散射过来的光，判断所述颗粒的大小，并对其进行计数；所述荧光检测器接收水样中的颗粒散射过来的光以及藻类细胞自身发出的荧光，并对藻类细胞群进行计数；光电倍增管将来自散射光检测器和荧光检测器的光信号转换为电信号输出。所述采样管底部安装过滤头。一种野外监测藻类在湖泊中垂向分布的方法，包括以下步骤：（1）安装仪器：将用于野外监测藻类在湖泊中垂向分布的便携式装置安装到湖泊中，采样管伸入到水面下方，浮台浮于水面上；（2）采样：在显示器中输入水深，调控升降马达，使采样管降到待测水体的相应位置进行取样，水样在蠕动泵的作用下，通过过滤头进入采样管到达藻类监测仪的测量池；（3）测量：藻类监测仪的测量区有一束通过激光产生器产生的激光，呈90度角垂直照射测量池中的水样，水样中的藻类细胞和颗粒一方面会对照射过来的光产生散射，另一方面，藻细胞内部的色素自身也会发出荧光；藻类监测仪内部的散射光检测器和荧光检测器接收了藻细胞和颗粒散射过来的光以及内部色素发出的荧光，在光电倍增管与数据转换器的作用下，对藻细胞进行计数，并计算藻类密度；（4）发送测量数据：步骤（3）得到的数据在无线通讯器的作用下，传输到显示器。重复步骤（1）至步骤（4），变化不同的水深，从而得到水体中不同水深处的藻类密度，即藻类在水体中的垂向分布。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的装置能够在野外实时监测藻类在浅水湖泊中的垂向分布情况，获知不同水深处藻类细胞群的密度。本专利技术提供的装置简单，易于操作，大大节约了监测人员的测量时间，为预防水华的爆发争取了宝贵的时间，具有广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术装置的结构示意图，图2是本专利技术藻类监测仪的光路示意图，附图标记列表：1—浮台，2—支架，3—无线通讯器，4—通讯天线，5—数据转换器，6—藻类监测仪，7—仪器箱，8—转盘，9—采样管，10—浮筒，11—升降马达，12—蠕动泵，13—电源板，14—蓄电池组，15—激光产生器，16—凸透镜，17—激光滤光片，18—激光石英镜片，19—散射光石英镜片，20—散射光滤光片，21—光电倍增管，22—荧光滤光片，23—荧光石英镜片，24—散射光检测器，25—荧光检测器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。图1是本专利技术装置的结构示意图，结合附图可见，本用于野外监测藻类在湖泊中垂向分布的便携式装置，包括浮台1、支架2、浮筒10和显示器。所述浮台1浮于水面，所述支架2设置于所述浮台1之上且露在水面上方，所述浮筒10设置于所述浮台1之下且在水面下方。所述浮台1内设仪器箱7，仪器箱7内设有蓄电池组14、电源板13、藻类监测仪6、数据转换器5和蠕动泵12。蠕动泵12给藻类监测仪6输送水样。所述支架2上方设置有无线通讯器3和通讯天线4，所述通讯天线4设置在无线通讯器3上方。无线通讯器3用于将数据转换器5的监测数据传送出去，通讯天线4增强无线通讯器3的信号强度。所述浮筒10内设置有升降马达11以及通过所述升降马达11伸入水中的采样管9，所述采样管9用于采集水源地的水样。升降马达11能够变化采样管9在水中的深度，实现监测不同深度的水样。所述升降马达11与所述采样管9相连接，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于野外监测藻类在湖泊中垂向分布的便携式装置，其特征在于包括浮台、支架、浮筒和显示器，所述浮台浮于水面，所述支架设置于所述浮台之上且露在水面上方，所述浮筒设置于所述浮台之下且在水面下方；所述浮台内设仪器箱，仪器箱内设有蓄电池组、电源板、藻类监测仪、数据转换器和蠕动泵；所述支架上方设置有无线通讯器和通讯天线，所述通讯天线设置在无线通讯器上方；所述浮筒内设置有升降马达以及通过所述升降马达伸入水中的采样管，所述采样管用于采集水源地的水样；所述升降马达与所述采样管相连接，所述升降马达的侧部设置有转盘，通过转盘来控制所述采样管的升降，以伸到水体的不同深度；所述采样管的上端延伸到蠕动泵，并与蠕动泵贯通，所述蠕动泵控制采样管采集水样的水量；所述蓄电池组用于存储电能，为电源板提供电力供应；所述电源板与藻类监测仪、数据转换器、蠕动泵、升降马达和无线通讯器电连接，为藻类监测仪、数据转换器、蠕动泵、升降马达、无线通讯器提供电力供应；所述藻类监测仪与所述蠕动泵相连接，用于监测采样管中藻类群的细胞数；所述数据转换器与藻类监测仪通过数据传输线连接，数据转换器采集藻类监测仪监测到的数据，并计算藻类细胞密度；所述无线通讯器和通讯天线固定与支架的顶端，用于将数据转换器计算得到的数据发送到显示器。...

【技术特征摘要】
1.用于野外监测藻类在湖泊中垂向分布的便携式装置，其特征在于包括浮台、支架、浮筒和显示器，所述浮台浮于水面，所述支架设置于所述浮台之上且露在水面上方，所述浮筒设置于所述浮台之下且在水面下方；所述浮台内设仪器箱，仪器箱内设有蓄电池组、电源板、藻类监测仪、数据转换器和蠕动泵；所述支架上方设置有无线通讯器和通讯天线，所述通讯天线设置在无线通讯器上方；所述浮筒内设置有升降马达以及通过所述升降马达伸入水中的采样管，所述采样管用于采集水源地的水样；所述升降马达与所述采样管相连接，所述升降马达的侧部设置有转盘，通过转盘来控制所述采样管的升降，以伸到水体的不同深度；所述采样管的上端延伸到蠕动泵，并与蠕动泵贯通，所述蠕动泵控制采样管采集水样的水量；所述蓄电池组用于存储电能，为电源板提供电力供应；所述电源板与藻类监测仪、数据转换器、蠕动泵、升降马达和无线通讯器电连接，为藻类监测仪、数据转换器、蠕动泵、升降马达、无线通讯器提供电力供应；所述藻类监测仪与所述蠕动泵相连接，用于监测采样管中藻类群的细胞数；所述数据转换器与藻类监测仪通过数据传输线连接，数据转换器采集藻类监测仪监测到的数据，并计算藻类细胞密度；所述无线通讯器和通讯天线固定与支架的顶端，用于将数据转换器计算得到的数据发送到显示器。2.根据权利要求1所述的用于野外监测藻类在湖泊中垂向分布的便携式装置，其特征在于所述藻类监测仪包括测量池、激发光源、散射光检测器、荧光检测器、光电倍增管和避光罩，所述避光罩安装在测量池的底部，所述测量池内盛放有被测水体；所述激发光源垂直照射测量池中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，董琰，张志章，赵义君，戴旖璐，潘东果，沈励珂，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32