原位自动保压取水装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原位自动保压取水装置，包括耐压罐、甲烷传感器、取水管、水样存储罐、单片机和用于供电的电池组，单片机和电池组设置在耐压罐内部，甲烷传感器和水样存储罐设置在耐压罐外壁，取水管中部位于耐压罐内部，一端伸出耐压罐与外界相通，另一端伸出耐压罐后通过阀门一与水样存储罐一端连接，水样存储罐另一端设有阀门二，位于耐压罐内部的取水管上依次设有压力开关一、高压电磁阀和压力开关二，甲烷传感器、压力开关一、高压电磁阀和压力开关二均与单片机电连接。本发明专利技术除了可以根据压力设置自动进行保压取水过程之外，还可以根据水中甲烷含量等其它的环境参数进行自动保压取水过程。

In-situ automatic pressure retaining water intake device

The invention discloses an in-situ automatic pressure holding water intake device, which comprises a pressure tank, a methane sensor, a water intake pipe, a water sample storage tank, a single chip computer and a battery group for power supply. The single chip computer and a battery group are arranged inside the pressure tank, the methane sensor and a water sample storage tank are arranged on the outer wall of the pressure tank, the middle part of the intake pipe is located inside the pressure tank, and one end extends out of the pressure tank to communicate with the outside world. The other end of the pressure tank is connected with one end of the water sample storage tank through the valve one. The other end of the water sample storage tank is equipped with two valves. The intake pipe inside the pressure tank is successively equipped with a pressure switch one, a high-pressure solenoid valve and a pressure switch two. The methane sensor, a pressure switch one, a high-pressure solenoid valve and a pressure switch are electrically connected with the single chip computer. In addition to the pressure-holding water intake process automatically according to the pressure setting, the invention can also carry out the pressure-holding water intake process automatically according to other environmental parameters such as methane content in water.

【技术实现步骤摘要】
原位自动保压取水装置
本专利技术涉及深海取样
，具体涉及一种原位自动保压取水装置。
技术介绍
海水中溶解的甲烷和氦同位素等是研究天然气水合物、海底喷发物质来源的主要手段。目前常用的海水取样技术主要利用卡式采水器或者CTD采水器进行采水，这些采水器属于开放或者半开放系统装置，装有海水的采水器在从海底转移到海面的过程中，由于水压的降低，部分水中溶解的甲烷等气体会散失到空气中，同时空气和其它气体也会混入水样，严重污染了水样。而目前应用的保压取水装置又存在诸多问题：1.很难单独运行，通常要借助水下机器人和机械臂的帮助才能执行保压取水任务，其结构类似一个带活塞的管，到了目标区域之后通过机械臂将水样抽取到管子里之后再用机械臂关闭阀门，该操作过程繁琐，取上来的水存在二次转移现象，这为水样的二次污染埋下了隐患；2.只能根据压力触发进行水样采集，无法根据水中某种气体含量进行自动取样操作。这些保压取水装置的缺陷明显限制了保压取水装置的广泛应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种原位自动保压取水装置，能够根据设定的压力或者水中甲烷含量自动完成深海取水过程，得到准确气体含量和同位素值的水样。为实现以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种原位自动保压取水装置，包括耐压罐、甲烷传感器、取水管、水样存储罐、单片机和用于供电的电池组，单片机和电池组设置在耐压罐内部，甲烷传感器和水样存储罐设置在耐压罐外壁，取水管中部位于耐压罐内部，一端伸出耐压罐与外界相通，另一端伸出耐压罐后通过阀门一与水样存储罐一端连接，水样存储罐另一端设有阀门二，位于耐压罐内部的取水管上依次设有压力开关一、高压电磁阀和压力开关二，甲烷传感器、压力开关一、高压电磁阀和压力开关二均与单片机电连接。进一步地，为了获取实时水质参数，便于后续的分析对照，所述的耐压罐外壁还设有与单片机电连接的温、压、盐传感器。进一步地，为了获取保压取水过程中的环境参数，所述的耐压罐内部还设有相机、激光测距仪、云台和姿态传感器，耐压罐外壁上设有观察窗，云台相对观察窗布置，相机和激光测距仪安装在云台上。进一步地，所述的耐压罐采用不锈钢、铝合金或钛合金制成。进一步地，所述的观察窗采用水下耐压玻璃制成。本专利技术的优点在于：1、本专利技术除了可以根据压力设置自动进行保压取水过程之外，还可以根据水中甲烷含量等其它的环境参数进行自动保压取水过程。2、本专利技术带有拍摄水下环境的相机以及其它监测环境的传感器，可以提供保压取水过程中的周围环境、温度、甲烷含量等水下环境参数，为所取水样提供更为全面的背景资料。附图说明图1为本专利技术原位自动保压取水装置的结构示意图。附图标识说明：1-耐压罐；2-甲烷传感器；3-取水管；4-水样存储罐；5-单片机；6-电池组；7-阀门一；8-阀门二；9-压力开关一；10-高压电磁阀；11-压力开关二；12-温、压、盐传感器；13-相机；14-激光测距仪；15-云台；16-姿态传感器；17-观察窗；18-后盖。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本实施例的原位自动保压取水装置，包括耐压罐1、甲烷传感器2、取水管3、水样存储罐4、单片机5、电池组6、温、压、盐传感器12、相机13、激光测距仪14、云台15和姿态传感器16。耐压罐1为由罐体和设置在罐体两端的前盖和后盖18组成的耐压密闭空间，前盖上还设有用于拍摄和测距的观察窗17，耐压罐1采用304不锈钢、铝合金或钛合金制成，观察窗17采用专用的水下耐压玻璃制成，厚度根据水深需要调整，例如按取水深度2000米设计，水下耐压玻璃厚度为20mm，不锈钢厚度25mm。水下耐压玻璃镶嵌在耐压罐1前盖上，其与不锈钢接触面、前后盖和罐体之间的接触面采用双O型圈和螺栓压紧的水密方式。甲烷传感器2和温、压、盐传感器12均安装在耐压罐1的罐体外表面，并与单片机5通过数据线相连，负责将采集的水下环境参数发送给单片机5。水样存储罐4安装在耐压罐1的罐体外表面，取水管3中部位于耐压罐1内部，其一端伸出耐压罐1与外界相通，另一端伸出耐压罐1后通过一个阀门一7与水样存储罐4一端连接，水样存储罐4另一端设有阀门二8，位于耐压罐1内部的取水管3上依次设有压力开关一9、高压电磁阀10和压力开关二11，压力开关二11靠近水样存储罐4这一侧。取水管3、水样存储罐4、-阀门一7、阀门二8、压力开关一9、高压电磁阀10和压力开关二11构成自动取水系统，其由单片机5进行控制。单片机5通过对接收的环境参数和设定的参数进行对比，当达到取水条件时，控制高压电磁阀10开启进行自动取水，当水样存储罐4灌满之后，高压电磁阀10两边的压力开关一9和压力开关二11检测到高压电磁阀10两边的压力相等后，将该信号传到单片机5，从而关闭高压电磁阀10，完成取水过程。单片机5和电池组6安装在耐压罐1内部，单片机5一个功能是记录和保存甲烷传感器2和温、压、盐传感器12采集的环境参数，另一个主要功能是对环境参数和设定的参数进行对比，并将控制信号传递给自动取水系统进行取水。电池组6负责给整个原位自动保压取水装置供电。相机13、激光测距仪14、云台15和姿态传感器16安装在耐压罐1内部，构成本装置的拍照系统，云台相对观察窗17布置，相机13和激光测距仪14均安装在云台15上。相机13负责拍摄水下环境和可能碰到的物质，激光测距仪14则可以提供固体物质距离原位自动保压取水装置的距离，云台15采用的是5轴相机专用云台，能够避免耐压罐1运动过程中振动对相机13拍摄的影响，确保相机13在水下拍摄到稳定的相片和视频，姿态传感器16采用9轴姿态传感器，可以记录拍照时的装置姿态，为分析照片所拍到的物质提供更多的信息。本专利技术的原位自动保压取水装置的操作流程如下：在装置下水之前将真空泵连接阀门二8，同时打开阀门一7，将水样储存罐4及其与高压电磁阀10连接部分的取水管3抽成真空状态之后关紧阀门二8。打开电池组6，在单片机5中设定高压电磁阀10开启的条件，盖上耐压罐1的后盖18。将装置用缆绳在研究海域放置水下预定水深，由船拖曳着或者静止在某点位。如果是固定位置采样，装置到达预定水深之后等待10分钟左右就可以将装置升上来。如果由船拖曳着可以根据需要在预定水深等待更长时间然后将装置提升上来。关闭阀门一7之后可以将水样储存罐4取下进行水的成分分析。上述实施例只是为了说明本专利技术的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡是根据本
技术实现思路
的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位自动保压取水装置，其特征在于：包括耐压罐、甲烷传感器、取水管、水样存储罐、单片机和用于供电的电池组，单片机和电池组设置在耐压罐内部，甲烷传感器和水样存储罐设置在耐压罐外壁，取水管中部位于耐压罐内部，一端伸出耐压罐与外界相通，另一端伸出耐压罐后通过阀门一与水样存储罐一端连接，水样存储罐另一端设有阀门二，位于耐压罐内部的取水管上依次设有压力开关一、高压电磁阀和压力开关二，甲烷传感器、压力开关一、高压电磁阀和压力开关二均与单片机电连接。

【技术特征摘要】
1.一种原位自动保压取水装置，其特征在于：包括耐压罐、甲烷传感器、取水管、水样存储罐、单片机和用于供电的电池组，单片机和电池组设置在耐压罐内部，甲烷传感器和水样存储罐设置在耐压罐外壁，取水管中部位于耐压罐内部，一端伸出耐压罐与外界相通，另一端伸出耐压罐后通过阀门一与水样存储罐一端连接，水样存储罐另一端设有阀门二，位于耐压罐内部的取水管上依次设有压力开关一、高压电磁阀和压力开关二，甲烷传感器、压力开关一、高压电磁阀和压力开关二均与单片机电连接。2.根据权利要求1所述的原...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳永斌，王彦林，
申请(专利权)人：中国科学院南海海洋研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44