一种动态调节的冰下分层水体样本采集器及使用方法技术

本发明专利技术提供一种动态调节的冰下分层水体样本采集器及使用方法，属于环境样本采集、监测及环境治理技术领域。该装置主要由伸入式取水装置、冰封环境下的动态调节机构、多参数水质变点监控系统三个部分构成。伸入式取水装置由伸入式水管、蠕动泵软管、蠕动泵、采样瓶组成。冰封环境下的动态调节机构由上冰面支架、螺旋伸缩刻度尺、下冰面支架、折叠式遥控采样架、支撑架组成。多参数水质变点监控系统由集成盒、压力传感器、多参数传感器、智能遥控板组成。本发明专利技术的有益效果是实现了低环境影响下对冰下1m范围内分层水体的精准采集，具有环境影响低、垂向动态调节、原位实时水质监测、变点捕捉功能等特点。捉功能等特点。捉功能等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种动态调节的冰下分层水体样本采集器及使用方法


[0001]本专利技术属于环境样本采集、监测及环境治理
，涉及到河流、湖泊、水库的水体样本的分层采集，特别涉及到冬季冰封期冰下水体的采集以及环境监测，提供一种动态调节的冰下分层水体样本采集器。

技术介绍

[0002]随着我国社会经济的发展，一方面水环境问题日益突出，另一方面环保意识也逐渐提高，环境保护已经成为我国长期发展的战略选择。对于环境保护最基本的工作就是要掌握和认识水环境状态。中高纬度地区，冬季低温条件促使水面结冰，给水质监测带来了挑战。我国北方地区也是如此，冬季冰封条件下的水质监测受限于采集、监测设备的不足，很少开展冬季水质监测，尤其是冰下的冰水界面处样本采集，尚没有较好的解决办法。研究发现结冰过程的“排盐效应”会促使表层水体污染升高，排盐效应通常在冰下1米范围内影响较大，尤其是冰
‑
水界面处更为显著。现有的冰下采集、监测通常采用常规的水样采集器，如尼斯金瓶、卡盖式采水器、简易采水器进行，这些采集设备本身的高度在20
‑
50cm左右，无论采用哪种进水方式，都难以采集到冰
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水界面的水体样本，也无法有效采集到1米范围内的分层水体样本；还有部分人员设计了固定的等距柱状分层冰下采样器，难以对不同冰下环境进行分层调节。此外，传统的水体样本采集，多是依赖于经验判断或者等距法，进行分层样本采集，难以有效捕捉冰下敏感的水质变化。
[0003]冰下特殊条件下的分层水质状态成为冬季水环境管理的薄弱点。而现有设备难以满足冰下特殊条件下的样本采集。为了有效采集冰下特殊条件下的分层水体样本，有必要研发具有环境影响低、垂向动态调节、原位实时水质监测、变点捕捉功能的冰下分层水体样本采集器，为特殊条件下的水质监测提供技术支撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一套适用于冬季冰封条件，河流、湖泊、水库等多种工况，基于水质原位监测的高精度动态调节冰下分层水体样本采集器。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种动态调节的冰下分层水体样本采集器，包括伸入式取水装置、冰封环境下的动态调节机构、多参数水质变点监控系统三个部分。
[0007]所述的伸入式取水装置包括伸入式水管1、蠕动泵软管2、蠕动泵3、采样瓶4；所述伸入式水管1分为进水段1
‑
1与出水段1
‑
2，为T型结构，其中进水段1
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1为伸入式设计，其水平横插固定在动态调节机构中，并利用电动滑块8
‑
3实现在水体中垂向调节的功能，以实现进水口的动态调节与分层样本采集；出水段1
‑
2通过蠕动泵软管2与采样瓶4连通，蠕动泵软管2上设有蠕动泵3；在采集水样时，出水段1
‑
2与进水段1
‑
1采用固定的垂向连接，提供稳定的水力环境，并通过蠕动泵软管2与蠕动泵3相连，利用蠕动泵3将水样缓缓抽出后注入采样瓶4内，并采用溢流法进行控制，最大程度上避免外界环境对采样过程的影响；
[0008]进一步的，所述的电子阀门1
‑
3布置在进水段1
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1与出水段1
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2衔接处十厘米位置。所述的进水段1
‑
1可沿着采样口向内延伸0.5米，从而有效减少采样口周围的环境影响，例如采样口破冰后水面溶解氧会与大气接触，改变了表层尤其是冰
‑
水界面处的溶解氧浓度。
[0009]所述的冰封环境下的动态调节机构包括上冰面支架5、螺旋伸缩刻度尺6、下冰面支架7、折叠式遥控采样架8、支撑架9；所述的上冰面支架5、下冰面支架7一侧端部之间安装螺旋伸缩刻度尺6，通过螺旋伸缩刻度尺6调整冰面支架之间的高度，用于将采集器固定在冰层，形成采样工作面。所述下冰面支架7与其下方的支撑架9之间设有两个折叠式遥控采样架8，能够调整垂向高度，其中，支撑架9和下冰面支架7通过卡槽与两个折叠式遥控采样架8相连；以实现冰面固定、冰厚测量、调节采样位置、装配伸入式取水装置和多参数水质变点监控系统。所述的折叠式遥控采样架8包括折叠式遥控采样架上部8
‑
1、折叠式遥控采样架下部8
‑
2、中部设有通孔处用于穿过进水段1
‑
1的电动滑块8
‑
3、转动轴8
‑
4、固定螺栓8
‑
5；所述折叠式遥控采样架上部8
‑
1与折叠式遥控采样架下部8
‑
2为结构相同的U型结构，其两个端部均设有安装孔；在采集水样前，两个采样架8
‑
1、8
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2U型开口对齐后，其一端通过转动轴8
‑
4连接，另一端通过固定螺栓8
‑
5连接。折叠式遥控采样架上部8
‑
1与折叠式遥控采样架下部8
‑
2的两条内长边上各有一条滑轨，电动滑块8
‑
3能够在滑轨上移动；所述电动滑块8
‑
3通过马达齿轮传动，由电动滑块8
‑
3内的蓄电池供电，并通过智能遥控板13控制其上下移动，进而调整伸入式水管1的位置，实现对伸入式取水装置采样位置的调节。下冰面支架7紧贴冰层底部，当电动滑块8
‑
3移动到最上方时，其采集位置可到达冰水界面层；折叠式遥控采样架8下方通过卡槽与支撑架9相连；采集水样前，伸入式水管1的进水段1
‑
1插入折叠式遥控采样架8中的电动滑块8
‑
3中央的通孔中，通过卡槽将两者固定。进一步的，所述的上冰面支架5右端底部以焊接形式与螺旋伸缩刻度尺6相连，螺旋伸缩刻度尺6底方以焊接的方式与下冰面支架7相连。所述下冰面支架7下方以卡槽的形式与两个折叠式遥控采样架8相连，两个折叠式遥控采样架8下方均以卡槽的形式与支撑架9相连；所述的下冰面支架7下方与两个水平布置的折叠式遥控采样架8相连，两个折叠式遥控采样架8下方均以卡槽的形式与支撑架9相连。
[0010]进一步的，所述的上冰面支架5包括长条状的转杆5
‑
1，固定托槽5
‑
2，固定插销5
‑
3；其中转杆5
‑
1嵌在固定托槽5
‑
2上可180
°
转动，从而优化采样器的空间形态，减少采样口尺寸，方便采样；在采集器入水后，转动转杆5
‑
1使其与固定托槽5
‑
2横向对齐，将固定插销5
‑
3插入圆形小孔中固定好转杆5
‑
1，并根据冰厚调整螺旋伸缩刻度尺6，上冰面支架5与下冰面支架7共同将采集器固定在冰层，形成采样工作面；上冰面支架5的固定托槽5
‑
2下方以焊接的形式连接螺旋伸缩刻度尺6。
[0011]进一步的，所述的螺旋伸缩刻度尺6包括中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态调节的冰下分层水体样本采集器，其特征在于，所述的采集器包括伸入式取水装置、冰封环境下的动态调节机构、多参数水质变点监控系统三个部分；所述的伸入式取水装置包括伸入式水管(1)、蠕动泵软管(2)、蠕动泵(3)、采样瓶(4)；所述伸入式水管(1)包括进水段(1
‑
1)与出水段(1
‑
2)，为T型结构，进水段(1
‑
1)为伸入式设计，其横插固定在动态调节机构中，并利用电动滑块(8
‑
3)实现在水体中垂向调节的功能，实现进水口的动态调节与分层样本采集；出水段(1
‑
2)通过蠕动泵软管(2)与采样瓶(4)连通，蠕动泵软管(2)上设有蠕动泵(3)；在采集水样时，出水段(1
‑
2)与进水段(1
‑
1)采用固定的垂向连接，利用蠕动泵(3)将水样缓缓抽出后注入采样瓶(4)内，采用溢流法控制；所述的冰封环境下的动态调节机构包括上冰面支架(5)、螺旋伸缩刻度尺(6)、下冰面支架(7)、折叠式遥控采样架(8)、支撑架(9)；所述的上冰面支架(5)、下冰面支架(7)一侧端部之间安装螺旋伸缩刻度尺(6)，通过螺旋伸缩刻度尺(6)调整冰面支架之间的高度，用于将采集器固定在冰层形成采样工作面；所述下冰面支架(7)与其下方的支撑架(9)之间设有两个折叠式遥控采样架(8)，用于调整垂向高度；以实现冰面固定、冰厚测量、调节采样位置、装配伸入式取水装置和多参数水质变点监控系统；所述的多参数水质变点监控系统包括集成盒(10)、压力传感器(11)、多参数传感器(12)、智能遥控板(13)，以实现监测冰下水体各项参数，控制采集器整体协作；所述集成盒(10)装配在靠近进水口处的折叠式遥控采样架(8)与支撑架(9)的交汇处，压力传感器(11)紧贴集成盒(10)，装配在支撑架(9)上，多参数传感器(12)装配在折叠式遥控采样架(8)的电动滑块(8
‑
3)的卡槽中，并能够随着电动滑块(8
‑
3)的移动，监测对应采集深度上的温度、溶解氧、电导率，采集数据输送至集成盒(10)；通过智能遥控板(13)对采集器整体进行控制，实现垂向动态调节、原位实时水质监测、变点捕捉功能的冰下分层水体样本。2.根据权利要求1所述的一种动态调节的冰下分层水体样本采集器，其特征在于，所述的上冰面支架(5)包括长条状的转杆(5
‑
1)、固定托槽(5
‑
2)、固定插销(5
‑
3)；其中转杆(5
‑
1)嵌在固定托槽(5
‑
2)上可180
°
转动，能够优化采样器的空间形态，减少采样口尺寸；在采集器入水后，转动转杆(5
‑
1)使其与固定托槽(5
‑
2)横向对齐，将固定插销(5
‑
3)插入圆形小孔中固定好转杆(5
‑
1)，并根据冰厚调整螺旋伸缩刻度尺(6)，上冰面支架(5)与下冰面支架(7)共同将采集器固定在冰层，形成采样工作面；上冰面支架(5)的固定托槽(5
‑
2)下方以焊接的形式连接螺旋伸缩刻度尺(6)。3.根据权利要求1所述的一种动态调节的冰下分层水体样本采集器，其特征在于，所述的螺旋伸缩刻度尺(6)包括中空的刻度杆套(6
‑
2)、旋入刻度杆套(6
‑
2)内的刻度螺旋杆(6
‑
1)、刻度螺旋杆(6
‑
1)顶部的握柄(6
‑
3)、轴承衬(6
‑
4)；螺旋伸缩刻度尺(6)分为内外两组刻度线，外层的刻度线印制在刻度杆套(6
‑
2)上，其量程为0
‑
50cm，内层的刻度线印制在刻度螺旋杆(6
‑
1)上，其量程为51
‑
100cm，当冰厚超过50cm时，顺时针旋转握柄(6
‑
3)可将刻度螺旋杆(6
‑
1)缓缓升起，露出内层的刻度线；刻度螺旋杆(6
‑
1)的上端放入轴承衬(6
‑
4)内，避免旋转握柄(6
‑
3)调节刻度时导致上冰面支架(5)在冰面上的移动；刻度杆套(6
‑
2)下方连接下冰面支架(7)，采集水样时刻度杆套(6
‑
2)承受采集器重量。4.根据权利要求1所述的一种动态调节的冰下分层水体样本采集器，其特征在于，所述的折叠式遥控采样架(8)包括折叠式遥控采样架上部(8
‑
1)、折叠式遥控采样架下部(8
‑
2)、中部设有通孔的电动滑块(8
‑
3)、转动轴(8
‑
4)、固定螺栓(8
‑
5)；所述折叠式遥控采样架上
部(8
‑
1)与折叠式遥控采样架下部(8
‑
2)为结构相同的U型结构，其两个端部均设有安装孔；在采集水样前，两个采样架(8
‑
1)、(8
‑
2)U型开口对齐后，其一端通过转动轴(8
‑
4)连接，另一端通过固定螺栓(8
‑
5)连接；折叠式遥控采样架上部(8
‑
1)与折叠式遥控采样架下部(8
‑
2)的两条内长边上各有一条滑轨，电动滑块(8
‑
3)能够在滑轨上移动；所述电动滑块(8
‑
3)通过马达齿轮传动，由电动滑块(8
‑
3)内的蓄电池供电，并通过智能遥控板(13)控制其上下移动，进而调整伸入式水管(1)的位置，实现对伸入式取水装置采样位置的调节；下冰面支架(7)紧贴冰层底部，当电动滑块(8
‑
3)移动到最上方时，其采集位置可到达冰水界面层；折叠式遥控采样架...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪天祥，高山钧，王天姿，崔润发，李野，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：