[發明專利]高壩深庫分層水樣多維保真采集與水質監測人工智能裝置

有效

• 申請號: 201810895987.6
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN110398397B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 陳求穩;余居華;張建云;余文勇;施文卿;陳誠;林育青;胡柳明;王麗
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01N1/16
• 分類號: G01N1/16;G01N33/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孫斌

本發明公開一種高壩深庫分層水樣多維保真采集與水質監測人工智能裝置，包括采樣器主艙體，采樣器主艙體上部設置有靜壓氣瓶，下部設置有陣列式采水器、姿態平衡傳感器和照明攝像系統；采樣器主艙體的前后端設置有推進裝置，兩側設置有平衡裝置。本發明的一體化智能系統裝置為一種水下地形高清觀測、無擾動分層采集、水體垂向分層精確采樣及其關鍵理化參數同步監測等功能于一體化人工智能的采樣裝置，其具備無擾動、高精度、高保真、高效率、強匹配和低風險等優點，為進一步研究大型水利工程的環境生態效應提供有力的技術支撐。

技術領域

本發明屬于高壩深庫分層水樣原位采集、同步監測的一體化人工智能采集裝置，特別涉及一種自動化控制、人工智能的分層水樣原位保真采集與監測的一體化智能系統裝置。

背景技術

在水力學與水利工程，地學，環境科學與生態學等學科領域中，水樣的采集是研究水體生態系統結構和功能的重要步驟，已成為當前水科學研究的重要問題之一，而如何原位保真地獲取研究水體的水樣更是成為研究水文過程、物質循環轉化，特別是在關鍵微區發生的復雜的物質地球化學過程的技術瓶頸問題。由于地表水受制于河道地形地貌，水文水力學過程及人為活動等，深大水庫、深水湖泊和近海水體從表面垂向向下會形成明顯的物理化學性質分異，尤其原位捕捉分層水體溫/氧躍層和沉積物-水邊界層(溶質與能量交換轉化非常活躍的微區，對于認識生源物質生物地化過程至關重要)等關鍵界面附近的物理、生物及化學參數垂直分布特征顯得至關重要，水樣的無擾動或者微擾動采集是保證后續水質分析具有真實性的前提條件。盡管當前水質樣品分析技術的精度得到長足進步，但是目前水樣的原位真實性與保真精度仍遠低于后續分析測試技術的準確性。因此，從樣品采集過程如何有效防止目標水樣不發生物化和生物化學條件的變化，尤其是對于條件復雜的深大水庫分層水樣的采集，進一步提高研究結果的準確性及可比性。對于復雜深水水體分層水樣的采集，目前的取樣裝置仍然沒有成熟的產品來確保分層水樣和沉積物-水界面超飽和水樣(沉積物-水界面超飽和水樣是指位于沉積物-水界面擴散邊界層內的具有一定水柱高度的水體樣品)的原位狀態和真實性，更難以要求解決分層水樣多維保真與水體關鍵物化參數同步監測的技術難題。傳統的水樣采集方法大致分為多瓶(袋)式、球蓋式和桿式采樣器等，具體為簡單的有機玻璃采水器、不銹鋼采水器、桿持式采水器、多通道瓶式采樣器等，最近還提出了利用人工智能手段來實現水體自動采樣或監測的采樣船及機器人概念等。然而，傳統方法難以有效解決復雜水體分層水樣無擾動或者微擾動采集與監測的瓶頸，特別是深大水庫復雜環境下分層水體和沉積物-水界面超飽和水樣的原位獲取、多維保真及關鍵物化參數的同步監測等難題。