[發明專利]一種水質分層采樣系統及控制方法

有效

• 申請號: 202010428886.5
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111650001B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 周武;張景輝;袁麗麗;蘇春苑;盧文平;周芷安
• 申請（專利權）人: 深圳市國藝園林建設有限公司
• 主分類號: G01N1/16
• 分類號: G01N1/16;G01D21/02;B66D1/12;B66D1/28
• 代理公司: 深圳冀深知識產權代理有限公司 44597
• 代理人: 張璽

1.一種水質分層采樣系統，包括無人船，其特征在于，所述無人船上設置用于自動采集水樣的取樣機構，用于自動儲存水樣的儲樣機構，用于帶動所述取樣機構平移和升降的移位機構，用于供所述取樣機構通行的安全筒；

所述儲樣機構包括水平旋轉云臺，安裝于所述水平旋轉云臺外側環形區域內的樣瓶套，放置于所述樣瓶套內的儲樣瓶，以及安裝于所述水平旋轉云臺上的承樣斗，所述承樣斗底部設置出水管，所述樣瓶套對所述儲樣瓶進行定位管理和滿樣管理；

所述取樣機構包括取樣控制器和多個取樣罐，所述取樣罐內設置有電機控制區，所述取樣控制器與所述電機控制區連通以控制所述取樣罐的采樣動作；所述取樣機構通過所述移位機構的帶動依次到達采樣垂線上的多個采樣點，完成多個所述采樣點的水樣采集后，通過所述移位機構的帶動將所采集的水樣排入所述承樣斗，并經過所述出水管儲存至所述儲樣瓶中；

所述安全筒的下端面連接于所述無人船的船底板上，所述安全筒的高度與所述無人船的設計吃水深度一致；

所述水質分層采樣系統還包括探測傳感模塊和控制模塊，所述探測傳感模塊用于實時采集所述采樣垂線處的水環境數據信息，并將所述數據信息反饋至所述控制模塊，所述控制模塊用于接收所述探測傳感模塊反饋的所述數據信息，并對所述數據信息進行分析處理得到水質分層取樣決策，根據所述水質分層取樣決策控制所述移位機構、所述取樣機構以及所述儲樣機構完成所述采樣垂線上多個所述采樣點的水樣采集；

其中，所述探測傳感模塊包括聲吶探測傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，所述聲吶探測傳感器設置于所述無人船底部用于實時探測河湖水底的深度，所述壓力傳感器和所述溫度傳感器設置于所述取樣控制器上，用于實時測量所述采樣垂線上不同深度的水溫分布特征，所述控制模塊對所述水溫分布特征進行分析得到所述水質分層取樣決策；

所述取樣罐包括取樣筒、上止水閥、下止水閥、取樣步進電機和電機驅動器；取樣筒為圓形薄壁結構，取樣筒由4個隔板從上到下依次劃分為電機控制區、通氣區和密封區，其中，4個隔板包括設置于取樣筒最頂端的頂蓋板、設置于取樣筒最底端的底蓋板以及設置于頂蓋板下方的第一隔板和第二隔板，頂蓋板與第一隔板圍合成電機控制區，第一隔板與第二隔板圍合成通氣區，第二隔板和底蓋板圍合成密封區；其中，取樣步進電機、電機驅動器、電源穩壓模塊安裝在電機控制區，密封區提供水質樣品的存儲容積，通氣區外壁開孔以適應外部氣壓和水壓變化；用于圍合成密封區的第二隔板和底蓋板上開設進出水口以方便水樣和空氣進入，上止水閥和下止水閥安裝在與取樣步進電機相連的轉軸上，隨著轉軸的轉動而旋轉；上止水閥和下止水閥壓緊進出水口時，則密封區處于密閉狀態，上止水閥和下止水閥離開進出水口時，則密封區處于進水或排水狀態。

2.如權利要求1所述的水質分層采樣系統，其特征在于，所述移位機構包括多功能線纜、收放線部以及水平移位部，所述收放線部用于所述多功能線纜的收線、理線、繞線及放線，所述水平移位部與所述收放線部配合用于所述取樣機構平移和升降。

3.如權利要求2所述的水質分層采樣系統，其特征在于，所述收放線部包括繞線轉盤、繞線電機、理線輪、計數輪，所述計數輪用于計量所述多功能線纜的長度數值。

4.一種采用權利要求1至3任一項所述的水質分層采樣系統的控制方法，其特征在于，包括：

通過所述控制模塊控制所述無人船到達采樣河湖上所述采樣垂線的所在位置；

通過所述探測傳感模塊實時采集所述采樣垂線處的水環境數據信息，并將所述數據信息反饋至所述控制模塊；

所述控制模塊接收所述探測傳感模塊反饋的所述數據信息，并對所述數據信息進行分析處理得到所述水質分層取樣決策；

所述控制模塊根據所述水質分層取樣決策控制所述移位機構、所述取樣機構以及所述儲樣機構完成所述采樣垂線上多個所述采樣點的水樣采集。

5.如權利要求4所述的水質分層采樣系統的控制方法，其特征在于，所述數據信息包括所述采樣垂線所在處的河湖水深以及所述采樣垂線上的水溫分布特性；所述水質分層取樣決策包括所述采樣垂線上的取樣點數和取樣深度。

6.如權利要求5所述的水質分層采樣系統的控制方法，其特征在于，所述控制模塊根據所述水質分層取樣決策控制所述移位機構、所述取樣機構以及所述儲樣機構完成所述采樣垂線上多個所述采樣點的水樣采集，包括：

所述控制模塊控制所述移位機構移動，所述移位機構帶動所述取樣機構水平移動至所述采樣垂線所在位置；

所述移位機構帶動所述取樣機構沿所述采樣垂線下降到設定的采樣點；

所述控制模塊控制所述取樣機構依次完成所述采樣垂線上多個所述采樣點的水樣采集；

所述移位機構帶動所述取樣機構先垂直上升遠離水面，后水平移動至所述儲樣機構所在位置；

所述控制模塊控制所述儲樣機構選定儲樣位置，所述取樣機構將所采集的水樣依次儲存至選定的所述儲樣位置。