水体采样监测站及控制方法与流程

本发明属于环境监测设备领域，具体涉及水体采样监测站及控制方法。

背景技术：

1、在水环境监测工作中，水体采样是获取水质数据的基础环节，采样装置的性能直接影响水样代表性和监测结果的准确性。现有水体采样装置多采用固定式采样瓶或手持式采样器，操作人员需乘船或涉水至采样点进行人工采集，对于河流、渠道等具有流速的水体，采样过程存在安全隐患，且采样深度难以精准控制。

2、现有固定式采样装置通常直接固定于岸边或桥梁上，采样口朝向固定，无法根据水流方向自适应调整，导致采样口易处于死水区或侧流区，采集的水样不能真实反映水体整体水质状况；同时，水体中的水生生物容易随水流进入采样容器，不仅污染水样、影响后续水质检测精度，还可能堵塞采样管路，造成设备故障；此外，采样完成后，拦截的水生生物样本难以封闭收集，在装置收回过程中容易流失，给后续生物监测带来不便。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了水体采样监测站，能够实现采样口自适应正对水流方向，保证水样的代表性，同时实现水生生物的拦截和封闭收集。

2、本发明采用的具体技术方案是：

3、水体采样监测站，包括导向套筒及滑动架，所述滑动架借助驱动机构具有相对导向套筒长度方向滑动的自由度，所述滑动架的悬挑端设置有采样盒，所述采样盒借助管道与采样头连接，所述采样头上沿水体流经方向依次设置有蝶阀、滤网及清水腔，所述采样头尾部封闭形成为呈t形的清水腔，所述管道与清水腔连通，所述采样头上位于清水腔的入口侧设置有滤网，所述蝶阀设置在滤网的水流进入侧。

4、进一步的，所述采样头的尾端外壁上沿周向设置有至少三个背鳍，所述背鳍设置在管道后侧，所述采样盒上设置有排气通道。

5、进一步的，所述采样盒包括上箱体及下箱体，所述上箱体与下箱体均借助管道及电磁阀与采样头连通，所述管道及电磁阀的数量均为二，其中一个管道及电磁阀连通上箱体及采样头，另一个管道及电磁阀连通下箱体及采样头。

6、进一步的，所述管道还串联有电磁阀，所述清水腔借助电磁阀与采样盒形成通断连接，所述采样头借助旋转接头具有相对管道旋转的自由度。

7、进一步的，所述驱动机构包括电机及丝杠，所述电机及丝杠设置在导向套筒上，所述丝杠与滑动架螺纹连接，所述电机驱动丝杠使滑动架带动采样盒沿导向套筒长度方向平行移动。

8、进一步的，所述排气通道包括上排气管、下排气管及总排气管，所述下箱体上设置有下排气管，所述上箱体上设置有上排气管，且所述上排气管与下排气管连通，所述采样盒上设置有总排气管，且所述总排气管与上排气管连通。

9、本发明还包括水体采样监测站的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

10、s1、导向套筒固定于桥体上，启动驱动机构使滑动架带动采样盒及采样头沿导向套筒长度方向向下移动，使采样头伸入水体中第一目标深度；

11、s2、水流冲击背鳍使采样头自适应旋转至其入口正对水流方向，延时预定时间后打开蝶阀，水流经滤网过滤后由清水腔及管道进入上箱体，箱内空气经排气通道排出；

12、s3、待上箱体注满后，关闭上箱体的电磁阀，启动驱动机构调整滑动架至第二目标深度，延时设定时间后，打开下箱体的电磁阀，水流进入下箱体，箱内空气经排气通道排出；

13、s4、待下箱体注满后，关闭蝶阀及全部电磁阀，启动驱动机构使滑动架带动采样盒及采样头向上移动收回，蝶阀关闭将滤网拦截的水生生物封闭于采样头处。

14、进一步的，步骤s1及s3中，所述电机驱动丝杠使滑动架带动采样盒沿导向套筒长度方向平行移动。

15、进一步的，步骤s2中，打开与上箱体连通的电磁阀，上箱体内空气经上排气管、总排气管排出；步骤s3中，关闭与上箱体连通的电磁阀，打开与下箱体连通的电磁阀，下箱体内空气经下排气管、上排气管及总排气管排出。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明通过采样头、清水腔、滤网、蝶阀及背鳍组成的自适应采样头部，使得采样头能够在水流冲击下自适应旋转至正对水流方向，保证了水样的代表性，同时水流经滤网过滤后将水生生物拦截于采样头处，采样完成后关闭蝶阀即可将水生生物封闭收集，实现了采样与生物拦截的一体化操作；

18、通过采样盒内部的上箱体、下箱体及两条独立的进水通道，使得一次下放过程中能够先后采集并独立存储两个不同深度的水样，避免了传统采样装置需要多次下放操作的繁琐，显著提高了采样效率。

1.水体采样监测站，包括导向套筒（1）及滑动架（2），所述滑动架（2）借助驱动机构具有相对导向套筒（1）长度方向滑动的自由度，所述滑动架（2）的悬挑端设置有采样盒（3），其特征在于，所述采样盒（3）借助管道（4）与采样头（5）连接，所述采样头（5）上沿水体流经方向依次设置有蝶阀（7）、滤网（6）及清水腔（51），所述采样头（5）尾部封闭形成为呈t形的清水腔（51），所述管道（4）与清水腔（51）连通，所述采样头（5）上位于清水腔（51）的入口侧设置有滤网（6），所述蝶阀（7）设置在滤网（6）的水流进入侧。

2.根据权利要求1所述的水体采样监测站，其特征在于，所述采样头（5）的尾端外壁上沿周向设置有至少三个背鳍（8），所述背鳍（8）设置在管道（4）后侧，所述采样盒（3）上设置有排气通道。

3.根据权利要求1所述的水体采样监测站，其特征在于，所述采样盒（3）包括上箱体（12）及下箱体（13），所述上箱体（12）与下箱体（13）均借助管道（4）及电磁阀（11）与采样头（5）连通，所述管道（4）及电磁阀（11）的数量均为二，其中一个管道（4）及电磁阀（11）连通上箱体（12）及采样头（5），另一个管道（4）及电磁阀（11）连通下箱体（13）及采样头（5）。

4.根据权利要求1所述的水体采样监测站，其特征在于，所述管道（4）还串联有电磁阀（11），所述清水腔（51）借助电磁阀（11）与采样盒（3）形成通断连接，所述采样头（5）借助旋转接头具有相对管道（4）旋转的自由度。

5.根据权利要求1所述的水体采样监测站，其特征在于，所述驱动机构包括电机（9）及丝杠（10），所述电机（9）及丝杠（10）设置在导向套筒（1）上，所述丝杠（10）与滑动架（2）螺纹连接，所述电机（9）驱动丝杠（10）使滑动架（2）带动采样盒（3）沿导向套筒（1）长度方向平行移动。

6.根据权利要求2所述的水体采样监测站，其特征在于，所述排气通道包括上排气管（14）、下排气管（15）及总排气管（16），所述下箱体（13）上设置有下排气管（15），所述上箱体（12）上设置有上排气管（14），且所述上排气管（14）与下排气管（15）连通，所述采样盒（3）上设置有总排气管（16），且所述总排气管（16）与上排气管（14）连通。

7.水体采样监测站的控制方法，基于如权利要求1-6任一项所述的水体采样监测站，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的水体采样监测站的控制方法，其特征在于，步骤s1及s3中，所述电机（9）驱动丝杠（10）使滑动架（2）带动采样盒（3）沿导向套筒（1）长度方向平行移动。

9.根据权利要求7所述的水体采样监测站的控制方法，其特征在于，步骤s2中，打开与上箱体（12）连通的电磁阀（11），上箱体（12）内空气经上排气管（14）、总排气管（16）排出；步骤s3中，关闭与上箱体（12）连通的电磁阀（11），打开与下箱体（13）连通的电磁阀（11），下箱体（13）内空气经下排气管（15）、上排气管（14）及总排气管（16）排出。