降雪碗的制作方法

1.本发明属于环境监测领域，一种用于收集大气降雪的碗状收集器。


背景技术：

2.生态环境监测领域每年印发的《国家生态环境监测方案》要求对酸雨指标进行监测，涵盖大气降水及降雪。监测因子包括ph、电导率、硫酸根、硝酸根、氟离子、氯离子、铵根离子、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子等。目前市面上大气降水采样器种类较多，技术比较成熟，但是对于降雪的自动采样器研究较少。根据gb13580.2-92，大气降水（降雪需融化成水溶液）中ph、电导率可以直接对溶液进行测试，硫酸根、硝酸根、氟离子、氯离子、铵根离子、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子等监测因子需要过滤0.45μm滤膜后进行测试，且保存时限只有24小时。
3.目前市面上存在的降雪采样器均采集原雪，需要监测人员带回实验室融化后进行过滤、分析，基于东北地区室内平均25℃温度下，自然状态下融化所需要测试的11种项目所需最少雪样品量的时间约为20小时，在24小时时限要求下，留给化验人员抽滤、分析的时间捉襟见肘。因此，研发出一种区别于降水采样器，适用于东北等寒冷地区、能够边采集边融雪且自动过滤的大气降雪采样器，具有重要的现实意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的，是研发出一种适用于东北等寒冷地区的自动降雪收集器，实现对降雪的收集与融化同步进行，可对雪融水进行自动抽滤，抽滤后的水溶液用于硫酸根、硝酸根、氟离子、氯离子、铵根离子、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子等指标分析，原水用于分析ph、电导率。该降雪收集器能够随时组装与携带，满足野外环境监测，具有简单、实用的特点。
5.本发明的所采用的技术方案：一种用于环境监测领域降雪碗收集器，包括降雪碗、雪感应器、降雪接收罩、接收孔、弹片、保温层、中控模块、抽滤模块、温控模块、电供应模块、温度传感器、液位传感器、过滤层、抽滤导管、集液杯；其中所述降雪碗主体外层被保温层包围，降雪碗上部被降雪接收罩覆盖，雪感应器位于降雪接收罩顶端，降雪接收罩上均匀分布有接收孔，日常接收孔被弹片关闭，降雪时弹片开启，接收孔接收降雪至降雪碗。
6.进一步的，降雪接收罩顶部有雪感应器，降雪碗顶部分布有液位传感器，中部分布有温度传感器。
7.更进一步的，所述的雪感应器在降雪发生时将降雪信号传输至中控模块，中控模块控制弹片开启，接收孔接收降雪；降雪自然停止或液位传感器感知到降雪碗液面封顶，中控模块控制弹片关闭至接收孔，降雪接收罩停止工作。
8.更进一步的，所述的雪感应器可以是可满足本发明专利实现功能的适宜设计，将降雪信号及停雪信号基于无线或有限传输至中控模块，开启及关闭降雪接收罩上的弹片。
9.更进一步的，所述的降雪接收罩、接收孔与弹片为能够满足本发明需求的适宜材料，接收孔大小应与弹片匹配，与降雪碗所收集的降雪体积呈正相关性，无雪时接收孔与弹片闭合空隙应以不影响降雪碗保温效果为最低要求。
10.进一步的，降雪碗主体外层被保温层包围，降雪碗底部与保温层之间空间为卡槽式设计，分布有中控模块、抽滤模块、温控模块、电供应模块、抽滤导管、集液杯。卡槽位之间互不干扰，可以进行有线、无线的传输连接。
11.更进一步的，所述的中控模块为整套降雪碗收集器的中央控制系统，通过有线、无线及其他适宜的连接及传输方式控制雪感应器、降雪接收罩上的接收孔及弹片、抽滤模块、温控模块、电供应模块、温度传感器、液位传感器、抽滤导管。
12.更进一步的，降雪碗可由能够满足加热功能、具有保温效果的适宜材质制作，外部保温层是能够实现保温效果的固体、液体、气体等适宜材质，具体保温效果界定为尽可能减少温控模块输出功率而实现降雪碗中雪融化，集液杯中雪融水不凝结。
13.更进一步的，降雪碗可被温控模块加热，加热温度可由温度传感器传输至中控模块，待降雪全部融化后中控模块控制温控模块停止加热。
14.更进一步的，所述的电供应模块可以由市电直接供应，也可以由太阳能、风能、潮汐能等新型能源型蓄电池组间接供应，能够满足本发明专利的电供应需要的形式皆被允许。
15.进一步的，降雪碗底部设有过滤层，部分降雪融水通过过滤层经抽滤导管可进入集液杯。基于弹片弹起、接收孔接收的采雪方式可以将灰尘及空气中大块杂质自动排除于降雪碗收集器，混入降雪中的小颗粒物及杂质截留在过滤层中。
16.更进一步的，过滤层为能够满足gb13580.2-92要求的0.45微米滤膜覆盖在砂芯过滤底上组成，基于采集一个降雪周期为频率进行定期更换滤膜。
17.更进一步的，液位传感器将采集到的雪融水体积信号传输至中控模块，中控模块控制抽滤模块进行抽滤，二分之一雪融水经抽滤导管可进入集液杯，用于硫酸根、硝酸根、氟离子、氯离子、铵根离子、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子项目分析测试；降雪碗中剩余二分之一原雪融水用于ph、电导率的测试。
18.更进一步的，抽滤导管和集液杯材质可以是可以完成抽滤作业、不影响硫酸根、硝酸根、氟离子、氯离子、铵根离子、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子项目分析的适宜材质。
19.更进一步的，抽滤模块主体由抽滤泵及线路组成，实现对雪融水的抽滤作业。
20.本发明的有益效果是：一是可以实现对大气降雪的自动化、多角度采集。
21.二是可以按照gb13580.2-92采样方法进行边采集边融雪，按照测试项目自动化处理雪融水，样品运回至实验室可以直接测试，减轻化验员分析测试的时间压力。
22.三是碗内部空间采取卡槽式设计，整套装置简单高效、方便携带，实用性及可塑性强，适用于东北等严寒地区，可用于复杂恶劣的野外气候环境。
附图说明
23.图1为一种用于环境监测领域降雪碗收集器示意图。
24.图2为传输控制示意图。
25.图中标号为：1为保温层，2为中控模块，3为抽滤模块，4为温控模块，5为电供应模块，6为温度传感器，7为液位传感器，8为降雪接收罩，9为雪感应器，10为接收孔，11为弹片，12为降雪碗，13为过滤层，14为抽滤导管，15为集液杯。
具体实施方式
26.下面通过实施例进一步说明本发明，但不限于本发明的内容。
27.一种用于环境监测领域降雪碗收集器，其特征在于：包括降雪碗（12）、雪感应器（9）、降雪接收罩（8）、接收孔（10）、弹片（11）、保温层（1）、中控模块（2）、抽滤模块（3）、温控模块（4）、电供应模块（5）、温度传感器（6）、液位传感器（7）、过滤层（13）、抽滤导管（14）、集液杯（15）；其中所述降雪碗（12）主体外层被保温层（1）包围，降雪碗（12）上部被降雪接收罩（8）覆盖，雪感应器（9）位于降雪接收罩（8）顶端，降雪接收罩（8）均匀分布有接收孔（10），日常接收孔（10）被弹片（11）关闭。
28.将降雪碗按照采样规范放置在1.2米高的支架上，打开降雪接收罩（8），更换过滤层（13）的微孔滤膜，检查过滤层（13）、抽滤导管（14）、集液杯（15）之间连接，确保连接气密性良好后关闭降雪接收罩（8）；调试雪感应器（9）、降雪接收罩（8）、接收孔（10）、弹片（11）、中控模块（2）、抽滤模块（3）、温控模块（4）、电供应模块（5）、温度传感器（6）、液位传感器（7）传输及连接，确保信号传输正常。
29.大气降雪时，雪感应器（9）将信号传输至中控模块（2），中控模块（2）控制降雪接收罩（8）上的弹片（11）打开，接收孔（10）开始接收降雪，弹片（11）根据风速及降雪方向在中控模块（2）控制下调整方向，一方面加速降雪收集，另一方面阻挡空气中的灰尘及大的杂质进入降雪碗（12）中。
30.弹片（11）开启后，中控模块（2）会控制温控模块（4）对降雪碗（12）加热，收集的降雪会在降雪碗（12）中融化，以24h作为降雪采集一个周期，一个采集周期结束后或液位传感器（7）探知到降雪碗（12）中液面已封顶后停止降雪收集，中控模块（2）控制降雪接收罩（8）上的弹片（11）与接收孔（10）闭合。
31.降雪接收罩（8）上的弹片（11）闭合后，中控模块（2）同步启动抽滤模块（3），液位传感器（7）会根据降雪碗（12）中雪融水的体积自动通过抽滤导管（14）抽取二分之一的雪融水至集液杯（15），雪中小颗粒物及杂质截留在过滤层（13）上。若降雪量极少，降雪碗（12）中雪融水的量低于液位传感器（7）的最小探测量，则抽滤模块（3）停止工作，一个采雪周期结束。
32.降雪结束后，人工打开降雪接收罩（8），分别同步收集降雪碗（12）中剩余雪融水及集液杯（15）中过滤雪融水至相应容器中，带回实验室进行测试。清洗过滤层（13）及抽滤导管（14），对0.45微米滤膜进行更换。检查电供应模块（5）电量，确保电量足够维持下一个降雪采样周期。
33.本发明专利未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实例及附图仅用于说明本发明专利的技术方案并非对本发明专利的限制，参照优选的实施方式对本发明专利进行详细说明，本领域技术人员应当了解。本领域技术人员不经过创造性劳动所进行的复制和改进，仍属于本发明权利要求所保护的范围。