一种下潜式海洋污染物观测设备及其工作方法

1.本发明属于环境保护设备技术领域，具体涉及一种下潜式海洋污染物观测设备及其工作方法。


背景技术：

2.海洋污染（marine pollution）通常是指人类改变了海洋原来的状态，使海洋生态系统遭到破坏。有害物质进入海洋环境而造成的污染，会损害生物资源，危害人类健康，妨碍捕鱼和人类在海上的其他活动，损坏海水质量和环境质量等。海洋面积辽阔，储水量巨大，因而长期以来是地球上最稳定的生态系统。由陆地流入海洋的各种物质被海洋接纳，而海洋本身却没有发生显著的变化。然而近几十年，随着世界工业的发展，海洋的污染也日趋严重，使局部海域环境发生了很大变化，并有继续扩展的趋势。
3.为了对海面以下的污染情况进行监测，需要使用到下潜式的污染入观测设备，但现有的此类设备，仅具备拍摄的功能和简单的单点取样功能，无法对海面下的海水进行多点多样本取样。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种下潜式海洋污染物观测设备及其工作方法，既可以实现水下不同位置的多个样本的自动取样、储存工作，又可以方便的取用需要取用的样本，整体自动化程度高，操作便捷。
5.本发明提供如下技术方案：一种下潜式海洋污染物观测设备及其工作方法，包括潜水器主体，所述潜水器主体包括外保护壳和内壳，所述外保护壳和内壳之间设有浮力调节仓，所述内壳的底部连通有拍摄装置安装管道和取样管道，所述内壳的内部固定安装有取样装置和拍摄装置，所述内壳的顶部固定安装有样本输出管道，所述内壳的内部还设有控制仓和驱动仓，所述控制仓中安装有通讯及控制模块，所述驱动仓中安装有蓄电池和驱动电机，所述驱动电机的输出轴与螺旋桨连接，所述外保护壳的右端固定安装有上下两个垂直稳定翼和前后两个水平稳定翼，所述垂直稳定翼上安装有方向舵，所述水平稳定翼上安装有升降舵。
6.其中，所述拍摄装置安装管道和取样管道的底端、所述样本输出管道的顶端均贯穿出外保护壳，所述拍摄装置安装管道和所述取样管道的底端和所述样本输出管道的顶端均转动安装有电动开合密封罩。
7.其中，所述拍摄装置包括固定安装在内壳中的固定板，所述固定板的底部固定安装有液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的底部固定安装有升降管，所述升降管的底部固定安装有透明密封球型罩，所述升降管的内部固定安装有云台，所述云台的底部固定安装有摄像装置。
8.其中，所述取样装置包括固定安装在内壳内侧壁上的第一样本固定板和第二样本固定板，所述第一样本固定板和第二样本固定板相互靠近的一侧侧面均固定安装有滑轨，
所述滑轨的内侧滑动安装有滑块，所述两个滑块之间固定安装有样本储存和取用装置，所述第一样本固定板和第二样本固定板的左侧和右侧均固定安装有连接板，左侧的所述连接板的左侧固定安装有传动电机，所述传动电机的输出轴与丝杆固定连接，所述丝杆与样本储存和取用装置螺旋传动连接，所述取样装置还包括固定安装在取样管道内的样本取样装置和安装在样本输出管道中的样本输出装置，所述第一样本固定板和第二样本固定板上均卡接有样本储存罐，所述样本储存罐的顶部固定安装有对接装置，所述样本储存罐的内部安装有液位传感器，所述样本储存罐的底部与第一电控阀门连接，所述第一电控阀门的底部与管道组连接，所述管道组的另一端与输出泵连接，所述输出泵的另一端与输出管道连接，所述输出管道贯穿出外保护壳。
9.其中，所述样本储存装置和取用装置包括固定安装在两个滑块之间的安装板，所述安装板的顶面和底面之间贯穿并卡接有样本储存装置，所述安装板的顶面固定安装有样本取用装置，所述安装板被丝杆贯穿并与其螺旋传动连接。
10.其中，所述样本储存装置包括卡接在安装板上并贯穿安装板的输送管道，所述输送管道的顶部连通有第一电控三通阀，所述样本取用装置包括固定安装在安装板顶面上的支撑杆，所述支撑杆的顶部固定安装有第二电控三通阀，所述第一电控三通阀和第二电控三通阀的前后两侧均连接有伸缩管道，所述伸缩管道的另一端固定安装有第一密封接头，所述第一密封接头的另一侧为一体成型的密封槽，所述第一电控三通阀和第二电控三通阀的左右两端均固定安装有电动推杆，所述电动推杆的另一端与第一密封接头固定连接，所述第二电控三通阀的顶部固定安装有自吸泵；控制传动电机带动丝杆运行，利用丝杆带动安装板通过滑块沿滑轨移动至最左侧的两个样本储存罐之间，并控制位于第一电控三通阀两侧的电动推杆推动其末端的第一密封接头通过伸缩管道向与其对应的第二密封接头移动，使第一密封接头和第二密封接头通过密封圈和密封槽连接，当移动到第一个取样位置时，控制第一电控三通阀切换至连通输送管道和位于其后侧的l型管的状态，并控制位于其后侧的样本储存罐上方的第二电控阀门打开，水泵将外保护壳外侧的水吸入，并通过软管输入输送管道中，经第一电控三通阀输入至样本储存罐内，当样本储存罐内的液位传感器感应到样本储存罐内的液位达到存量要求后，水泵即停止工作，且此样本储存罐上方的第二电控阀门关闭，第一电控三通阀切换至连通输送管道和前侧的l型管的状态，当本装置移动到下一取样位置时，水泵将水样泵入，通过第一电控三通阀输入至位于前侧的样本储存罐中，完成最左侧的两个样本储存罐的样本填充后，第一电控三通阀两侧的电动推杆即带动第一密封板离开第二密封板，随后传动电机带动丝杆驱动安装板向右移动至与下一组前后两个样本储存罐对齐，即可重复上述动作对下一组样本进行取样和储存。
11.其中，所述样本取样装置包括固定安装在取样管道内的第一密封板，所述第一密封板的下方固定安装有一个水泵，所述水泵的顶部输出端通过软管与输送管道连接，所述样本输出装置包括固定安装在样本输出管道内部的第二密封板，所述第二密封板上固定连接有样本输出软管，所述样本输出软管的底端与自吸泵连接；当本装置上浮至水面需要取用样本时，控制传动电机带动安装板移动，使样本取用装置移动至需要取用的样本所在的样本储存罐旁，控制第二电控三通阀靠近需要取用的样本的一侧的电动推杆推动第一密封板移动至与样本储存罐上方的第二密封板连接，控制第二电控三通阀切换至连通自吸泵和取样样本所在的样本储存罐上的l型管的状态，将样本输出软管与接收容器连接后，打开第
二电控阀门，即可控制自吸泵运行，将样本储存罐内的样本吸出。
12.其中，所述对接装置包括固定安装在样本储存罐顶部的连接管，所述连接管的顶部固定安装有第二电控阀门，所述第二电控阀门的顶端连接有l型管，所述l型管另一端连接有第二密封接头，所述第二密封接头的左侧内壁设有一体成型的密封圈；第二密封接头通过密封槽与第一密封接头上的密封圈配合进行连接密封。
13.本发明的有益效果是：本装置可设置多个水下取样位置，控制传动电机带动丝杆运行，利用丝杆带动安装板通过滑块沿滑轨移动至最左侧的两个样本储存罐之间，并控制位于第一电控三通阀两侧的电动推杆推动其末端的第一密封接头通过伸缩管道向与其对应的第二密封接头移动，使第一密封接头和第二密封接头通过密封圈和密封槽连接，当移动到第一个取样位置时，控制第一电控三通阀切换至连通输送管道和位于其后侧的l型管的状态，并控制位于其后侧的样本储存罐上方的第二电控阀门打开，水泵将外保护壳外侧的水吸入，并通过软管输入输送管道中，经第一电控三通阀输入至样本储存罐内，当样本储存罐内的液位传感器感应到样本储存罐内的液位达到存量要求后，水泵即停止工作，且此样本储存罐上方的第二电控阀门关闭，第一电控三通阀切换至连通输送管道和前侧的l型管的状态，当本装置移动到下一取样位置时，水泵将水样泵入，通过第一电控三通阀输入至位于前侧的样本储存罐中，完成最左侧的两个样本储存罐的样本填充后，第一电控三通阀两侧的电动推杆即带动第一密封板离开第二密封板，随后传动电机带动丝杆驱动安装板向右移动至与下一组前后两个样本储存罐对齐，即可重复上述动作对下一组样本进行取样和储存，当本装置上浮至水面需要取用样本时，控制传动电机带动安装板移动，使样本取用装置移动至需要取用的样本所在的样本储存罐旁，控制第二电控三通阀靠近需要取用的样本的一侧的电动推杆推动第一密封板移动至与样本储存罐上方的第二密封板连接，控制第二电控三通阀切换至连通自吸泵和取样样本所在的样本储存罐上的l型管的状态，将样本输出软管与接收容器连接后，打开第二电控阀门，即可控制自吸泵运行，将样本储存罐内的样本吸出，综上所述，本装置既可以实现水下不同位置的多个样本的自动取样、储存工作，又可以方便的取用需要取用的样本，整体自动化程度高，操作便捷。
14.该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
15.图1为本发明的轴测剖切结构示意图；图2为本发明的正视剖视结构示意图；图3为本发明中的右前方轴测结构示意图；图4为本发明中取样装置的结构示意图；图5为本发明中取样装置的仰视结构示意图；图6为本发明中拍摄装置的结构示意图；图7为本发明中样本储存罐的结构示意图；图8为本发明中a部放大结构示意图；图中：1、外保护壳；2、内壳；3、浮力调节仓；4、拍摄装置安装管道；5、取样管道；6、取样装置；7、拍摄装置；8、样本输出管道；9、控制仓；10、驱动仓；11、通讯及控制模块；12、蓄电池；13、驱动电机；14、螺旋桨；15、垂直稳定翼；16、水平稳定翼；17、方向舵；18、升降舵；
19、电动开合密封罩；20、固定板；21、液压伸缩杆；22、升降管；23、透明密封球型罩；24、云台；25、摄像装置；26、第一样本固定板；27、第二样本固定板；28、滑轨；29、滑块；30、连接板；31、传动电机；32、丝杆；33、样本储存罐；34、第一电控阀门；35、管道组；36、输出泵；37、输出管道；38、安装板；39、样本储存装置；40、样本取用装置；41、输送管道；42、第一电控三通阀；43、支撑杆；44、第二电控三通阀；45、伸缩管道；46、第一密封接头；47、密封槽；48、电动推杆；49、自吸泵；50、第一密封板；51、水泵；52、第二密封板；53、样本输出软管；54、连接管；55、第二电控阀门；56、l型管；57、第二密封接头；58、密封圈。
具体实施方式
16.请参阅图1-图8，本发明提供以下技术方案：一种下潜式海洋污染物观测设备及其工作方法，包括潜水器主体，所述潜水器主体包括外保护壳1和内壳2，所述外保护壳1和内壳2之间设有浮力调节仓3，所述内壳2的底部连通有拍摄装置安装管道4和取样管道5，所述内壳2的内部固定安装有取样装置6和拍摄装置7，所述内壳2的顶部固定安装有样本输出管道8，所述内壳2的内部还设有控制仓9和驱动仓10，所述控制仓9中安装有通讯及控制模块11，所述驱动仓10中安装有蓄电池12和驱动电机13，所述驱动电机13的输出轴与螺旋桨14连接，所述外保护壳1的右端固定安装有上下两个垂直稳定翼15和前后两个水平稳定翼16，所述垂直稳定翼15上安装有方向舵17，所述水平稳定翼16上安装有升降舵18。
17.所述拍摄装置安装管道4和取样管道5的底端、所述样本输出管道8的顶端均贯穿出外保护壳1，所述拍摄装置安装管道4和所述取样管道5的底端和所述样本输出管道8的顶端均转动安装有电动开合密封罩19。
18.所述拍摄装置7包括固定安装在内壳2中的固定板20，所述固定板20的底部固定安装有液压伸缩杆21，所述液压伸缩杆21的底部固定安装有升降管22，所述升降管22的底部固定安装有透明密封球型罩23，所述升降管22的内部固定安装有云台24，所述云台24的底部固定安装有摄像装置25。
19.所述取样装置6包括固定安装在内壳2内侧壁上的第一样本固定板26和第二样本固定板27，所述第一样本固定板26和第二样本固定板27相互靠近的一侧侧面均固定安装有滑轨28，所述滑轨28的内侧滑动安装有滑块29，所述两个滑块29之间固定安装有样本储存和取用装置，所述第一样本固定板26和第二样本固定板27的左侧和右侧均固定安装有连接板30，左侧的所述连接板30的左侧固定安装有传动电机31，所述传动电机31的输出轴与丝杆32固定连接，所述丝杆32与样本储存和取用装置螺旋传动连接，所述取样装置6还包括固定安装在取样管道5内的样本取样装置和安装在样本输出管道8中的样本输出装置，所述第一样本固定板26和第二样本固定板27上均卡接有样本储存罐33，所述样本储存罐33的顶部固定安装有对接装置，所述样本储存罐33的内部安装有液位传感器，所述样本储存罐33的底部与第一电控阀门34连接，所述第一电控阀门34的底部与管道组35连接，所述管道组35的另一端与输出泵36连接，所述输出泵36的另一端与输出管道37连接，所述输出管道37贯穿出外保护壳1。
20.所述样本储存装置和取用装置包括固定安装在两个滑块29之间的安装板38，所述安装板38的顶面和底面之间贯穿并卡接有样本储存装置39，所述安装板38的顶面固定安装有样本取用装置40，所述安装板38被丝杆32贯穿并与其螺旋传动连接。
21.所述样本储存装置39包括卡接在安装板38上并贯穿安装板38的输送管道41，所述输送管道41的顶部连通有第一电控三通阀42，所述样本取用装置40包括固定安装在安装板38顶面上的支撑杆43，所述支撑杆43的顶部固定安装有第二电控三通阀44，所述第一电控三通阀42和第二电控三通阀44的前后两侧均连接有伸缩管道45，所述伸缩管道45的另一端固定安装有第一密封接头46，所述第一密封接头46的另一侧为一体成型的密封槽47，所述第一电控三通阀42和第二电控三通阀44的左右两端均固定安装有电动推杆48，所述电动推杆48的另一端与第一密封接头46固定连接，所述第二电控三通阀44的顶部固定安装有自吸泵49；控制传动电机31带动丝杆32运行，利用丝杆32带动安装板38通过滑块29沿滑轨28移动至最左侧的两个样本储存罐33之间，并控制位于第一电控三通阀42两侧的电动推杆48推动其末端的第一密封接头46通过伸缩管道45向与其对应的第二密封接头57移动，使第一密封接头46和第二密封接头57通过密封圈58和密封槽47连接，当移动到第一个取样位置时，控制第一电控三通阀42切换至连通输送管道41和位于其后侧的l型管56的状态，并控制位于其后侧的样本储存罐33上方的第二电控阀门55打开，水泵51将外保护壳1外侧的水吸入，并通过软管输入输送管道41中，经第一电控三通阀42输入至样本储存罐33内，当样本储存罐33内的液位传感器感应到样本储存罐33内的液位达到存量要求后，水泵51即停止工作，且此样本储存罐33上方的第二电控阀门55关闭，第一电控三通阀42切换至连通输送管道41和前侧的l型管56的状态，当本装置移动到下一取样位置时，水泵51将水样泵入，通过第一电控三通阀42输入至位于前侧的样本储存罐33中，完成最左侧的两个样本储存罐33的样本填充后，第一电控三通阀42两侧的电动推杆48即带动第一密封接头46离开第二密封接头57，随后传动电机31带动丝杆32驱动安装板38向右移动至与下一组前后两个样本储存罐33对齐，即可重复上述动作对下一组样本进行取样和储存。
22.所述样本取样装置包括固定安装在取样管道5内的第一密封板50，所述第一密封板50的下方固定安装有一个水泵51，所述水泵51的顶部输出端通过软管与输送管道41连接，所述样本输出装置包括固定安装在样本输出管道8内部的第二密封板52，所述第二密封板52上固定连接有样本输出软管53，所述样本输出软管53的底端与自吸泵49连接；当本装置上浮至水面需要取用样本时，控制传动电机31带动安装板38移动，使样本取用装置40移动至需要取用的样本所在的样本储存罐33旁，控制第二电控三通阀44靠近需要取用的样本的一侧的电动推杆48推动第一密封板50移动至与样本储存罐33上方的第二密封板52连接，控制第二电控三通阀44切换至连通自吸泵49和取样样本所在的样本储存罐33上的l型管56的状态，将样本输出软管53与接收容器连接后，打开第二电控阀门55，即可控制自吸泵49运行，将样本储存罐33内的样本吸出。
23.所述对接装置包括固定安装在样本储存罐33顶部的连接管54，所述连接管54的顶部固定安装有第二电控阀门55，所述第二电控阀门55的顶端连接有l型管56，所述l型管56另一端连接有第二密封接头57，所述第二密封接头57的左侧内壁设有一体成型的密封圈58；第二密封接头57通过密封槽47与第一密封接头上的密封圈58配合进行连接密封。
24.本发明的工作原理及使用流程：本装置在使用时，利用蓄电池12进行供电，通过通讯及控制模块11远程控制本装置运行，本装置通过浮力调节仓3内水量的调整进行下潜和上浮的控制，利用驱动电机13带动螺旋桨14转动来驱动本装置前进，利用垂直稳定翼15和水平稳定翼16使得本装置在水下可保持稳定姿态，利用方向舵17和升降舵18来调整本装置
的转向和俯仰，本装置下潜到水面以下后，拍摄装置安装管道4和取样管道5下方的电动开合密封罩19打开，液压伸缩杆21推动升降管22下降，使透明密封球型罩23向下移动至凸出拍摄装置安装管道4的底部，即可通过摄像装置25进行拍摄，监测水下污染情况，拍摄过程中，通过云台24可控制摄像装置25进行转向，从而调节拍摄的方向，可设置多个水下取样位置，控制传动电机31带动丝杆32运行，利用丝杆32带动安装板38通过滑块29沿滑轨28移动至最左侧的两个样本储存罐33之间，并控制位于第一电控三通阀42两侧的电动推杆48推动其末端的第一密封接头46通过伸缩管道45向与其对应的第二密封接头57移动，使第一密封接头46和第二密封接头57通过密封圈58和密封槽47连接，当移动到第一个取样位置时，控制第一电控三通阀42切换至连通输送管道41和位于其后侧的l型管56的状态，并控制位于其后侧的样本储存罐33上方的第二电控阀门55打开，水泵51将外保护壳1外侧的水吸入，并通过软管输入输送管道41中，经第一电控三通阀42输入至样本储存罐33内，当样本储存罐33内的液位传感器感应到样本储存罐33内的液位达到存量要求后，水泵51即停止工作，且此样本储存罐33上方的第二电控阀门55关闭，第一电控三通阀42切换至连通输送管道41和前侧的l型管56的状态，当本装置移动到下一取样位置时，水泵51将水样泵入，通过第一电控三通阀42输入至位于前侧的样本储存罐33中，完成最左侧的两个样本储存罐33的样本填充后，第一电控三通阀42两侧的电动推杆48即带动第一密封接头46离开第二密封接头57，随后传动电机31带动丝杆32驱动安装板38向右移动至与下一组前后两个样本储存罐33对齐，即可重复上述动作对下一组样本进行取样和储存，当本装置上浮至水面需要取用样本时，控制传动电机31带动安装板38移动，使样本取用装置40移动至需要取用的样本所在的样本储存罐33旁，控制第二电控三通阀44靠近需要取用的样本的一侧的电动推杆48推动第一密封板50移动至与样本储存罐33上方的第二密封板52连接，控制第二电控三通阀44切换至连通自吸泵49和取样样本所在的样本储存罐33上的l型管56的状态，将样本输出软管53与接收容器连接后，打开第二电控阀门55，即可控制自吸泵49运行，将样本储存罐33内的样本吸出，综上所述，本装置既可以实现水下不同位置的多个样本的自动取样、储存工作，又可以方便的取用需要取用的样本，整体自动化程度高，操作便捷，当需要清理出各个样本储存罐33内的样本时，打开样本储存罐33下方的第一电控阀门34，并打开输出泵36，输出泵36将样本储存罐33中流入管道组35中的废弃样本通过输出管道37排出。