一种用于地下水采集与测定的一体式装置及其方法与流程

1.本发明涉及采集装置技术领域，具体是涉及一种用于地下水采集与测定的一体式装置及其方法。


背景技术：

2.地下水是水资源的重要组成部分，地下水以其稳定的供水条件、良好的水质，成为农业灌溉、工矿企业以及城市生活用水的重要水源，尤其是在地表缺水的干旱、半干旱地区，地下水常常成为当地的主要供水水源。
3.但是近些年来，由于矿山、油气田开采和工业生产过程中产生的各种废水，农业生产施用的肥料和农药、污水灌溉等导致地下水不断受到污染，因此我们需要对地下水进行采集，并对水质进行检测，以了解地下水的污染情况。
4.现有的地下水采集装置在井中采集目标深度的地下水时往往会被表层的地下水所干扰，影响采样结果，且现有采集装置不能单次下井采集多个深度的地下水。
5.因此，现急需一种能够避免表层水干扰采集目标深度地下水，并能一次采集多个深度地下水的地下水采集与测定的一体式装置。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于地下水采集与测定的一体式装置及其方法。
7.本发明的技术方案是：一种用于地下水采集与测定的一体式装置，所述装置包括采集筒，所述采集筒的侧壁上设有进水口，且采集筒内滑动密封连接有可上下升降控制所述进水口开闭的第一滑块，位于所述第一滑块下端的采集筒侧壁上设有出水口，所述第一滑块与采集筒底面通过多组第一弹簧进行连接，第一滑块上设有多组进水孔，所述进水孔内设有利用浮力封闭进水孔的第一浮球，且进水孔两端均设有用于限制第一浮球位置的限位环，位于第一滑块上方的采集筒内滑动连接有用于推动第一滑块下降的第一活塞，且所述第一活塞上端面设有用于推动第一活塞的推杆，所述采集筒上端固定连接有电机盒，所述推杆穿过所述电机盒底面并与设置在电机盒内的压板固定连接，所述电机盒内底面设有用于驱动所述压板上下升降的电机，所述电机的输出轴上固定连接有曲柄，压板与曲柄通过设置在压板上的连杆进行连接，且所述连杆的两端与压板、曲柄均为转动连接，电机盒内设有用于向电机供电的电源，所述电机的外底面设有气筒，所述气筒内设有与其滑动密封连接第二活塞，所述第二活塞上端设有用于与所述曲柄配合推动第二活塞下降的压杆，所述压杆穿过电机盒的外底面并与电机盒的外底面滑动连接，所述进水口内壁贴设有用于利用气筒排气或吸气进行伸缩并对进水口疏通的清堵气囊，所述清堵气囊通过充气管道与气筒的出气口连通，所述电机盒外顶面上设有检测筒，所述检测筒通过其侧壁设有的进水管与所述出水口连通，所述检测筒内设有检测仪器，电机盒侧壁连接有用于使所述装置下降进入地下水中的线缆。上述装置在未达到目标深度时，进水口会被第一滑块挡住，达到目标
深度后，开启电机后进水口才能采集地下水，并通过电机带动第一滑块进行上下往复运动将地下水从采集筒中输送至检测筒进行检测，避免了表层地下水对目标深度地下水检测结果造成干扰，且气筒可在电机带动曲柄旋转过程中，将气体充进清堵气囊，使清堵气囊伸长对进水口进行疏通，避免进水口堵塞。
8.进一步地，所述采集筒的外底面设有液位传感器，且采集筒的底面设有配重块，所述线缆上设有刻度尺，液位传感器可在采集筒接触到地下水时将电信号传递给检测人员，此时记录刻度尺的刻度，并根据装置的高度与后续刻度尺的刻度，经过计算即可确定采集筒在地下水中的深度，配重块可以使采集筒更好的沉入地下水中。
9.进一步地，位于所述压板对应位置的所述进水管上设有与进水管垂直并连通的止回管，所述止回管内滑动密封连接有用于与压板上下运动配合控制进水管封闭或开启的密封块，止回管内设有连接杆，所述连接杆一端与密封块固定连接，连接杆另一端穿过所述电机盒顶面并与压板固定连接，止回管内的密封块可在压板带动第一滑块向下运动时，密封块也向下运动将进水管打开，使地下水进入进水管，在压板带动第一滑块向上运动时，密封块堵住进水管，防止进水管中的地下水回流，提高了地下水输送至检测筒的输送效率。
10.进一步地，所述第一滑块上端面设有第一磁块，所述第一活塞上设有用于利用磁斥力与第一磁块配合推动第一滑块滑动的第二磁块，通过第一磁块与第二磁块配合可避免第一活塞与第一滑块直接接触导致第一活塞挡住进水孔，影响采集效率。
11.进一步地，所述采集筒设有多组，多组所述采集筒上端均与电机盒固定连接，且多组采集筒内的所述第二磁块均为电磁铁，多组第二磁块通过多路开关与电源电性连接，通过设置多组采集筒并采用电磁铁来推动第一滑块运动，可以在不同深度通过电磁铁的通、断电来控制不同的采集筒采集地下水，以此达到可以采集不同深度的地下水。
12.作为本发明的一种可选技术方案，所述检测筒内部设有与多组采集筒一一对应的检测区，检测筒侧壁上设有多组与各个所述检测区一一对应连通的进水管，所述进水管与其对应的采集筒上设有的出水口连通，每组检测区内均设有一组检测仪器，通过设置多组检测区可以对不同深度的地下水进行分别检测，避免不同深度的地下水的检测结果相互干扰。
13.进一步地，所述检测仪器包括电导率检测仪、溶解氧检测仪以及盐度检测仪，上述检测仪器可对地下水水质进行检测，但不仅限于以上几种水质检测仪器，可根据实际水质检测需求进行对应设置。
14.作为本发明的另一种可选技术方案，所述检测筒通过与多组采集筒的出水口一一对应的进水管与采集筒连通，检测筒内设有与其滑动密封连接的第二滑块，所述第二滑块形状呈中心低，边缘高的漏斗形，且第二滑块与检测筒底面通过第二弹簧进行连接，所述第二滑块中心位置设有通孔，所述通孔内设有用于控制通孔开闭的第二浮球，所述第二浮球的直径与所述通孔的直径相同，位于所述第二浮球对应位置的压板上设有用于与第二滑块下降配合推动第二浮球的顶针，所述顶针穿过所述电机盒顶面与检测筒底面，且检测筒下端侧壁上设有与其连通的排水管，所述排水管上设有单向阀，上述检测筒可在地下水进入并检测完成后，当继续进地下水时，在重力作用下，第二滑块会下降，直至上下运动的顶针将第二浮球顶起，此时检测筒内的地下水会从通孔排出并通过排水管排出装置外，这样只需使用一组检测仪器可完成多个深度的地下水检测，成本更低，且可在一个区域内多次采
检测筒、31-进水管、311-止回管、312-密封块、313-连接杆、32-第二滑块、321-第二浮球、33-第二弹簧。
具体实施方式
39.下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。
40.实施例1
41.如图1所示，一种用于地下水采集与测定的一体式装置，装置包括采集筒1，
42.如图2、3所示，采集筒1的侧壁上设有进水口11，且采集筒1内滑动密封连接有可上下升降控制进水口11开闭的第一滑块13，位于第一滑块13下端的采集筒1侧壁上设有出水口12，
43.第一滑块13与采集筒1底面通过两组第一弹簧14进行连接，第一滑块13上设有两组进水孔131，进水孔131内设有利用浮力封闭进水孔131的第一浮球132，且进水孔131上、下两端均设有用于限制第一浮球132位置的限位环，第一浮球132的直径为20mm，
44.位于第一滑块13上方的采集筒1内滑动连接有用于推动第一滑块13下降的第一活塞15，且第一活塞15上端面设有用于推动第一活塞15的推杆151，
45.如图8、9所示，第一滑块13上端面设有第一磁块133，第一活塞15下端面设有用于利用磁斥力与第一磁块133配合推动第一滑块13上下升降的第二磁块152，
46.如图4所示，采集筒1上端固定连接有电机盒2，推杆151穿过电机盒2底面并与设置在电机盒2内的压板22固定连接，电机盒2内底面设有用于驱动压板22上下升降的电机21，电机21采用市售电机或对市售电机外形进行调整以适配本装置，电机21的输出轴上固定连接有曲柄211，压板22与曲柄211通过设置在压板22上的连杆221进行连接，且连杆221的上、下两端与压板22、曲柄211均为转动连接，电机盒2内设有用于向电机21供电的电源23，
47.如图5、6所示，电机21的外底面设有气筒25，气筒25内设有与其滑动密封连接第二活塞，第二活塞上端设有用于与曲柄211配合推动第二活塞下降的压杆，压杆穿过电机盒2的外底面并与电机盒2的外底面滑动连接，进水口11内壁贴设有用于利用气筒25排气或吸气进行伸缩并对进水口11疏通的清堵气囊26，所述清堵气囊26通过充气管道与气筒25的出气口连通，
48.上述采集筒1设有四组，四组采集筒1上端均与电机盒2固定连接，且四组采集筒1内的第二磁块152均为电磁铁，四组第二磁块152通过四路开关与电源23电性连接，四路开关为市售的无线控制四路开关，
49.电机盒2外顶面上设有检测筒3，检测筒3通过其侧壁设有的进水管31与出水口12连通，电机盒2侧壁连接有用于使装置下降进入水中的线缆24，
50.采集筒1的外底面设有液位传感器，且采集筒1的底面设有配重块，线缆24上设有刻度尺，
51.如图10所示，位于压板22对应位置的进水管31上设有与进水管31垂直并连通的止回管311，止回管311内滑动密封连接有用于与压板22上下运动配合控制进水管31封闭或开启的密封块312，止回管311内设有连接杆313，连接杆313上端与密封块312固定连接，连接杆313下端穿过电机盒2顶面并与压板22固定连接，
52.如图7所示，检测筒3内部设有与四组采集筒1一一对应的检测区，检测筒3侧壁上设有四组与各个检测区一一对应连通的进水管31，进水管31与其对应的采集筒1上设有的出水口12连通，每组检测区内均设有电导率检测仪、溶解氧检测仪以及盐度检测仪，上述电导率检测仪、溶解氧检测仪、盐度检测仪以及液位传感器均采用市售型号，或对市售型号进行调整以适配本装置。
53.使用上述采集设备进行地下水采集与测定，包括以下步骤：
54.步骤1：通过线缆24将装置下降至目标深度的地下水中；
55.步骤2：开启电机21，电机21通过曲柄211与连杆221带动所述压板22进行上下往复运动，压板22通过带动第一活塞15并推动第一滑块13在采集筒1内上下往复运动，当第一滑块13下降至进水口11下端时，地下水通过进水口11进入采集筒1中，并通过进水孔131进入到第一滑块13下端的采集筒1中；
56.步骤3、当第一滑块13下端的采集筒1中进满地下水后，在第一滑块13跟随第一活塞15下降时，由于水的浮力所述第一浮球132会封闭进水孔131，第一滑块13下降时会推动采集筒1中的地下进入出水口12中，并在第一滑块13上下往复运动过程地下水通过进水管31进入检测筒3；
57.步骤4、检测筒3中的电导率检测仪、溶解氧检测仪、盐度检测仪会对检测筒3中的地下水进行检测。
58.上述气筒25的工作原理为：电机21驱动曲柄211逆时针旋转时，曲柄211与压杆接触会下压压杆，使第二活塞向下移动，将气筒25中的气体通过充气管道压入清堵气囊26中，清堵气囊26充气向进水口11两端伸长将进水口11中的堵塞物推开，当压杆降至最低点时，曲柄211继续旋转并不再下压压杆，清堵气囊26开始复原将气体推入气筒25中并推动第二活塞上升。
59.上述第一浮球132的工作原理为：当地下水通过进水口11进入到第一滑块13上端采集筒1后，地下水进入到进水孔131中，由于地下水的浮力，第一浮球132浮起将进水孔131下端打开，地下水通过进水孔131进入到第一滑块13下端的采集筒1中，当第一滑块13下端的采集筒1中装满水后，在第一滑块13继续向下运动时，由于浮力与第一滑块13的运动，第一浮球132将进水孔131上端封闭，第一滑块13下端的采集筒1中的地下水无法通过进水孔131逆流，随着第一滑块13继续向下运动，地下水通过出水口12被压入到进水管31中，当第一滑块13向上运动时，第一滑块13下端的采集筒1中的地下水会得到补充，并随着第一滑块13的上下往复运动持续将地下水通过进水管31压入检测筒3中。
60.上述止回管311的工作原理为：由于密封块312与压板22通过连接杆313固定连接，当压板22推动第一滑块13一起向下运动时，密封块312也一起向下运动将进水管31打开，此时第一滑块13推动地下水进入进水管31，当压板22拉动第一滑块13向上运动时，密封块312也一起向上运动，直至将进水管31封闭，使进水管31中的水无法逆流。
61.实施例2
62.如图11、12所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，所述检测筒3通过与四组采集筒1的出水口12一一对应的进水管31与采集筒1连通，
63.如图13、14所示，检测筒3内设有与其滑动密封连接的第二滑块32，所述第二滑块32形状呈中心低，边缘高的漏斗形，且第二滑块32与检测筒3底面通过第二弹簧33进行连
接，
64.所述第二滑块32中心位置设有通孔，所述通孔内设有用于控制通孔开闭的第二浮球321，所述第二浮球321的直径为20mm，位于所述第二浮球321对应位置的压板22上设有用于与第二滑块32下降配合推动第二浮球321的顶针222，所述顶针222穿过所述电机盒2顶面与检测筒3底面，且检测筒3下端侧壁上设有与其连通的排水管，所述排水管上设有单向阀。
65.上述检测筒3的工作原理为：当检测筒3中进入地下水后，由于第二浮球321封闭了通孔，地下水无法流出，由于地下水的重力，随着地下水的增加，弹簧会逐渐压缩，第二滑块32会向下滑动，直至跟随压板22上下运动的顶针222将第二浮球321推起，此时第二浮球321漂浮至水面，第二滑块32上端的检测筒3中的地下水从通孔流出，直至地下水流完之后，第二滑块32在弹簧作用下上升至原位置，第二浮球321在重力作用下继续封闭通孔。