一种地表水监测的取样装置

技术领域

本发明涉及水质取样设备，尤其涉及一种地表水监测的取样装置。

背景技术

地表水主要包括河流、湖泊、沼泽等，是人类生活用水的重要来源，为了保证地表水的水体质量能够被及时的发现治理，需要相关部门对地表水水质进行定时的取样检测。

在地表水取样过程中，一般的要求是要在指定位置、指定深度来完成对指定水域的水体取样，现有技术中，通常的做法是，工作人员驾驶采样船移动到待检测水域的指定位置，然后下放取样器，工作人员控制取样器的下放深度，待取样器到达下放深度后，通过电磁阀打开取样器的采样口，对应深度的水体经采样口进入采样器，采样结束后，关闭采样口，将采样器提拉回采样船上即可。

现有的这种取样方式存在以下问题：需要驾驶采样船到达指定的采样位置，采样船的行驶对其下侧的水质会造成扰动，比如说会把目标水域的水质搅浑，如果采样深度较深还好，如有采样深度较浅，搅浑的水质会影响水体质量，必须等水质重新回归后，才能进行采样工作，严重影响着采样效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地表水监测的取样装置，以解决现有技术中采样船必须行驶到待监测水域位置进行取样器的下放，采样船会扰动目标水域的水质而影响取样效率的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明中一种地表水监测的取样装置的技术方案如下：

一种地表水监测的取样装置，包括采样球和用于将采样球抛出的抛球机构，采样球包括由金属材料制成的球体，球体上端通过连接线与抛球机构相连，球体的内腔被隔板分隔成上下布置的采样腔和浮力调节腔，浮力调节腔的腔壁上设置有出水口，浮力调节腔内设置有与出水口相连的水泵，采样腔内设置有电子液位计，采样腔的腔壁上设置有采样口，采样口处设置有采样单向阀，采样单向阀包括阀板和用于对阀板施加作用力以使阀板具有朝封堵所述采样口方向动作趋势的阀板复位弹簧，取样装置还包括控制器，电子液位计与所述控制器采样连接，控制器与所述水泵控制连接。

进一步的，浮力调节腔内设置有下端延伸至浮力调节腔的底部、上端与水泵相连的水管，水管为贴设于浮力调节腔内壁上的弧形水管。

进一步的，浮力调节腔的体积大于采样腔的体积，球体的质心处于浮力调节腔内。

进一步的，阀板复位弹簧的初始预紧力可调。

进一步的，球体由上侧球壳和下侧球壳构成，上侧球壳与下侧球壳螺纹连接，隔板固定于上侧球壳的底部，电子液位计包括竖向固定于隔板中部与上侧球壳顶部之间的导向杆，电子液位计还包括导向移动装配于导向杆上的浮子。

进一步的，抛球机构包括机构架，机构架上左右间隔设置有第一支架和第二支架，第一支架上转动装配有抛球杆，抛球杆远离第一支架的一端设置有与采样球适配的球槽，抛球杆与第一支架之间设置有抛球弹簧。

进一步的，第二支架上转动装配有缠线滚筒，连接线远离采样球的一端缠绕在缠线滚筒上，机构架上设置有用于检测所述缠线滚筒转动圈数的编码器，编码器与控制器采样连接，机构架上还设置有用于对所缠线滚筒的滚筒轴进行刹车的刹车装置，控制器与刹车装置控制相连。

进一步的，刹车装置包括刹车盘和用于驱动刹车盘沿滚筒轴径向往复移动的电动推杆，控制器与电动推杆控制连接。

进一步的，机构架上设置有供电电池，控制器设置于机构架上，连接线上连接有与供电电池和控制器相连的电缆，电缆远离机构架的一端与采样球上的水泵和电子液位计电连接。

进一步的，采样单向阀设置于采样口的内侧，采样口的外侧设置有常闭电磁阀，控制器与常闭电磁阀控制连接。

本发明的有益效果为：本发明中，不需要将船只行驶至目标采样区域，比如说把船只行驶至目标采样区域旁，这样船只就不会对目标采样区域的水质造成扰动，可以实现高效采样。通过抛球机构将采样球抛到目标采样区域，在采样球抛出之前，根据目标采样深度，通过在浮力调节腔中加入适量的水，调节采样球的整体重量，这样采样球抛出到目测采样区域后，就会下沉到目标深度，在目标深度时，由于水压的作用，水压打开采样单向阀，目标深度的水体就会经采样口进入采样腔，在采样腔中进入水体后，如果不调整整个采样球的重量，采样球就会下沉，而导致采样非目标深度，因此此时，控制器可以根据电子液位计的上升速度，控制水泵工作，将浮力调节腔中的水排出，保证采样球一直维持在目标深度采样。

进一步的，当采样结束，水泵可以将浮力调节腔中的水体完全排出，此时，采样球受浮力作用漂浮至水面上，通过连接线将采样球收回，避免采样球在水下收回时，容易被水下物体拉拽而导致采样球无法被顺利回收的问题。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：

图1是本发明中一种地表水监测的取样装置的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中采样球的结构示意图；

图3是图2中的A处放大图；

图4是图1中刹车装置与滚筒轴的配合示意图；

附图标记说明：1、机构架；2、第一支架；3、抛球弹簧；4、抛球杆；5、抛球杆转轴；6、供电电池；7、控制器；8、编码器；9、刹车装置；10、刹车盘；11、滚筒轴；12、缠线滚筒；13、第二支架；14、内方孔；15、转动手柄；16、连接线；17、采样球；18、球槽；19、隔板；20、水泵；21、水管；22、上侧壳体；23、下侧壳体；24、采样腔；25、浮力调节腔；26、浮力调节腔的液面；27、采样单向阀；28、常闭电磁阀；29、电缆；30、导向杆；31、浮子；32、调节螺栓；33、导向槽；34、弹簧座；35、采样口；36、进水口；37、阀板复位弹簧；38、阀板；39、电动推杆。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

本发明中一种地表水监测的取样装置的实施例如图1~4所示：包括采样球17和用于将采样球抛出的抛球机构，抛球机构包括板状结构的机构架1，机构架1上左右间隔的设置有第一支架2和第二支架13，第一支架2、第二支架13均包括左右间隔布置的支架板，第一支架的两个支架板上转动装配有抛球杆4，具体的，抛球杆4通过抛球杆转轴5与第一支架的两个支架板转动配合，抛球杆远离第一支架的一端设置有与采样球适配的球槽18，抛球杆4与第一支架之间设置有抛球弹簧3，本实施例中，抛球弹簧为设置于抛球杆转轴两端与第一支架的两个支架板之间的扭簧。

第二支架的两个支架板上转动装配有缠线滚筒12，具体的缠线滚筒的滚筒轴11与第二支架13的两个支架板转动配合，机构架上于缠线滚筒的左侧设置有用于检测缠线滚筒转动圈数的编码器8，机构架上还设置有用于对缠线滚筒的滚筒轴进行刹车的刹车装置9。编码器的左侧设置有供电电池6和控制器7，编码器8与控制器7采样连接，控制器7与刹车装置9控制连接。

刹车装置包括刹车盘10和用于驱动刹车盘沿滚筒径向往复移动的电动推杆39，控制器7与电动推杆39控制连接。采样球17包括由金属材料制成的球体，球体上端通过连接线16与抛球机构相连，球体由上侧球壳22和下侧球壳23构成，上侧球壳22与下侧球壳23螺纹连接，上侧球壳22小于下侧球壳23，连接线16的一端与上侧球壳22上端相连，连接线的另外一端缠绕在缠线滚筒12上。

球体的内腔被隔板19分隔成上线布置的采样腔24和浮力调节腔25，隔板19固定于上侧球壳22的底部，浮力调节腔25的体积大于采样腔24的体积，球体的质心出于浮力调节腔内。图中项26表示浮力调节腔的液面。

浮力调节腔25的腔壁上设置有出水口，浮力调节腔内设置有与出水口相连的水泵20，控制器与水泵20控制连接，浮力调节腔内设置有下端延伸至浮力调节腔的底部、上端与水泵相连的水管21，水管21为贴设于下侧球壳内壁上的弧形水管。

采样腔内设置有电子液位计，电子液位计与控制器采样连接，采样腔的腔壁上设置有采样口，采样口处设置有采样单向阀27，采样单向阀包括阀板38和用于对阀板施加作用力以使阀板具有朝封堵采样口方向移动动作趋势的阀板复位弹簧37。阀板复位弹簧的初始预紧力可调。

在本实施例中，电子液位计包括竖向固定于隔板中部与上侧球壳顶部之间的导向杆30，电子液位计还包括导向移动装配于导向杆上的浮子31。采样单向阀设置于采样口的内侧，采样口35的外侧设置有常闭电磁阀28，控制器与常闭电磁阀控制连接。

阀板复位弹簧通过以下方式实现初始预紧力可调，球体上于采样口的外围开设有导向方向沿球体径向延伸的导向槽33，在导向槽33中导向移动装配有弹簧座34，阀板复位弹簧37为外端与弹簧座34固定相连、内端与阀板38固定相连的拉簧，弹簧座上开设有位于采样口中的进水口36。球体上还螺纹连接有调节螺栓32，本实施例中，调节螺栓32有两个，两个调节螺栓32分别位于弹簧座的两端，调节螺栓与弹簧座转动配合，也就是说调节螺栓能够相对弹簧座转动，但是在沿球体的径向上，调节螺栓与弹簧座防脱配合，当旋转调节螺栓时，可以调整弹簧座相对球体的径向位置，从而调节阀板复位弹簧的初始预紧力，这样实现在不同深度的情况下，依靠不同的水压来打开阀板，实现设定深度采样口进水。

滚筒轴的右端设置有内方孔14，抛球机构还包括转动手柄15，转动手柄具有用于与内方孔止转插接的外方头结构，在不使用时，将转动手柄由滚筒轴上取下，避免转动手柄对抛球过程中，滚筒轴转动的影响。连接线上连接有电缆29，电缆用于将供电电池的电源供向水泵、常闭电磁阀和电子液位计，同时将电子液位计的液位信号传输给控制器，将控制器的控制信号传输给水泵和常闭电磁阀。

使用时，工作人员可以驾驶小船移动到待采样区域即待检测区域旁，而不是采样区域，避免小船将采样区域的水质搅浑，工作人员根据采样深度，在浮力调节腔内装填合适的水量，根据目标采样区域距离小船的距离，调整抛线长度，具体的就是设定滚筒轴的旋转圈数，当到达指定的旋转圈数后，刹车装置对滚筒轴刹车即可。抛球杆将采样球朝向待采样区域抛出，滚筒轴随动转动进行放线，如果滚筒轴没有到达设定的转动圈数，常闭电磁阀就会一直出于关闭状态，避免采样球没有被抛到指定位置，而产生的错误采样；如果滚筒轴转动到设定的转动圈数，常闭电磁阀打开，刹车装置对滚筒轴进行刹车，采样球落于待采样区域，并下沉到目标深度，在水压的作用下，目标位置、目标深度的水体经采样口进入采样腔，电子液位计检测到采样腔内液位的升高，控制器控制水泵将浮力调节腔内的水体排出，保证采样球始终在指定深度进行采样，在采样结束后，控制器控制水泵继续排水，采样球受浮力作用浮到水面，此时，工作人员可以将转动手柄与滚筒轴的右端相连，通过旋转转动手柄，缠线滚筒转动收线，从而将采样球收回，采样球浮于水面上被收回，浮于水面上的采样球不容易被水下的物体钩挂，因此很容易被收回，采样球收回后，工作人员只需取下体积较小的上侧球壳拿到实验室检测即可，下侧球壳可以与其它的上侧球壳配合进行新一轮的采样工作。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。