專利名稱：在線水質(zhì)自動采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到水質(zhì)環(huán)境在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是一種在線水質(zhì)自動采樣器。主要用于環(huán)境監(jiān)測中水樣樣品的自動采集、分配與保存。
背景技術(shù)：
在水質(zhì)監(jiān)測中，除了部分有條件的地方安裝自動在線監(jiān)測儀外，大部分地方的大多數(shù)監(jiān)測項目仍需要手工分析，因此需要大量的水質(zhì)自動采樣器配合手工樣品分析。傳統(tǒng)的水質(zhì)自動采樣器采樣功能單一，一般只能按設定周期采樣，采樣分配方式一般采用步進電機直接分配，累計步距誤差大，掉電時不能自鎖，導致樣品不能正確導入采樣瓶，采樣瓶一般呈圓周分布，空間利用率低，體積大，因此不能真正滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點和不足，本實用新型的目的在于提供一種智能化的水質(zhì)自動采樣器，這種采樣器用步進電機和蝸輪蝸桿結(jié)合實現(xiàn)圓周分配，利用蝸輪蝸桿自鎖特性，掉電時可以鎖定分配懸臂，長時間運轉(zhuǎn)沒有分配誤差，利用矩形分配盤將圓周分配轉(zhuǎn)換為矩形分配，使采樣瓶呈緊湊的矩形分布，在相同的采樣瓶條件下，24個矩形分布的采樣瓶比24個圓周分布的采樣瓶節(jié)省空間62％；采樣控制器采用單片機系統(tǒng)，具有顯示、鍵盤輸入、采樣泵控制、步進電機控制、換向閥控制功能，能接入脈沖信號、4～20mA信號、RS232信號，可實現(xiàn)按周期、定時、脈沖輸入、累計流量、瞬時流量、周期+脈沖、周期+累計流量7種本地采樣控制模式，還可通過RS232實現(xiàn)遠程控制采樣，能滿足環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域絕大部分需求。
該水質(zhì)自動采樣器由采樣控制器、采樣泵、采樣頭、換向閥、溫度控制系統(tǒng)、圓周分配系統(tǒng)、矩形采樣分配盤、采樣瓶組成。在采樣泵的動力下，水樣經(jīng)采樣頭進入采樣水管，經(jīng)過采樣泵泵管后到達換向閥，換向閥在采樣控制器的控制下，把設定體積的水樣準確導入儀器，圓周分配系統(tǒng)帶動分配懸臂轉(zhuǎn)動指定角度，矩形采樣分配盤將圓周分布轉(zhuǎn)換為矩形分布，并將水樣導入指定的采樣瓶，溫度控制系統(tǒng)將樣品的溫度控制在4℃-6℃，保持水樣新鮮。
7種采樣模式 周期模式按設定的采樣周期循環(huán)采樣，直到完成設定次數(shù)； 定時采樣按設定的時間表采樣，例“mm月dd日hh時ii分”，最多可設置24個時間點； 脈沖輸入利用外接脈沖信號起動采樣，用于與脈沖輸出設備配合使用； 累計流量接入流量計4～20mA信號，按設定的累計流量等比例采樣，即累計值達到設定值起動采樣； 瞬時流量接入流量計4～20mA信號，按設定的瞬時流量采樣，即當瞬時流量大于設定值時起動采樣； 周期+脈沖即周期采樣與脈沖采樣的組合，當兩個控制條件滿足其中1個即起動采樣； 周期+累計流量即周期采樣與累計流量采樣的組合，當兩個控制條件滿足其中1個即起動采樣。
RS232接口通過通信設備與辦公室計算機相連，可實現(xiàn)遠程控制采集指定瓶號、指定體積的樣品，也可遠程提取采樣紀錄和所設參數(shù)。
圓周分配系統(tǒng)由步進電機和蝸輪蝸桿組成，步進電機通過聯(lián)軸節(jié)與蝸桿相連，蝸輪蝸桿采用30∶1傳動比，用于實現(xiàn)垂直方向的轉(zhuǎn)動傳動，蝸輪與分配懸臂剛性連接，分配懸臂上固定用于輸出水樣的軟管，在采樣控制器控制下實現(xiàn)水樣圓周分配；利用蝸輪蝸桿自鎖特性，分配懸臂在掉電時不能自由轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自鎖，同時利用蝸輪蝸桿傳動比，可將步進電機步距誤差縮小30倍。
矩形采樣分配盤用耐酸堿塑料注塑形成，分配盤上端面圓周分布24個樣品流入孔，下端面矩形分布24個流出孔，流出孔呈5×5正方形分布并去掉中心一個，例圖3所示，流入孔與流出孔通過導槽相連。
采樣泵采用計量蠕動泵，泵管采用耐強酸、強堿泵管，可準確計量采樣量，同時可適用不同水質(zhì)；蠕動泵缺水時不會損壞泵。
溫度控制系統(tǒng)由壓縮機和溫控器組成，壓縮機選用無公害壓縮機以保護環(huán)境，儀器外殼進行了保溫設計，在外殼夾層中注入保溫材料，以提高保溫效果和降低壓縮機能耗。樣品室溫度控制在4℃-6℃，保證樣品新鮮。
本實用新型優(yōu)越性在于采用微機控制技術(shù)，可實現(xiàn)多種控制模式；采用換向閥控制水頭，可以保證水樣代表性和采樣精度；采用步進電機和蝸輪蝸桿配合實現(xiàn)圓周分配，保證分配精度，掉電能自鎖；采用采樣分配盤將圓周分配轉(zhuǎn)換為矩形分配，節(jié)省了空間。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖，圖中1是采樣控制器，2是計量蠕動泵，3是換向閥，4是圓周分配系統(tǒng)、5是分配懸臂、6是矩形采樣分配盤、7是采樣瓶、8是溫度控制系統(tǒng)、9是采樣頭。
圖2是本實用新型的工作流程框圖。
圖3是本實用新型的采樣分配盤示意圖，圖中32是流入孔呈圓周分布，31是流出孔呈矩形(正方形)分布。
圖4是采樣分配盤流入孔、流出孔、導水槽示意圖。圖中41是流出孔，42是導水槽，43是流入孔。
圖5是采樣瓶的分布示意圖。圖中51是采樣瓶，52是門。
具體實施方式
例附圖2所示，水質(zhì)自動采樣器由采樣控制器1、采樣泵2、換向閥3、圓周分配系統(tǒng)4、分配懸臂5、矩形采樣分配盤6、采樣瓶7、溫度控制系統(tǒng)8、采樣頭9組成。
采樣控制器采用單片機系統(tǒng)構(gòu)成，具有顯示、鍵盤輸入、采樣泵控制、步進電機控制、換向閥控制功能，能接入脈沖信號、4~20mA信號、RS232信號，可實現(xiàn)按周期、定時、脈沖輸入、累計流量、瞬時流量、周期+脈沖、周期+累計流量7種本地采樣控制模式，還可通過RS232實現(xiàn)遠程控制采樣；采樣控制器還具有參數(shù)設置、記錄查詢、時鐘顯示等功能，可設置的參數(shù)主要包括控制模式選擇、采樣瓶數(shù)、每瓶采樣次數(shù)、單次采樣量，采樣間隔，脈沖數(shù)、累計流量、瞬時流量等參數(shù)。
控制模式的實施實施例1進入設置菜單，設置模式為00(周期模式)，設置采樣瓶數(shù)(例24瓶)，設置每瓶采樣次數(shù)(例1次/瓶，可設為多次)，設置單次采樣量(例400ml)，設置采樣間隔(例60分鐘)，設置溫控器控制溫度為4℃，其它參數(shù)可以不設置，然后操作控制器進入自動運行狀態(tài)，采樣器每隔一個采樣間隔(60分鐘)進行一次采樣，采樣時啟動采樣泵2，并控制換向閥3將水樣導向溢流管，將水樣流向污水原，經(jīng)過一定時間，新水樣將采樣管充分沖洗后，換向閥3將水樣導向分配系統(tǒng)，同時圓周分配系統(tǒng)4將分配懸臂5轉(zhuǎn)向指定角度，水樣經(jīng)過采樣分配盤6流入矩形分布的采樣瓶7中，當完成設定的采樣量(例400ml)后，采樣泵2反向轉(zhuǎn)動，將管路中多余水樣反吹回污水源，從而完成一次采樣。完成所需的總采樣次數(shù)(例24次)后，儀器自動停止采樣，并提示“采樣滿”。
實施例2進入設置菜單，設置模式為01(定時模式)，設置采樣瓶數(shù)(例12瓶)，設置每瓶采樣次數(shù)(例1次，可設為多次)，設置單次采樣量(例400ml)，設置采樣定時表(例01次1月1日8時30分，02次1月1日9時30分)，設置溫控器控制溫度為5℃，其它參數(shù)可以不設置，然后操作控制器進入自動運行狀態(tài)，采樣器按照設定的時間表進行采樣(例1月1日8時30分進行01次采樣，1月1日9時30分進行02次采樣)，采樣時啟動采樣泵2，并控制換向閥3將水樣導向溢流管，將水樣流向污水原，經(jīng)過一定時間，新水樣將采樣管充分沖洗后，換向閥3將水樣導向分配系統(tǒng)，同時圓周分配系統(tǒng)4將分配懸臂5轉(zhuǎn)向指定角度，水樣經(jīng)過采樣分配盤6流入矩形分布的采樣瓶7中，當完成設定的采樣量(例400ml)后，采樣泵2反向轉(zhuǎn)動，將管路中多余水樣反吹回污水源，從而完成一次采樣。完成所設定的時間表(例2個時間點)后，自動停止采樣，例果定時表規(guī)定的采樣次數(shù)多于設定的采樣瓶數(shù)(例12瓶)與采樣次數(shù)(例1次/瓶)的乘積(例12次)，則儀器完成設定采樣總次數(shù)(例12次)自動停止采樣，并提示“采樣滿”。
實施例3進入設置菜單，設置模式為02(脈沖模式)，設置采樣瓶數(shù)(例24瓶)，設置每瓶采樣次數(shù)(例1次/瓶，可設為多次)，設置單次采樣量(例400ml)，設置脈沖數(shù)(例01個，可設為多個)，設置溫控器控制溫度為6℃，其它參數(shù)可以不設置，連接好脈沖輸入設備(例流量計脈沖輸出)，然后操作控制器進入自動運行狀態(tài)，采樣器每接收到設定的脈沖數(shù)(例01個)進行一次采樣，采樣時啟動采樣泵2，并控制換向閥3將水樣導向溢流管，將水樣流向污水原，經(jīng)過一定時間，新水樣將采樣管充分沖洗后，換向閥3將水樣導向分配系統(tǒng)，同時圓周分配系統(tǒng)4將分配懸臂5轉(zhuǎn)向指定角度，水樣經(jīng)過采樣分配盤6流入矩形分布的采樣瓶7中，當完成設定的采樣量(例400ml)后，采樣泵2反向轉(zhuǎn)動，將管路中多余水樣反吹回污水源，從而完成一次采樣。完成所需的采樣總次數(shù)(例24次)后，儀器自動停止采樣，并提示“采樣滿”。
實施例4進入設置菜單，設置模式為03(累計流量模式)，設置采樣瓶數(shù)(例24瓶)，設置每瓶采樣次數(shù)(例1次/瓶，可設為多次)，設置單次采樣量(例400ml)，設置累計流量值(例0100m3)，設置好4~20mA量程(例0200m3/h)，設置溫控器控制溫度為5℃，其它參數(shù)可以不設置，連接好流量計4~20mA輸入，然后操作控制器進入自動運行狀態(tài)，則流量每增加設定值(例0100m3)采樣器進行一次采樣，采樣時啟動采樣泵2，并控制換向閥3將水樣導向溢流管，將水樣流向污水原，經(jīng)過一定時間，新水樣將采樣管充分沖洗后，換向閥3將水樣導向分配系統(tǒng)，同時圓周分配系統(tǒng)4將分配懸臂5轉(zhuǎn)向指定角度，水樣經(jīng)過采樣分配盤6流入矩形分布的采樣瓶7中，當完成設定的采樣量(例400ml)后，采樣泵2反向轉(zhuǎn)動，將管路中多余水樣反吹回污水源，從而完成一次采樣。完成所需的采樣總次數(shù)(例24次)后，儀器自動停止采樣，并提示“采樣滿”。
實施例5進入設置菜單，設置模式為04(瞬時流量模式)，設置采樣瓶數(shù)(例24瓶)，設置每瓶采樣次數(shù)(例1次/瓶，可設為多次)，設置單次采樣量(例400ml)，設置瞬時流量閥值(例0100m3/h)，設置好4~20mA比例(例0500m3/h)，設置溫控器控制溫度為5℃，其它參數(shù)可以不設置，連接好流量計4~20mA輸入，然后操作控制器進入自動運行狀態(tài)，則當流量計瞬時流量超過設定閥值(例0100m3/h)采樣器進行一次采樣，采樣時啟動采樣泵2，并控制換向閥3將水樣導向溢流管，將水樣流向污水原，經(jīng)過一定時間，新水樣將采樣管充分沖洗后，換向閥3將水樣導向分配系統(tǒng)，同時圓周分配系統(tǒng)4將分配懸臂5轉(zhuǎn)向指定角度，水樣經(jīng)過采樣分配盤6流入矩形分布的采樣瓶7中，當完成設定的采樣量(例400ml)后，采樣泵2反向轉(zhuǎn)動，將管路中多余水樣反吹回污水源，從而完成一次采樣。完成所需的采樣總次數(shù)(例24次)后，儀器自動停止采樣，并提示“采樣滿”。
實施例6進入設置菜單，設置模式為05(周期+脈沖模式)，設置采樣瓶數(shù)(例24瓶)，設置每瓶采樣次數(shù)(例01次/瓶，可設為多次)，設置單次采樣量(例400ml)，設置采樣間隔(例60分鐘)，設置脈沖數(shù)(例02個，可設為多個)，設置溫控器控制溫度為5℃，其它參數(shù)可以不設置，然后操作控制器進入自動運行狀態(tài)，采樣器在一個采樣間隔(例60分鐘)內(nèi)例果接收到設定脈沖數(shù)(例2個)，則采樣器立即進行一次采樣，并且在當次采樣結(jié)束后等待本次周期(例60分鐘)結(jié)束后進入下一個周期并將脈沖數(shù)、計時器清零；例果在一個采樣間隔(例60分鐘)內(nèi)接收到的脈沖數(shù)小于設定脈沖數(shù)(例02個)，則采樣器在采樣周期結(jié)束時進行一次采樣，采樣時啟動采樣泵2，并控制換向閥3將水樣導向溢流管，將水樣流向污水原，經(jīng)過一定時間，新水樣將采樣管充分沖洗后，換向閥3將水樣導向分配系統(tǒng)，同時圓周分配系統(tǒng)4將分配懸臂5轉(zhuǎn)向指定角度，水樣經(jīng)過采樣分配盤6流入矩形分布的采樣瓶7中，當完成設定的采樣量(例400ml)后，采樣泵2反向轉(zhuǎn)動，將管路中多余水樣反吹回污水源，從而完成一次采樣。采樣結(jié)束后接收脈沖數(shù)和計時器清零并進入下一個周期，完成所需的采樣總次數(shù)(例24次)后，儀器自動停止采樣，并提示“采樣滿”。
實施例7進入設置菜單，設置模式為06(周期+累計流量模式)，設置采樣瓶數(shù)(例24瓶)，設置每瓶采樣次數(shù)(例01次/瓶，可設為多次)，設置單次采樣量(例400ml)，設置采樣間隔(例60分鐘)，設置累計流量值(例0100m3)，設置好4~20mA量程(例0200m3/h)，設置溫控器控制溫度為5℃，其它參數(shù)可以不設置，連接好流量計4~20mA輸入，然后操作控制器進入自動運行狀態(tài)，采樣器在一個采樣間隔(例60分鐘)內(nèi)例果流量累計值超過設定值(例0100m3)，則采樣器立即進行一次采樣，并且在當次采樣結(jié)束后等待本次周期(60分鐘)結(jié)束后進入下一個周期并流量計數(shù)器、計時器清零；例果在一個采樣間隔(例60分鐘)內(nèi)接累計流量值小于設定值(例0100m3)，則采樣器在采樣周期結(jié)束時進行一次采樣，采樣結(jié)束后流量計數(shù)器和計時器清零并進入下一個周期，每次采集設定的樣品量(例400ml)，直到完成所需的采樣總次數(shù)(例24次)，儀器自動停止采樣，并提示“采樣滿”。
實施例8進入設置菜單，設置模式為07(遠程模式)，設置采樣瓶數(shù)(例24瓶)，設置溫控器控制溫度為5℃，其它參數(shù)可以不設置，通過RS232接口與數(shù)據(jù)傳輸設備連接好，然后操作控制器進入自動運行狀態(tài)；從遠端計算機發(fā)送開始采樣指令(指令包括指定的瓶號和設定的采樣量)，采樣器立即起動一次采樣，采樣時啟動采樣泵2，并控制換向閥3將水樣導向溢流管，將水樣流向污水原，經(jīng)過一定時間，新水樣將采樣管充分沖洗后，換向閥3將水樣導向分配系統(tǒng)，同時圓周分配系統(tǒng)4將分配懸臂5轉(zhuǎn)向指定角度，水樣經(jīng)過采樣分配盤6流入矩形分布的采樣瓶7中，當完成指定的采樣量(例400ml)后，采樣泵2反向轉(zhuǎn)動，將管路中多余水樣反吹回污水源，從而完成一次采樣。例果采樣瓶號超出設定瓶數(shù)范圍，將不執(zhí)行采樣，并返回錯誤信息；例果指定瓶號已采滿，將不執(zhí)行采樣，并返回“已采”信息；例果所有瓶數(shù)都采滿，將不執(zhí)行采樣，并返回“采樣滿”信息。
權(quán)利要求1.一種水質(zhì)自動采樣器，由采樣控制器、采樣泵、采樣頭、換向閥、溫度控制系統(tǒng)、圓周分配系統(tǒng)、矩形采樣分配盤、采樣瓶組成；水樣經(jīng)采樣頭進入采樣管，經(jīng)過采樣泵泵管后到達換向閥，經(jīng)過換向閥后到達圓周分配系統(tǒng)，再通過矩形采樣分配盤倒入指定的采樣瓶，溫度控制系統(tǒng)將樣品控制在4℃-6℃，其特征是采用步進電機和蝸輪蝸桿組成圓周分配系統(tǒng)，采用矩形采樣分配盤實現(xiàn)矩形分配。
2.按照權(quán)利要求書1所述的水質(zhì)自動采樣器，其特征在于用計量蠕動泵作為采樣泵。
3.按照權(quán)利要求書1所述的水質(zhì)自動采樣器，其特征在于采用步進電機和蝸輪蝸桿組成圓周分配系統(tǒng)。
4.按照權(quán)利要求書1所述的水質(zhì)自動采樣器，其特征在于采用矩形采樣分配盤，分配盤24個流入孔呈圓周分布，24個流出孔呈矩形分布。
5.按照權(quán)利要求書1所述的水質(zhì)自動采樣器，其特征是采用單片機系統(tǒng)作為采樣控制器。
專利摘要本實用新型是一種在線水質(zhì)自動采樣器。該水質(zhì)自動采樣器主要采樣控制器、采樣泵、換向閥、圓周分配系統(tǒng)、分配懸臂、矩形采樣分配盤、采樣瓶、溫度控制系統(tǒng)、采樣頭組成。在微計算機控制下，水樣經(jīng)采樣頭進入采樣水管，經(jīng)過采樣泵泵管后到達換向閥，經(jīng)軟管進入圓周分配系統(tǒng)，經(jīng)采樣矩形分配盤導入指定的采樣瓶，溫度控制器控制樣品室溫度，實現(xiàn)樣品低溫保存。采用微機控制技術(shù)，可實現(xiàn)多達7種采樣模式，采用步進電機和蝸輪蝸桿相結(jié)合，在掉電狀態(tài)下分配系統(tǒng)可以保持自鎖狀態(tài)，通過采樣分配盤把采樣瓶的圓周分布變?yōu)榫匦畏植?，比傳統(tǒng)的水質(zhì)采樣器更緊湊、更通用、更可靠。
文檔編號G01N1/14GK2909218SQ20052014435
公開日2007年6月6日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者馬志剛, 金大建, 周紅峰 申請人:北京環(huán)科環(huán)保技術(shù)公司