本發(fā)明涉及洞穴滴水自動取樣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動取樣裝置。

背景技術(shù)：

中國有近1/3的碦斯特地貌，其典型地質(zhì)特點是地表巖石多，土壤少，對水分保持嚴(yán)重不足，以至于碦斯特地區(qū)人民存在兩大自然災(zāi)害，第一：嚴(yán)重缺水，降水后的水源快速滲入地下造成的部分地區(qū)過于干旱，有時方圓幾公里內(nèi)人畜、灌溉共用一個泥塘；第二：具有地下水被快速污染的脆弱性，地面上的污染物很容易隨液體快速滲人到地下，一但地下水被污染，凈化需要幾十年，如果能夠通過研究發(fā)現(xiàn)某地區(qū)地下水的流向，不論是針對缺水問題或者污染問題，將提供科學(xué)有效的依據(jù)和解決方法。

目前是在國家基金項目的支持下研究一整套自動觀測方法，其中主要包括以下內(nèi)容：

一、首先在地面上對降雨量實施自動觀測，獲取降雨位置，降雨信息，并同時自動取樣，一但發(fā)現(xiàn)有降雨時，立即關(guān)注該區(qū)域周邊地下水反應(yīng)；

二、唯一途徑是通過洞穴，自動觀測滴水滴速的變化情況，說明該處有水源通過，如果原來滴速很慢，隨著地面上降水到來，滴速發(fā)生突變加快，說明某處的降水流到此處了，并將此時的樣品采集下來；

三、把地面上采集的降雨樣品和流到洞穴中采集到的樣品進(jìn)行成分的分析對比，可以從中發(fā)現(xiàn)樣品流經(jīng)途中經(jīng)過什么樣的土壤和巖石結(jié)構(gòu)，為地表下結(jié)構(gòu)模型的建立和水流去向模型的建立提供依據(jù)。

為達(dá)到上述目的，必須研究一套洞穴滴水滴速的自動監(jiān)測和樣品自動采集系統(tǒng)，同時對每一水滴信息和樣品信息進(jìn)行長時間記錄；本發(fā)明主要解決低功耗前提下樣品的自動采集功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動取樣裝置。

本發(fā)明提出的一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動取樣裝置，包括低盒支撐腳，所述低盒支撐腳的頂部設(shè)有裝置低盒，且裝置低盒內(nèi)部的中央位置設(shè)有防水密封盒，所述裝置低盒底部的周邊設(shè)有樣品瓶瓶底定位槽，所述樣品瓶瓶底定位槽內(nèi)設(shè)有樣品瓶，所述裝置低盒內(nèi)設(shè)有中間抬板，且中間抬板水平固定于裝置低盒的內(nèi)壁，所述中間抬板上設(shè)有圓孔，且圓孔與樣品瓶的瓶口相配合，所述中間抬板底部的中心位置固定有防水電機，防水電機的輸出軸連接有給水暫存容器，所述給水暫存容器位于中間抬板的上方，且給水暫存容器連接有給水金屬導(dǎo)管，所述給水暫存容器的同軸下方設(shè)有樣品瓶定位盤，樣品瓶定位盤的周邊設(shè)有十二個第二圓孔，且一個第二圓孔與給水金屬導(dǎo)管(17)相配合，所述給水暫存容器的另一側(cè)設(shè)有光敏對管，所述中間抬板上設(shè)有光敏對管固定座，且光敏對管位于光敏對管固定座上，且樣品瓶定位盤位于光敏對管之間，所述中間抬板的頂部設(shè)有抬板支撐桿，且抬板支撐桿的頂部設(shè)有上部抬板，所述上部抬板位于裝置低盒的頂部，且上部抬板的頂部設(shè)有兩個機械轉(zhuǎn)動部分提手，且兩個機械轉(zhuǎn)動部分提手對稱設(shè)置，所述上部抬板的頂部設(shè)有蓄水容器支架，且蓄水容器支架的頂部設(shè)有蓄水容器，所述蓄水容器內(nèi)設(shè)有樣品水過濾漏斗，所述樣品水過濾漏斗的內(nèi)側(cè)設(shè)有不銹鋼過濾篩網(wǎng)，且不銹鋼過濾篩網(wǎng)固定于蓄水容器的頂部，所述樣品水過濾漏斗連接有滴水收集引水管，所述蓄水容器的一側(cè)設(shè)有定位排水管，且蓄水容器的底部連接有三通，所述三通分別連接有取樣硅膠導(dǎo)管和排水硅膠導(dǎo)管，所述取樣硅膠導(dǎo)管連接有取樣電磁閥，且排水硅膠導(dǎo)管連接有排水電磁閥，所述取樣電磁閥和排水電磁閥均固定于蓄水容器支架上，所述取樣硅膠導(dǎo)管遠(yuǎn)離三通的一端延伸至給水暫存容器內(nèi)。

優(yōu)選地，所述防水密封盒內(nèi)設(shè)有控制電路，樣品瓶為容量為500ml的塑料瓶，且樣品瓶為十二個。

優(yōu)選地，所述滴水收集引水管連接有滴水傳感收集裝置，且樣品水過濾漏斗位于蓄水容器的開口處。

優(yōu)選地，所述樣品瓶瓶底定位槽由泡沫珍珠棉加工制成。

優(yōu)選地，所述控制電路分別與防水電機、取樣電磁閥、排水電磁閥和光敏對管連接。

本發(fā)明中，所述一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動取樣裝置通過滴水收集引水管能夠引入滴水樣品，通過樣品水過濾漏斗和不銹鋼過濾篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，通過蓄水容器和定位排水管能夠進(jìn)行蓄水，具備電磁閥排水取樣控制功能，也具備自動定位取樣功能，更能夠?qū)悠匪c空氣隔離，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗喀斯特洞穴滴水的自動取樣，也能夠?qū)崿F(xiàn)洞穴滴水滴速的測量和根據(jù)滴速變化進(jìn)行樣品自動采集的系統(tǒng)功能，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動取樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1低盒支撐腳、2防水密封盒、3樣品瓶、4裝置低盒、5上部抬板、6抬板支撐桿、7防水電機、8給水暫存容器、9取樣硅膠導(dǎo)管、10取樣電磁閥、11蓄水容器支架、12蓄水容器、13滴水收集引水管、14不銹鋼過濾篩網(wǎng)、15定位排水管、16排水電磁閥、17給水金屬導(dǎo)管、18樣品瓶定位盤、19排水硅膠導(dǎo)管、20中間抬板、21光敏對管固定座、22光敏對管、23樣品水過濾漏斗、24三通、25樣品瓶瓶底定位槽、26機械轉(zhuǎn)動部分提手。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解說。

實施例

參考圖1，本實施例提出了一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動取樣裝置，包括低盒支撐腳1，低盒支撐腳1的頂部設(shè)有裝置低盒4，且裝置低盒4內(nèi)部的中央位置設(shè)有防水密封盒2，裝置低盒4底部的周邊設(shè)有樣品瓶瓶底定位槽25，樣品瓶瓶底定位槽25內(nèi)設(shè)有樣品瓶3，裝置低盒4內(nèi)設(shè)有中間抬板20，且中間抬板20水平固定于裝置低盒4的內(nèi)壁【內(nèi)壁固定方法沒有畫在圖里，所以沒有詳細(xì)說明，會有影響嗎？只需內(nèi)壁裝幾個抬釘即可】，中間抬板20上設(shè)有圓孔，且圓孔與樣品瓶3的瓶口相配合，中間抬板20底部的中心位置固定有防水電機7，防水電機7的輸出軸連接有給水暫存容器8，給水暫存容器8位于中間抬板20的上方，且給水暫存容器8連接有給水金屬導(dǎo)管17，給水暫存容器8的同軸下方設(shè)有樣品瓶定位盤18，樣品瓶定位盤18的周邊設(shè)有十二個第二圓孔，且一個第二圓孔與給水金屬導(dǎo)管17相配合，給水暫存容器8的另一側(cè)設(shè)有光敏對管22，中間抬板20上設(shè)有光敏對管固定座21，且光敏對管22位于光敏對管固定座21上，且樣品瓶定位盤18位于光敏對管22之間，中間抬板20的頂部設(shè)有抬板支撐桿6，且抬板支撐桿6的頂部設(shè)有上部抬板5，上部抬板5位于裝置低盒4的頂部，且上部抬板5的頂部設(shè)有兩個機械轉(zhuǎn)動部分提手26，且兩個機械轉(zhuǎn)動部分提手26對稱設(shè)置，上部抬板5的頂部設(shè)有蓄水容器支架11，且蓄水容器支架11的頂部設(shè)有蓄水容器12，蓄水容器12內(nèi)設(shè)有樣品水過濾漏斗23，樣品水過濾漏斗23的內(nèi)側(cè)設(shè)有不銹鋼過濾篩網(wǎng)14，且不銹鋼過濾篩網(wǎng)14固定于蓄水容器12的頂部，樣品水過濾漏斗23連接有滴水收集引水管13，蓄水容器12的一側(cè)設(shè)有定位排水管15，且蓄水容器12的底部連接有三通24，三通24分別連接有取樣硅膠導(dǎo)管9和排水硅膠導(dǎo)管19，取樣硅膠導(dǎo)管9連接有取樣電磁閥10，且排水硅膠導(dǎo)管19連接有排水電磁閥16，取樣電磁閥10和排水電磁閥16均固定于蓄水容器支架11上，取樣硅膠導(dǎo)管9遠(yuǎn)離三通24的一端延伸至給水暫存容器8內(nèi)，一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動取樣裝置通過滴水收集引水管13能夠引入滴水樣品，通過樣品水過濾漏斗23和不銹鋼過濾篩網(wǎng)14進(jìn)行過濾，通過蓄水容器12和定位排水管15能夠進(jìn)行蓄水，具備電磁閥排水取樣控制功能，也具備自動定位取樣功能，更能夠?qū)悠匪c空氣隔離，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗喀斯特洞穴滴水的自動取樣，也能夠?qū)崿F(xiàn)洞穴滴水滴速的測量和根據(jù)滴速變化進(jìn)行樣品自動采集的系統(tǒng)功能，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低。

本實施例中，防水密封盒2內(nèi)設(shè)有控制電路，樣品瓶3為容量為500ml的塑料瓶，且樣品瓶3為十二個，滴水收集引水管13連接有滴水傳感收集裝置，且樣品水過濾漏斗23位于蓄水容器12的開口處，樣品瓶瓶底定位槽25由泡沫珍珠棉加工制成，控制電路分別與防水電機7、取樣電磁閥10、排水電磁閥16和光敏對管22連接。一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動取樣裝置通過滴水收集引水管13能夠引入滴水樣品，通過樣品水過濾漏斗23和不銹鋼過濾篩網(wǎng)14進(jìn)行過濾，通過蓄水容器12和定位排水管15能夠進(jìn)行蓄水，具備電磁閥排水取樣控制功能，也具備自動定位取樣功能，更能夠?qū)悠匪c空氣隔離，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗喀斯特洞穴滴水的自動取樣，也能夠?qū)崿F(xiàn)洞穴滴水滴速的測量和根據(jù)滴速變化進(jìn)行樣品自動采集的系統(tǒng)功能，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低。

本實施例中，滴水樣品引入：滴水收集引水管13與滴水傳感收集裝置相連，該裝置能匯集每一水滴并通過滴水收集引水管13引入到該取樣裝置中；二次過濾功能：洞穴滴水中含有泥沙，為保證整個取樣裝置水路暢通，需要進(jìn)行二次過濾，一次過濾功能在滴水傳感收集裝置中；二次過濾功能由滴水收集引水管13、不銹鋼過濾篩網(wǎng)14和樣品水過濾漏斗23組成，采用漏斗造型加篩網(wǎng)，主要解決水滴能盡快匯集向下流，效果好于水平篩網(wǎng)；樣品水蓄積功能：蓄水功能由樣品蓄水容器12和定位排水管15構(gòu)成，蓄水容器12容器的底部為漏斗式的錐形狀，有利于樣品匯集向下流出；該容器下水口平時被下方電磁閥關(guān)閉，用于蓄集洞頂?shù)嗡?，只有取樣時間到時電磁閥才會開啟；自動取樣的間隔時間由控制系統(tǒng)根據(jù)研究人員設(shè)定時間和滴速的情況自動判斷和控制，當(dāng)?shù)嗡偻蛔儠r，此時的樣品很重要，系統(tǒng)會自動調(diào)整取樣間隔時間為原來間隔時間的一半，提高取樣的頻度，而洞頂?shù)嗡牡嗡偌吹嗡坎槐M相同，當(dāng)?shù)嗡倏斓嗡看髸r，有可能在取樣之前即未到達(dá)設(shè)定取樣時間之前，蓄水量會超過蓄水容器12造成溢出，而且超過500ml的樣品是多余的，它已超過樣品瓶的容量，這時，定位排水管15可以將蓄水液面維持在500ml的位置處，超過500ml的蓄水可以由定位排水管15排走；電磁閥排水取樣控制功能：自動取樣的間隔時間由控制系統(tǒng)根據(jù)研究人員設(shè)定時間和滴速的情況自動判斷和控制；當(dāng)取樣時間到時，控制電路會開啟取樣電磁閥10，能使蓄水容器12中的蓄水通過取樣硅膠導(dǎo)管9流入到下面的給水暫存容器8中，取樣電磁閥10必須開啟一定時間，直到蓄水容器12水樣流完后，又電控關(guān)閉電磁閥10；排水電磁閥16主要用以解決研究人員取樣取數(shù)據(jù)時，可以隨時手動排空蓄水容器12的水樣，方便獲取新樣品；當(dāng)手動操作控制防水密封盒2中排水按鈕時，排水電磁閥16開啟，蓄水容器12中的蓄水由排水硅膠導(dǎo)管19排除到裝置外；低功耗自動定位取樣功能：該功能是本裝置的核心；主要特點是樣品瓶固定裝置不轉(zhuǎn)動，而是給水裝置轉(zhuǎn)動實現(xiàn)取樣；其中，樣品瓶3的固定裝置包括樣品瓶瓶底定位槽25、樣品瓶3及中間抬板20構(gòu)成；裝置低盒4的底部外圍放置樣品瓶瓶底定位槽25，具有防水和輕便的特點；樣品瓶3的容量為500ml的塑料瓶，500ml樣品水用以滿足多種水樣分析的需要，裝置設(shè)計有12個樣品瓶3；中間抬板20的外圍即圓周邊緣內(nèi)有12個圓形孔徑，孔徑大小比樣品瓶口大，能夠很方便地讓瓶口伸出中間抬板20，用以定位樣品瓶口；配合軟性材料樣品瓶瓶底定位槽25，適當(dāng)向下壓緊，使得樣品瓶被充分固定；樣品瓶3的容量為500ml，用以滿足多種水成分分析的需要；中間抬板20的圓心下方固定有防水電機7，電機在電路的控制下可以同時帶動樣品瓶定位盤18、給水金屬導(dǎo)管17和給水暫存容器8同時轉(zhuǎn)動；其中，當(dāng)取樣時間到，取樣動作開啟時，將能實現(xiàn)樣品瓶3的自動定位功能；光敏對管22由光敏對管固定座21固定于中間抬板20之上，不做轉(zhuǎn)動；定位盤配合光敏對管22，實現(xiàn)樣品瓶的定位功能；每當(dāng)要切換到下一樣品瓶時，考慮到減少耗電，有如下邏輯動作：首先啟動電機轉(zhuǎn)動，電機帶動定位盤同時轉(zhuǎn)動，之后開啟光敏對管22的發(fā)光管，同時檢測接收管是否收到對管發(fā)出的紅外光，如果轉(zhuǎn)動中光敏對管沒有碰到小孔，紅外光將被完全遮擋，使接收管接收不到紅外光，此時電機將繼續(xù)轉(zhuǎn)動；如果轉(zhuǎn)動中光敏對管22對到了下一個定位孔，對管的接收管將能收到紅外光，此時控制電機立刻停止轉(zhuǎn)動；由于定位孔和樣品瓶中心及給水導(dǎo)管在同一半徑線及其垂直平面上，使得停轉(zhuǎn)時給水導(dǎo)管出水口剛好對準(zhǔn)樣品瓶瓶口中心，此時，立刻關(guān)閉光敏對管22和電機的電源，用于降低功耗，由此完成樣品瓶3的一次換瓶定位功能；此后取樣電磁閥10打開，樣品水可流入到給水暫存器8中，再從8中流入到給水金屬導(dǎo)管17，在17的引導(dǎo)下，使樣品水進(jìn)入樣品瓶3；樣品水與空氣的隔離功能：樣品水與空氣接觸，空氣中的成分會進(jìn)入到樣品水中；隔離問題的解決，可以采用石蠟油比水輕的特點，在換上空樣品瓶3時，先在樣品瓶3中注入石蠟油，當(dāng)樣品水進(jìn)入瓶中，總是沉到油的下方，保證樣品水和空氣之間由石蠟油完全隔離。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。