本實(shí)用新型屬于海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海洋站自動(dòng)采樣與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水樣采集和監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

我國(guó)是海洋大國(guó)，海洋監(jiān)測(cè)是關(guān)系海洋測(cè)量、海洋環(huán)境、海洋災(zāi)害預(yù)警、海洋安全和海洋資源開發(fā)的重要任務(wù)。浮標(biāo)、潛標(biāo)、船基和岸基平臺(tái)以及由各種參數(shù)監(jiān)測(cè)儀等構(gòu)成的海洋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，正在承擔(dān)著目前我國(guó)廣泛而且長(zhǎng)期開展的各類海洋工程和科學(xué)研究項(xiàng)目。

海水的溫度和鹽度是海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的重要參數(shù)，表層海水溫度、鹽度的監(jiān)測(cè)方法已由人工常規(guī)監(jiān)測(cè)發(fā)展為連續(xù)、實(shí)時(shí)自動(dòng)儀器監(jiān)測(cè)。溫鹽井就是安裝溫、鹽自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在歷史的沿革中，一般的海洋站都設(shè)有室內(nèi)溫鹽井。然而，傳統(tǒng)的溫鹽井設(shè)施功能單一，一般只具有潮位測(cè)量、溫度和鹽度測(cè)量的功能，即并沒有充分發(fā)揮出溫鹽井這類基礎(chǔ)設(shè)施的潛在功能。

與此同時(shí)，對(duì)海洋環(huán)境的水質(zhì)數(shù)據(jù)如pH值、溶解氧、濁度、葉綠素、營(yíng)養(yǎng)鹽、生物耗氧量BOD、化學(xué)耗氧量COD、總有機(jī)碳TOC等的監(jiān)測(cè)正變得日益重要。上述指標(biāo)配合傳統(tǒng)的溫度和鹽度數(shù)據(jù)等，更能反映海水水質(zhì)的變化，對(duì)海洋監(jiān)測(cè)有著重要的意義。涉及上述指標(biāo)的監(jiān)測(cè)時(shí)，有些可以通過水質(zhì)傳感器來完成，而有的則需要對(duì)海水的水樣進(jìn)行采集，通過專用分析儀器對(duì)采集后的水樣進(jìn)行分析，得到上述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

因此對(duì)海水水樣的采集成為了海洋監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)之一，采集后的水樣能否反映采樣點(diǎn)的海水原貌成為數(shù)據(jù)獲取的關(guān)鍵，水樣是否得到及時(shí)的測(cè)量分析、水樣是否在采集后受到污染等，都直接決定了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的采用采水器進(jìn)行人工采樣的操作方式也具有較大的改進(jìn)余地，通過設(shè)置結(jié)構(gòu)合理的上述采樣以及監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，有利于海洋監(jiān)測(cè)工作的自動(dòng)化，對(duì)提升海洋監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性和便捷性都有著十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種自動(dòng)化程度高、保證采集水樣不受污染的海洋站自動(dòng)采樣與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水樣采集和監(jiān)測(cè)裝置，提升水樣采集以及后續(xù)分析監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化程度，提升水文數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的精確度以及快速性。

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：海洋站自動(dòng)采樣與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水樣采集和監(jiān)測(cè)裝置包括多個(gè)由上至下順次連接的導(dǎo)軌以及位于溫鹽井內(nèi)的、沿導(dǎo)軌升降的浮力圈框架，在浮力圈框架上安裝有浮力圈以及多個(gè)監(jiān)測(cè)儀器；浮力圈框架包括位于中心的中心方管，在中心方管的中上部安裝固定有托板圓盤、底部采用多個(gè)輻射筋安裝固定有底部圓環(huán)；托板圓盤與底部圓環(huán)之間設(shè)有多個(gè)立桿，在各立桿的中部安裝固定有中部圓環(huán)；還包括采樣蠕動(dòng)泵和過濾器，在過濾器的入口上連接有采樣管路，采樣管路延伸至浮力圈框架，在過濾器的出口上連接有取水管路，取水管路延伸至采樣蠕動(dòng)泵。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的海洋站自動(dòng)采樣與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水樣采集和監(jiān)測(cè)裝置，充分利用了海洋站現(xiàn)有的溫鹽井基礎(chǔ)設(shè)施。通過在溫鹽井內(nèi)設(shè)置隨水位升降的、帶有多個(gè)監(jiān)測(cè)儀器的浮力裝置，為整個(gè)系統(tǒng)提供了良好的取水平臺(tái)并提供多種實(shí)時(shí)測(cè)量的水質(zhì)數(shù)據(jù)；此外，本水樣采集和監(jiān)測(cè)裝置為海洋站的現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)分析儀器提供便捷的水樣和純水取用通道，極大地提升了水樣監(jiān)測(cè)的便捷性和快速性。

優(yōu)選地：浮力圈安裝固定在托板圓盤上方，在托板圓盤的上表面焊接有4根螺紋桿；在浮力圈的中心設(shè)有中心方孔、在中心方孔的四周設(shè)有軸向貫通的4個(gè)線纜孔以及4個(gè)螺紋桿孔，中心方管的上端位于中心方孔內(nèi)，各螺紋桿分位于各螺紋桿孔內(nèi)，各監(jiān)測(cè)儀器的接線以及采樣管路穿設(shè)在各線纜孔內(nèi)。

優(yōu)選地：監(jiān)測(cè)儀器包括安裝固定在中心方管中下部三個(gè)外立面上的溫鹽傳感器、濁度和葉綠素傳感器以及多參數(shù)水質(zhì)儀；在中心方管中下部的另外一個(gè)外立面上還安裝有采樣底閥，采樣管路的端部連接在該采樣底閥上。

優(yōu)選地：在浮力圈的上方還安裝有上部護(hù)欄，上部護(hù)欄包括位于上方的頂部圓環(huán)以及位于下方的底板，兩者通過周向分布的8根連接立桿焊接在一起，在底板的中心開設(shè)有方形過孔，在方形過孔的周圍開設(shè)有4個(gè)圓形線纜過孔和4個(gè)螺紋桿孔，中心方管的上端穿出底板的方形過孔，4根螺紋桿穿出底板的4個(gè)螺紋桿孔后用螺母鎖緊。

優(yōu)選地：導(dǎo)軌包括方管，在方管的上端設(shè)有上鉸鏈、下端設(shè)有下鉸鏈，每個(gè)導(dǎo)軌的下鉸鏈與其下方的導(dǎo)軌的上鉸鏈鉸接連接，位于最上方的導(dǎo)軌的上鉸鏈鉸接在海洋站屋頂安裝的定滑輪的保護(hù)架上，順次鉸接的導(dǎo)軌貫穿在浮力圈框架的中心方管內(nèi)，由上至下相鄰兩組鉸鏈的銷軸相互垂直。

優(yōu)選地：還包括集成支座，采樣蠕動(dòng)泵和過濾器安裝在集成支座上。

優(yōu)選地：過濾器包括順次連接的一級(jí)過濾器和二級(jí)過濾器。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中導(dǎo)軌的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中上部護(hù)欄護(hù)欄的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中浮力圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖1中浮力圈框架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、吊掛圓盤；2、定滑輪；3、導(dǎo)軌；3-1、上鉸鏈；3-2、上吊裝圓管；3-3、方管；3-4、下吊裝圓管；3-5、下鉸鏈；4、上部護(hù)欄；4-1、頂部圓環(huán)；2、連接立桿；4-3、底板；4-4、吊環(huán)；5、浮力圈；6、浮力圈框架；6-1、中心方管；6-2、螺紋桿；6-3、托板圓盤；6-4、中部圓環(huán)；6-5、立桿；6-6、底部圓環(huán)；6-7、輻射筋；7、采樣蠕動(dòng)泵；8、一級(jí)過濾器；9、二級(jí)過濾器；10、集成支座。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
、特點(diǎn)及功效，茲舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明如下：

請(qǐng)參見圖1，本實(shí)用新型的海洋站自動(dòng)采樣與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水樣采集和監(jiān)測(cè)裝置包括位于溫鹽井內(nèi)的浮力和監(jiān)測(cè)組件。安裝在溫鹽井內(nèi)的上述浮力和監(jiān)測(cè)組件隨水位的升降而升降。在海洋站的室內(nèi)墻壁上安裝水樣分配裝置，用于把采集到的海水樣品通過一系列分配管道安全地輸送給各水質(zhì)分析儀器使用。

請(qǐng)參見圖2至圖5，可以看出：水樣采集和監(jiān)測(cè)裝置的浮力和監(jiān)測(cè)組件包括多個(gè)由上至下順次連接的導(dǎo)軌3以及位于溫鹽井內(nèi)的、沿導(dǎo)軌3升降的浮力圈框架6，在浮力圈框架6上安裝有浮力圈5以及多個(gè)監(jiān)測(cè)儀器。其中，導(dǎo)軌3一方面用于消除浮力圈框架6和浮力圈5的轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又作為浮力圈框架6和浮力圈5兩者升降移動(dòng)的軌道。具體地：

浮力圈框架6是一個(gè)焊接組合部件，它包括位于中心的中心方管6-1，在中心方管6-1的中上部安裝固定有托板圓盤6-3、底部采用多個(gè)輻射筋6-7安裝固定有底部圓環(huán)6-6；托板圓盤6-3與底部圓環(huán)6-6之間設(shè)有多個(gè)立桿6-5，在各立桿6-5的中部安裝固定有中部圓環(huán)6-4。上述托板圓盤6-3、中部圓環(huán)6-4、底部圓環(huán)6-6與各立桿6-5構(gòu)成了防護(hù)鼠籠，對(duì)內(nèi)部的多個(gè)監(jiān)測(cè)儀器提供防護(hù)。防護(hù)鼠籠的外徑小于溫鹽井的內(nèi)徑，潮位升降時(shí)，浮力圈框架6及其附屬部件在浮力圈5的浮力作用下沿溫鹽井的軸向方向豎直升降移動(dòng)，防護(hù)鼠籠有效地避免了各監(jiān)測(cè)儀器與井壁可能發(fā)生的碰撞，對(duì)監(jiān)測(cè)儀器起到了防護(hù)作用。

本實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)儀器包括安裝固定在中心方管6-1中下部三個(gè)外立面上的溫鹽傳感器、濁度和葉綠素傳感器以及多參數(shù)水質(zhì)儀；在中心方管6-1中下部的另外一個(gè)外立面上還安裝有采樣底閥。上述溫鹽傳感器、濁度和葉綠素傳感器以及多參數(shù)水質(zhì)儀用于監(jiān)測(cè)海水的pH值、溶解氧、溫度、鹽度、濁度和葉綠素等多種水質(zhì)參數(shù)，采樣底閥能夠確保井內(nèi)垂直的采樣管內(nèi)的海水不被排空，利于采樣蠕動(dòng)泵抽取海水。另外它還具有過濾功能，用于濾除采樣水域的大塊顆粒物。

浮力圈5是帶有中心方孔的圓柱體，由聚乙烯發(fā)泡輕型浮體材料為基材，外部噴涂一定厚度的聚脲保護(hù)層。浮力圈5安裝固定在托板圓盤6-3上方，在托板圓盤6-3的上表面安裝固定有多個(gè)螺紋桿6-2；在浮力圈5的中心設(shè)有中心方孔、在中心方孔的四周設(shè)有軸向貫通的4個(gè)線纜孔以及4個(gè)螺紋桿孔，中心方管6-1的上端位于中心方孔內(nèi)，各螺紋桿6-2分位于各螺紋桿孔內(nèi)，各監(jiān)測(cè)儀器的接線以及采樣管路穿設(shè)在各線纜孔內(nèi)。

如圖中所示，圍繞著中心方孔，垂直于橫截面均勻分布著4個(gè)螺紋桿孔和4個(gè)線纜孔。浮力圈5就是通過螺紋桿6-2穿過螺紋桿孔以安裝在托板圓盤6-3的上方。進(jìn)一步地，浮力圈5的線纜孔和相鄰的螺紋桿孔之間在周向方向上互成45°夾角，各監(jiān)測(cè)儀器的線纜和采樣管路從線纜孔穿過后匯成一束，包扎整齊，圍繞著導(dǎo)軌3盤旋若干圈后出溫鹽井，連接至電氣控制系統(tǒng)。

浮力圈5的顏色為橘紅或者橘黃色，各線纜孔的內(nèi)壁應(yīng)平滑，在兩端部應(yīng)設(shè)置倒角，這樣能夠避免監(jiān)測(cè)儀器的接線纜發(fā)生卡阻。

水位高時(shí)，纏繞的線纜會(huì)堆積在一起；水位低時(shí)，盤旋的線纜的螺距會(huì)加大。我國(guó)大部分海區(qū)的潮差在4～5米，纏繞的圈數(shù)5～6圈，其余線纜和采樣管路拉直即可。上部護(hù)欄4用以收集纏繞的管線，避免因?yàn)樗缮?dǎo)致的與井壁剮蹭或卡阻。上部護(hù)欄4是一個(gè)焊接組合件，包括位于上方的頂部圓環(huán)4-1以及位于下方的底板4-3，頂部圓環(huán)4-1與底板4-3之間通過周向分布的8根連接立桿4-2焊接在一起。在底板4-3的正中心切割出能讓中心方管6-1穿過的中心方孔，在中心方孔的周圍開設(shè)有與浮力圈5上的線纜孔和螺紋桿孔的位置相同的4個(gè)線纜孔和4個(gè)螺紋桿孔。浮力圈5在上部護(hù)欄4的底板4-3以及浮力圈框架6的托板圓盤6-3之間通過螺紋桿6-2固定。上部護(hù)欄4的外徑與浮力圈5、浮力圈框架6的外徑等同，但均小于溫鹽井的內(nèi)徑。

在上部護(hù)欄4的底板4-3的板體上表面設(shè)有兩個(gè)吊環(huán)4-4，拴接在吊環(huán)4-4上的吊索經(jīng)定滑輪2連接在收卷器上，需要進(jìn)行維護(hù)操作時(shí)，可以通過收卷器對(duì)吊索進(jìn)行收卷和放卷，將水樣采集和監(jiān)測(cè)裝置的浮力和監(jiān)測(cè)組件提起或者放下。

導(dǎo)軌3的主體為薄壁不銹鋼材質(zhì)的方管3-3，在方管3-3的上端設(shè)有上鉸鏈3-1、下端設(shè)有下鉸鏈3-5，每個(gè)導(dǎo)軌3的下鉸鏈3-5與其下方的導(dǎo)軌3的上鉸鏈3-1鉸接。位于最上方的第一節(jié)導(dǎo)軌3的上鉸鏈3-1通過銷軸連接在定滑輪2的保護(hù)架上。定滑輪2也是通過銷軸安裝在吊掛圓盤1上，而吊掛圓盤1通過膨脹螺栓固定在海洋站的房頂上，吊掛圓盤1的中心與溫鹽井的中心同軸。位于最下方的末節(jié)導(dǎo)軌3的末端垂直于導(dǎo)軌3焊接一個(gè)防脫法蘭盤，確保貫穿在導(dǎo)軌3上的浮力圈框架6在水位極低的時(shí)候不至于從導(dǎo)軌3上脫落。整條導(dǎo)軌懸吊在溫鹽井內(nèi)，由上至下相鄰兩組鉸鏈的銷軸互相垂直。目的是保證導(dǎo)軌3在任何一個(gè)水平面上，左右或前后都有一定的自由度，柔性的導(dǎo)軌能抵消海浪的沖擊。此外，每根導(dǎo)軌3均為中空密封設(shè)計(jì)，目的是減輕重量，并在水中提供一定的浮力。

貫穿在懸吊導(dǎo)軌3的浮力圈框架6攜帶著各種監(jiān)測(cè)儀器及其線纜，依靠浮力圈5提供的浮力漂浮在水面上。通過浮力計(jì)算，確保各種監(jiān)測(cè)儀器和采樣底閥處于表層海水之內(nèi)。隨潮位的升降，沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)。導(dǎo)軌3只能左右或前后輕微擺動(dòng)而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這就有效地避免了浮力圈框架6受到溫鹽井內(nèi)涌和浪的沖擊而可能發(fā)生的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而避免了依附在浮力圈框架6上各種管線的非正常的纏繞而造成的損壞。此外，導(dǎo)軌3和浮力圈框架6上的中心方管6-1之間有一定的配合間隙，不至于使漂浮在水面上的浮力圈框架6因自身和外部因素產(chǎn)生傾斜，這也使得整個(gè)浮力圈框架6的豎直升降移動(dòng)更加順暢。

在系統(tǒng)初始安裝以及后續(xù)的維護(hù)過程中需要對(duì)導(dǎo)軌3進(jìn)行吊裝，為了便于吊裝操作，在導(dǎo)軌3的方管3-3上設(shè)有上吊裝圓管3-2和下吊裝圓管3-4，上吊裝圓管3-2和下吊裝圓管3-4兩者的軸線垂直、各自橫向貫穿方管3-3。

還包括采樣蠕動(dòng)泵7和過濾器，在過濾器的入口上連接有采樣管路，采樣管路延伸至浮力圈框架6，在過濾器的出口上連接有取水管路，取水管路延伸至采樣蠕動(dòng)泵7。由采樣管路進(jìn)入的水樣經(jīng)過濾器過濾后，再經(jīng)采樣蠕動(dòng)泵7泵送。

本實(shí)施例中，過濾器包括順次連接的一級(jí)過濾器8和二級(jí)過濾器9，過濾精度分別為100微米和50微米。這樣的水樣既最大限度地保留海水原貌，又減輕了有些分析儀器自帶超精過濾器的壓力。