本發(fā)明涉及洞穴滴水自動(dòng)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(dòng)取樣裝置。

背景技術(shù)：

中國(guó)有近1/3的碦斯特地貌，其典型地質(zhì)特點(diǎn)是地表巖石多，土壤少，對(duì)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(guò)于干旱，有時(shí)方圓幾公里內(nèi)人畜、灌溉共用一個(gè)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(guò)研究發(fā)現(xiàn)某地區(qū)地下水的流向，不論是針對(duì)缺水問(wèn)題或者污染問(wèn)題，將提供科學(xué)有效的依據(jù)和解決方法。

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

一、首先在地面上對(duì)降雨量實(shí)施自動(dòng)觀測(cè)，獲取降雨位置，降雨信息，并同時(shí)自動(dòng)取樣，一但發(fā)現(xiàn)有降雨時(shí)，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(guò)洞穴，自動(dòng)觀測(cè)滴水滴速的變化情況，說(shuō)明該處有水源通過(guò)，如果原來(lái)滴速很慢，隨著地面上降水到來(lái)，滴速發(fā)生突變加快，說(shuō)明某處的降水流到此處了，并將此時(shí)的樣品采集下來(lái)；

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(duì)比，可以從中發(fā)現(xiàn)樣品流經(jīng)途中經(jīng)過(guò)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(dòng)監(jiān)測(cè)和樣品自動(dòng)采集系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)每一水滴信息和樣品信息進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間記錄；本發(fā)明主要解決低功耗前提下樣品的自動(dòng)采集功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動(dòng)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(dòng)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(jī)，防水電機(jī)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(pán)，樣品瓶定位盤(pán)的周邊設(shè)有十二個(gè)第二圓孔，且一個(gè)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(duì)管，所述中間抬板上設(shè)有光敏對(duì)管固定座，且光敏對(duì)管位于光敏對(duì)管固定座上，且樣品瓶定位盤(pán)位于光敏對(duì)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(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分提手，且兩個(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分提手對(duì)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(guò)濾漏斗，所述樣品水過(guò)濾漏斗的內(nèi)側(cè)設(shè)有不銹鋼過(guò)濾篩網(wǎng)，且不銹鋼過(guò)濾篩網(wǎng)固定于蓄水容器的頂部，所述樣品水過(guò)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(gè)。

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(guò)濾漏斗位于蓄水容器的開(kāi)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(jī)、取樣電磁閥、排水電磁閥和光敏對(duì)管連接。

本發(fā)明中，所述一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動(dòng)取樣裝置通過(guò)滴水收集引水管能夠引入滴水樣品，通過(guò)樣品水過(guò)濾漏斗和不銹鋼過(guò)濾篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)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(dòng)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(dòng)取樣，也能夠?qū)崿F(xiàn)洞穴滴水滴速的測(cè)量和根據(jù)滴速變化進(jìn)行樣品自動(dòng)采集的系統(tǒng)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低。

附圖說(shuō)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(dòng)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(jī)、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(guò)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(pán)、19排水硅膠導(dǎo)管、20中間抬板、21光敏對(duì)管固定座、22光敏對(duì)管、23樣品水過(guò)濾漏斗、24三通、25樣品瓶瓶底定位槽、26機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分提手。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解說(shuō)。

實(shí)施例

參考圖1，本實(shí)施例提出了一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動(dòng)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(méi)有畫(huà)在圖里，所以沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明，會(huì)有影響嗎？只需內(nèi)壁裝幾個(gè)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(jī)7，防水電機(jī)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(pán)18，樣品瓶定位盤(pán)18的周邊設(shè)有十二個(gè)第二圓孔，且一個(gè)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(duì)管22，中間抬板20上設(shè)有光敏對(duì)管固定座21，且光敏對(duì)管22位于光敏對(duì)管固定座21上，且樣品瓶定位盤(pán)18位于光敏對(duì)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(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分提手26，且兩個(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分提手26對(duì)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(guò)濾漏斗23，樣品水過(guò)濾漏斗23的內(nèi)側(cè)設(shè)有不銹鋼過(guò)濾篩網(wǎng)14，且不銹鋼過(guò)濾篩網(wǎng)14固定于蓄水容器12的頂部，樣品水過(guò)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(dòng)取樣裝置通過(guò)滴水收集引水管13能夠引入滴水樣品，通過(guò)樣品水過(guò)濾漏斗23和不銹鋼過(guò)濾篩網(wǎng)14進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)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(dòng)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(dòng)取樣，也能夠?qū)崿F(xiàn)洞穴滴水滴速的測(cè)量和根據(jù)滴速變化進(jìn)行樣品自動(dòng)采集的系統(tǒng)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低。

本實(shí)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(gè)，滴水收集引水管13連接有滴水傳感收集裝置，且樣品水過(guò)濾漏斗23位于蓄水容器12的開(kāi)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(jī)7、取樣電磁閥10、排水電磁閥16和光敏對(duì)管22連接。一種低功耗喀斯特洞穴滴水自動(dòng)取樣裝置通過(guò)滴水收集引水管13能夠引入滴水樣品，通過(guò)樣品水過(guò)濾漏斗23和不銹鋼過(guò)濾篩網(wǎng)14進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)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(dòng)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(dòng)取樣，也能夠?qū)崿F(xiàn)洞穴滴水滴速的測(cè)量和根據(jù)滴速變化進(jìn)行樣品自動(dòng)采集的系統(tǒng)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低。

本實(shí)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(guò)滴水收集引水管13引入到該取樣裝置中；二次過(guò)濾功能：洞穴滴水中含有泥沙，為保證整個(gè)取樣裝置水路暢通，需要進(jìn)行二次過(guò)濾，一次過(guò)濾功能在滴水傳感收集裝置中；二次過(guò)濾功能由滴水收集引水管13、不銹鋼過(guò)濾篩網(wǎng)14和樣品水過(guò)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(shí)被下方電磁閥關(guān)閉，用于蓄集洞頂?shù)嗡?，只有取樣時(shí)間到時(shí)電磁閥才會(huì)開(kāi)啟；自動(dòng)取樣的間隔時(shí)間由控制系統(tǒng)根據(jù)研究人員設(shè)定時(shí)間和滴速的情況自動(dòng)判斷和控制，當(dāng)?shù)嗡偻蛔儠r(shí)，此時(shí)的樣品很重要，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整取樣間隔時(shí)間為原來(lái)間隔時(shí)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(shí)，有可能在取樣之前即未到達(dá)設(shè)定取樣時(shí)間之前，蓄水量會(huì)超過(guò)蓄水容器12造成溢出，而且超過(guò)500ml的樣品是多余的，它已超過(guò)樣品瓶的容量，這時(shí)，定位排水管15可以將蓄水液面維持在500ml的位置處，超過(guò)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(dòng)取樣的間隔時(shí)間由控制系統(tǒng)根據(jù)研究人員設(shè)定時(shí)間和滴速的情況自動(dòng)判斷和控制；當(dāng)取樣時(shí)間到時(shí)，控制電路會(huì)開(kāi)啟取樣電磁閥10，能使蓄水容器12中的蓄水通過(guò)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(kāi)啟一定時(shí)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(shí)，可以隨時(shí)手動(dòng)排空蓄水容器12的水樣，方便獲取新樣品；當(dāng)手動(dòng)操作控制防水密封盒2中排水按鈕時(shí)，排水電磁閥16開(kāi)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(dòng)定位取樣功能：該功能是本裝置的核心；主要特點(diǎn)是樣品瓶固定裝置不轉(zhuǎn)動(dòng)，而是給水裝置轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)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(diǎn)；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(jì)有12個(gè)樣品瓶3；中間抬板20的外圍即圓周邊緣內(nèi)有12個(gè)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(jī)7，電機(jī)在電路的控制下可以同時(shí)帶動(dòng)樣品瓶定位盤(pán)18、給水金屬導(dǎo)管17和給水暫存容器8同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，當(dāng)取樣時(shí)間到，取樣動(dòng)作開(kāi)啟時(shí)，將能實(shí)現(xiàn)樣品瓶3的自動(dòng)定位功能；光敏對(duì)管22由光敏對(duì)管固定座21固定于中間抬板20之上，不做轉(zhuǎn)動(dòng)；定位盤(pán)配合光敏對(duì)管22，實(shí)現(xiàn)樣品瓶的定位功能；每當(dāng)要切換到下一樣品瓶時(shí)，考慮到減少耗電，有如下邏輯動(dòng)作：首先啟動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)定位盤(pán)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，之后開(kāi)啟光敏對(duì)管22的發(fā)光管，同時(shí)檢測(cè)接收管是否收到對(duì)管發(fā)出的紅外光，如果轉(zhuǎn)動(dòng)中光敏對(duì)管沒(méi)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(shí)電機(jī)將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；如果轉(zhuǎn)動(dòng)中光敏對(duì)管22對(duì)到了下一個(gè)定位孔，對(duì)管的接收管將能收到紅外光，此時(shí)控制電機(jī)立刻停止轉(zhuǎn)動(dòng)；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(shí)給水導(dǎo)管出水口剛好對(duì)準(zhǔn)樣品瓶瓶口中心，此時(shí)，立刻關(guān)閉光敏對(duì)管22和電機(jī)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(kāi)，樣品水可流入到給水暫存器8中，再?gòu)?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(huì)進(jìn)入到樣品水中；隔離問(wèn)題的解決，可以采用石蠟油比水輕的特點(diǎn)，在換上空樣品瓶3時(shí)，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(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)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(hù)范圍之內(nèi)。