本发明专利技术公开了一种水生生物样品在线自动采集及保存装置，该装置由控制单元、支架、进样单元、分配单元和收集单元组成。本发明专利技术装置通过PLC编程，能够根据预设参数自动运行所有动作实现精确采样，自动化程度高，采样效率快，且节省人力、物力成本；本发明专利技术装置采用深度传感器实现了对采样深度的精确控制，能够对不同深度的水体进行分层采样，使得检测水样的环境更接近自然环境；本发明专利技术装置通过定量控制蠕动泵的运转时间，实现对滤水量的精确控制，克服了现有大多数技术滤水量误差较大的问题；本发明专利技术装置除了能自动采集样品外，还具备现场定量添加固定剂功能，提高了所采样品的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水生生物样品在线自动采集及保存装置，该装置可在原位自动采集并保存不同深度的浮游生物样品。
技术介绍
在对河流、湖泊、海洋等水体进行生态健康诊断时，需要对水生浮游生物样品进行取样调查，了解浮游生物的多样性情况。目前水生态系统中浮游生物样本主要通过人工沿岸边来回拖动网具或者租船拖动网具进行样品采集，该方法具有以下明显缺陷：(1)人工操作，效率低下：受水体沿岸、船只等约束大，采样范围有限，样品代表性差；且花费太多人力、物力，工作效率低；(2)采样深度难以准确控制：受水流影响，浮游生物网取样时极易漂离取样点形成很大的拖网角度，造成采样深度的变化；(3)滤水量的计算误差较大：由于浮游生物网采样深度的变化，根据钢丝绳释放长度、采样角度以及采样时间估算出的滤水量存在较大误差，而以该滤水量计算出的浮游植物生物密度与实际情况不符；(4)只具备采集功能，不能保存样品：实际采样时采样器往往只是把样品采集上来，不具备保存功能。为了解决上述问题，提高采样的准确性，许多科研工作者都进行了一系列地研究和探索。如授权公告号CN202057508U引入滑轮支撑架，将采水装置与过滤生物采样器连接起来收集浮游植物样品，能够对不同水深的样品进行定量采集，较大程度上提高了采样效率，但整套装置还需要通过人工操作，尤其当采样频繁时维护成本较大。授权公告号CN203181818U设计了能漂浮在水面上移动的驱动电机，在其前段安装能改变前进方向的电机转向器，尾端安装收集浮游生物的网具，通过网具的来回移动采集样品；该装置能够实现自动采样，但对采样深度及滤水量难以精确控制。专利公开号CN101487772A将潜水泵通过多路分流器分别接到对应浮游生物过滤网的进水口，通过单片机控制电磁阀、电子流量计、压力控制器等准确控制进样量和采样深度，自动化程度高，但该装置不能实现原位的样品保存，也不具备定时采样功能，未能实现对同一点位不同时间段的采样。
技术实现思路
1、专利技术要解决的技术问题针对上述存在的问题，本专利技术的目的是在于提供一种新型的水生生物样品在线自动采集及保存装置，该装置可与浮标站联用，实现对不同水层的定时定量采样及保存。2.技术方案为达此目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种水生生物样品在线自动采集及保存装置，该装置由控制单元、支架、进样单元、分配单元和收集单元组成；所述控制单元包括主控模块、电源和人机界面，所述主控模块通过电缆与所述人机界面连接，由电源供电；主控模块为自主编程的PLC，通过电缆线与步进电机、深度传感器、光电开关、电磁阀连接；电源为半桥式变压电源，输入电压为AC110v～220v，输出电压为DC5v、12v和24v；人机界面选用工业触摸屏，可进行自动采样、手动采样动作及参数设置操作；通过PLC编程，能够根据预设参数自动运行所有动作实现精确采样，自动化程度高，采样效率快，且节省人力、物力成本。所述支架由密度小，强度高的耐腐蚀材料制成，包括框架、支撑板、底板、上板和立柱，所述框架为腔体结构主框架，设有控制单元安装孔及人机界面安装孔；支撑板安装于框架内；底板固定于框架上，中心设有转轴通过孔；所述上板设有圆周均布收集管和排孔定位定孔，通过立柱与底板连为一体。所述进样单元包括深度传感器、取样管、线盘、步进电机、蠕动泵Ⅰ、蠕动泵Ⅱ、法兰支架和固定剂，其中线盘为深度传感器连接线的载体，所述取样管管头部分与深度传感器同步升降；所述线盘和步进电机之间通过法兰支架连接且固定于框架内；所述的蠕动泵Ⅰ和蠕动泵Ⅱ均与主控模块相连；所述蠕动泵Ⅰ与水样相连，蠕动泵Ⅱ与固定剂相连；采用深度传感器实现了对采样深度的精确控制，能够对不同深度的水体进行分层采样，使得检测水样的环境更接近自然环境；进样单元的深度传感器采用投入式液位变送器，由电源进行供电，另一端的进压孔可与水体充分接触并将测量出的数据通过传感器传送到主控模块，据取样深度设定由步进电机带动线盘的转动进行收放线，直至取样设定深度与实际水深一致为止；所述的蠕动泵Ⅰ和蠕动泵Ⅱ均与主控模块相连，通过输入脉冲或者时间控制蠕动泵的转动和停止间隔来确定水样和固定剂的进样体积；所述蠕动泵Ⅰ为进水样泵；所述蠕动泵Ⅱ为进固定剂泵；通过定量控制蠕动泵的运转时间，实现对滤水量的精确控制，克服了现有大多数技术滤水量误差较大的问题；所述分配单元包括步进电机Ⅱ、法兰支架Ⅱ、小带轮、同步带、大带轮、转轴、卡环、下轴承、下轴承座、上轴承、上轴承座、定位销、光电开关、轴套、进样管和喷嘴，所述步进电机Ⅱ通过法兰支架Ⅱ固定于框架上，与小带轮固定连接，通过同步带带动大带轮的转动；所述大带轮与转轴固定连接，且转轴随大带轮同步旋转；所述转轴设有上轴承、下轴承安装面及卡环槽，其通过上下轴承座及卡环固定于支撑板间且转轴上面设有定位销且随之同步旋转；所述下轴承由下轴承套定位；所述上轴承由上轴承套定位；所述上轴承套及下轴承套分别固定于支撑板上下端面；所述上轴承座设有光电开关；所述定位销触发光电开关位置与排空管位置对应；所述轴套固定于转轴上且与转轴旋保持同步旋转，轴套设有进样管固定孔；所述进样管内腔设有两互不相通腔体，两腔体通过乳胶管分别与蠕动泵Ⅰ、蠕动泵Ⅱ连通，且两腔体出口端各设有一喷嘴；所述收集单元包括排空管、收集管、滤网、O型圈、堵头、接头、乳胶管、电磁阀、分配阀和蠕动泵Ⅲ，所述排空管为公共清洗管，下设接头；所述收集管下设接头，且通过乳胶管与电磁阀连接；所述滤网固定于收集管内腔与堵头间；所述堵头外设O型圈，且通过过盈配合与收集管下端内腔密封固定；所述接头下接乳胶管；所述电磁阀另一端连接分配阀一端口；所述分配阀输出端口通过乳胶管与蠕动泵Ⅲ连接。所述收集管为管状腔体结构，根据需要可圆周均布设置多个；滤网根据实验过滤需要可更换不同目数滤网；电磁阀为常闭型两位两通电磁阀；分配阀为多腔体连体结构，其共用一输出端口，其工作过程中，通过开启或关闭电磁阀实现与之对应的收集管进样过程；蠕动泵Ⅲ为排样泵。本专利技术装置的工作原理是：首先，在人机界面上对取样深度、采集时间等参数进行设置并传输到主控模块，主控模块发送指令到步进电机Ⅰ上，绕在线盘上的取样管随其转动开始下潜，直至管口处的深度传感器反馈的实际深度与设定深度一致为止；主控模块按照所设的采样方案发送指令给步进电机Ⅱ，由小带轮在同步带的连接下带动大带轮的转动，可实现进样管由初始位置(即排空管处)转动到相应的收集管位置进行样品收集；然后，主控模块按照所设参数发送指令到蠕动泵Ⅰ和电磁阀、蠕动泵本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水生生物样品在线自动采集及保存装置，其特征在于，所述装置包括控制单元(1)、支架(2)、进样单元(3)、分配单元(4)和收集单元(5)；其中：所述控制单元(1)包括主控模块(1.1)、电源(1.2)和人机界面(1.3)；所述支架(2)包括框架(2.1)、支撑板(2.2)、底板(2.3)、上板(2.4)和立柱(2.5)，所述支撑板(2.2)安装于框架(2.1)内；所述底板(2.3)固定于框架(2.1)上；所述上板(2.4)通过立柱(2.5)与底板(2.3)连为一体；所述进样单元(3)包括深度传感器(3.1)、取样管(3.2)、线盘(3.3)、步进电机Ⅰ(3.4)、蠕动泵Ⅰ(3.5)、蠕动泵Ⅱ(3.6)、法兰支架Ⅰ(3.7)和固定剂(3.8)，所述深度传感器(3.1)连接线绕在线盘(3.3)上，取样管(3.2)管头部分与深度传感器(3.1)同步升降；所述线盘(3.3)和步进电机Ⅰ(3.4)通过法兰支架Ⅰ(3.7)连接且固定于框架(2.1)内；所述蠕动泵Ⅰ(3.5)与水样进样管相连；所述蠕动泵Ⅱ(3.6)与固定剂(3.8)进样管相连；所述分配单元(4)包括步进电机Ⅱ(4.1)、法兰支架Ⅱ(4.2)、小带轮(4.3)、同步带(4.4)、大带轮(4.5)、转轴(4.6)、卡环(4.7)、下轴承(4.8)、下轴承座(4.9)、上轴承(4.10)、上轴承座(4.11)、定位销(4.12)、光电开关(4.13)、轴套(4.14)、进样管(4.15)和喷嘴(4.16)，所述步进电机Ⅱ(4.1)与小带轮(4.3)固定连接，通过同步带(4.4)带动大带轮(4.5)的转动；所述大带轮(4.5)与转轴(4.6)固定连接，且转轴(4.6)随大带轮(4.5)同步旋转；所述转轴(4.6)通过上下轴承座及卡环(4.7)固定于支撑板(2.2)间且转轴(4.6)上面设有定位销(4.12)；所述上轴承座(4.11)设有光电开关(4.13)；所述轴套(4.14)固定于转轴(4.6)上且与转轴(4.6)保持同步旋转，轴套(4.14)设有进样管(4.15)固定孔；所述进样管(4.15)内腔设有两互不相通腔体，两腔体分别与蠕动泵Ⅰ(3.5)、蠕动泵Ⅱ(3.6)连通，且两腔体出口端各设有一喷嘴(4.16)；所述收集单元(5)包括排空管(5.1)、收集管(5.2)、滤网(5.3)、O型圈(5.4)、堵头(5.5)、接头(5.6)、乳胶管(5.7)、电磁阀(5.8)、分配阀(5.9)和蠕动泵Ⅲ(5.10)，所述排空管(5.1)下设接头(5.6)，且位置与定位销(4.12)触发光电开关(4.13)位置对应；所述收集管(5.2)下设接头(5.6)，通过乳胶管(5.7)与电磁阀(5.8)连接；所述滤网(5.3)固定于收集管(5.2)内腔与堵头(5.5)间；所述堵头(5.5)外设O型圈(5.4)，且通过过盈配合与收集管(5.2)下端内腔密封固定；所述接头(5.6)下接乳胶管(5.7)；所述电磁阀(5.8)另一端连接分配阀(5.9)一端口；所述分配阀(5.9)输出端口通过乳胶管(5.7)与蠕动泵Ⅲ(5.10)连接。...
【技术特征摘要】
1.一种水生生物样品在线自动采集及保存装置，其特征在于，所述装置包括控制单元
(1)、支架(2)、进样单元(3)、分配单元(4)和收集单元(5)；其中：
所述控制单元(1)包括主控模块(1.1)、电源(1.2)和人机界面(1.3)；
所述支架(2)包括框架(2.1)、支撑板(2.2)、底板(2.3)、上板(2.4)和立柱(2.5)，
所述支撑板(2.2)安装于框架(2.1)内；所述底板(2.3)固定于框架(2.1)上；所述上板
(2.4)通过立柱(2.5)与底板(2.3)连为一体；
所述进样单元(3)包括深度传感器(3.1)、取样管(3.2)、线盘(3.3)、步进电机Ⅰ(3.4)、
蠕动泵Ⅰ(3.5)、蠕动泵Ⅱ(3.6)、法兰支架Ⅰ(3.7)和固定剂(3.8)，所述深度传感器(3.1)
连接线绕在线盘(3.3)上，取样管(3.2)管头部分与深度传感器(3.1)同步升降；所述线
盘(3.3)和步进电机Ⅰ(3.4)通过法兰支架Ⅰ(3.7)连接且固定于框架(2.1)内；所述蠕
动泵Ⅰ(3.5)与水样进样管相连；所述蠕动泵Ⅱ(3.6)与固定剂(3.8)进样管相连；
所述分配单元(4)包括步进电机Ⅱ(4.1)、法兰支架Ⅱ(4.2)、小带轮(4.3)、同步带
(4.4)、大带轮(4.5)、转轴(4.6)、卡环(4.7)、下轴承(4.8)、下轴承座(4.9)、上轴承(4.10)、
上轴承座(4.11)、定位销(4.12)、光电开关(4.13)、轴套(4.14)、进样管(4.15)和喷嘴
(4.16)，所述步进电机Ⅱ(4.1)与小带轮(4.3)固定连接，通过同步带(4.4)带动大带轮
(4.5)的转动；所述大带轮(4.5)与转轴(4.6)固定连接，且转轴(4.6)随大带轮(4.5)
同步旋转；所述转轴(4.6)通过上下轴承座及卡环(4.7)固定于支撑板(2.2)间且转轴(4.6)
上面设有定位销(4.12)；所述上轴承座(4.11)设有光电开关(4.13)；所述轴套(4.14)固
定于转轴(4.6)上且与转轴(4.6)保持同步旋转，轴套(4.14)设有进样管(4.15)固定孔；
所述进样管(4.15)内腔设有两互不相通腔体，两腔体分别与蠕动泵Ⅰ(3.5)、蠕动泵Ⅱ(3.6)
连通，且两腔体出口端各设有一喷嘴(4.16)；
所述收集单元(5)包括排空管(5.1)、收集管(5.2)、滤网(5.3)、O型圈(5.4)、堵头
(5.5)、接头(5.6)、乳胶管(5.7)、电磁阀(5.8)、分配阀(5.9)和蠕动泵Ⅲ(5.10)，所述
排空管(5.1)下设接头(5.6)，且位置与定位销(4.12)触发光电开关(4.13)位置对应；所
述收集管(5.2)下设接头(5.6)，通过乳胶管(5.7)与电磁阀(5.8)连接；所述滤网(5.3)
固定于收集管(5.2)内腔与堵头(...
【专利技术属性】
技术研发人员：张效伟，刘萌斐，杨江华，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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