水样自动原位采集分析仪制造技术

本发明专利技术公开了一种地表水地下水自动定深原位采样装置，包括采样机、控制面板、跨绕采样机电缆的采样支架以及连接在电缆自由端的采样器；采样机与采样器均设置有控制装置，控制装置间可实现取样过程的自动控制。控制系统设有自动和手动工作模式，自动模式时无需人工干预，全自动完成取样过程，可准确采集预定深度水样并做时间记录；采样支架采用简单合理的硬件组装结构，方便携带，易于拆装；可实现预定深度原位采集水样，避免了水样与外界大气系统或不同层位水体接触，减少了挥发性组分损失，大大降低了取样过程交叉污染，同时可进行水样物理参数和水质参数的原位测量并自动存储传输读取参数，可分别测量不同深度与同一位置不同时刻的水质参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地表水地下水自动原位采样分析仪，特别是用于水环境研究领域中水样的采集及现场原位测试地表水地下水物理化学参数的装置。
技术介绍
可靠的分析数据是准确评价水质状况和污染程度的基本保障，而样品采集过程是 影响数据分析可靠性的重要环节，不同的水样采集方法会对水样中的各种组分造成不同程 度的干扰，尤其是挥发和半挥发有机组分，在环境中广泛存在且含量很低，实验室检测上属 于痕量分析范畴，极容易产生变化，为地下水样品的采集技术提出更高的技术要求。目前我国对地下水取样方法的研究尚属于起步阶段，基本上靠抽水取样或用简易 重力入水的取样设备灌水，很难满足定深取样及保持原水样各组分在取样过程中相对稳定 的要求。中国专利200720100866. 5公开了一种地表水定深取样器，它包括采集筒和采集 杆，采集筒内设有采样瓶；在水样采集过程中可准确采集预定深度的水样，水样可原位直接 进入到采样瓶，水样与外界大气接触的时间短，有效减少了样品中与挥发组分的损失，降低 了交叉感染；由于采样器上设计了电磁阀和传感器，使得采样过程实现自动控制。但是，该 取样装置只实现了半自动取样，整个取样过程仍需要人工手动完成；预定深度的改变实现 起来比较繁琐，需要将水位传感器移位至固定位置方可实现；对接杆式增长采样杆入水距 离，对于水位埋深大于10米的地下水或水位与取样点处高度差大于10米的地表水水样采 集难度很大，取样杆的对接与拆装也相当繁琐；并且同其它取样技术一样，需要现场测试的 物理化学指标只能将水样取到地表后倒入容器中进行测试，这就使水样中对测试条件反应 敏感的组分得不到可靠的保证。为获取水样在原系统真实水质情况，国外在现场测试时采用水流室，通过水体流 过水流室来模拟水样原系统状态进行测试，提高了现场测试的准确度，减小了水温、PH值、 电导率等物理化学参数测试值与真实值之间的误差，但这些参数对周围环境反应敏感，脱 离原系统便会发生变化，若原位测试采样点预定采样深度水体物理化学参数，则最能代表 水样原系统的真实值。
技术实现思路
本专利技术提供一种地表水地下水自动定深原位采样装置，能够实现全自动定深原位 取样及现场原位测试物理化学指标，从而获取最接近水样原位真实值以供研究。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是这种地下水自动定深原位采 样装置，它包括取样器，还包括采样机、控制面板、跨绕采样机电缆的采样支架以及连接在 电缆自由端包含取样器的采样器；所述采样机包括固定连接在机械底座上的电机、绞线盘、滑轮和编码器，与减速电 机和编码器电连接的采样机控制装置，编码器与滑轮轴向连接，减速电机与绞线盘轴向连 接。所述取样器作为采样器的一部分位于采样器内。取样器设计有内控卡，取样瓶可 以内置其中，底部设有电磁阀作为入水开关，顶部设有排气孔，排气孔中设有止回阀；采样 器还包括设置在取样器的取样桶外壁上的固定夹，以及通过固定夹连接的传感器及与传感 器电连接的采样器控制装置。其进一步改进在于所述采样机控制装置与采样器控制装置间通过电缆通信，采 用RS485通信方式。其进一步改进在于所述采样器控制装置位于采样器底层，底层与取样器之间设 置有隔板。本专利技术的进一步改进在于所述传感器为水位传感器、温度传感器、PH值电极或 电导率电极，或者其中的任意两种以上的组合。本专利技术所取得技术进步在于由于采用了以上技术方案，可以预先设定水深、取样 时间等所需参数，无需人工干预，全自动完成取样过程，可准确采集预定深度和特定时间的 水样；实现预定深度原位采集水样，避免了水样与外界大气系统或不同层位水体接触，减少 了挥发性组分损失，大大降低了取样过程交叉污染的可能性；最重要的是可以进行原位直 接测试并读取显示存储水体的温度、PH值和电导率等物理化学参数，同时还可进行时间、水 位埋深等详细的数据测量存储与显示，实现入水自动测量并存储不同预定深度的水体物理 化学参数；测量特定深度不同时间的水质参数，并可绘制各参数随时间变化曲线；自动控 制系统还可以与PC机串口连接，为研究工作提供可靠的实时原位数据的支持。本地下水地表水自动定深原位采样装置的硬件结构采取各部分功能相对独立的 设计，可为取样目的进行自由组合并扩展，能够根据需要选择相应的测量参数或改变合适 的采样方式。采样机与采样器之间通过电缆连接，解决了水上与水下控制装置之间通信和 采样器升降的问题；采样器控制装置位于采样器的底部隔层内，避免与水的接触，增强了装 置的绝缘性能；控制系统还设置有自动和手动工作模式，当条件不满足自动工作模式的要 求时，可采用手动工作模式，满足不同的需求。本专利技术的采样支架采用的是简单合理的硬件 组装结构，方便携带，易于拆装，为施工的运输及安装提供了极大的便捷。取样器盖上透气孔设有止回阀，防止取样器上部进水，同时排除取样器内气体，该 结构取样器通过与业内两种先进的取样装置(水斗取样器和蠕动泵)进行取样对比试验， 充分证明了其在挥发性有机污染水样采集上的优越性，同时证明在无机样品采集上三种取 样装置有良好的可比性。用三种取样装置同一时间段平行采集三组地下水样品，_4°C避光保存，当天送检， 进行取样方法对比试验。有机分析样品送检香港ALS实验室，分析有机污染组分160项。无 机分析样品送检广东省物料实验检测中心，分析无机组分38项。相同时间段，同样取样点，同一操作人员，在操作过程无可析出目标污染物质的潜 在污染源存在的情况下，不同取样装置采集水样中挥发性有机组分检出值越小，表征该方 法在样品采集过程中对挥发性组分造成的损失越大。把各检出某挥发性有机组分最大值的 样品视为该样品在采集过程中对该组分损失为零，计算在样品采集过程中三种取样装置对 不同挥发性有机污染物的相对损失程度(公式1、表1)，并求出每种取样方法样品采集过程 中对挥发性有机污染物的平均损失程度(公式2)，结果如图1所示以各项检出有机污染 组分最大值为基准，本专利技术、水斗取样器和蠕动泵对挥发性有机污染物的平均损失程度分别为0%、5. 76%和43. 19%，显而易见本专利技术在获取挥发性有机污染组分含量的水样采集 工作中优于水斗取样器和蠕动泵取样。<formula>formula see original document page 5</formula>Lij 在样品采集过程中取样装置i对挥发性有机污染物j的相对损失程度。Zfflax 采用三种取样装置检出的挥发性有机污染物j的最大浓度。Zij 采用取样装置i采集的样品检出的挥发性有机污染物j的浓度。Li 在样品采集过程中取样装置i对挥发性有机污染物的平均损失程度。Mi 取样装置i检出有机污染组分数量。表1不同取样装置对检出挥发性有机组分损失程度表(％ )<table>table see original document page 5</column></row><table>无机分析数据显示，三种取样装置采集的水样分析结果有较好的对应性，由于分 析结果无真实值参考，对不同取样装置获取的样品分析数据按相对偏差进行计算(公式 3)，统计每种取样装置获取的测试结果相对于其他两种取样装置获取的测试结果相对偏差 的分布区间。依据《地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地表水地下水自动定深原位采样装置，它包括取样器（２３），其特征在于它还包括采样机（１）、跨绕采样机电缆的采样支架（３）以及连接在电缆自由端包含取样器的采样器（２）；所述采样机（１）包括固定连接在机械底座（１１）上的减速电机（１３）、绞线盘（１４）、滑轮（１７）和编码器（１６）和与减速电机（１３）、编码器（１６）电连接的采样机控制装置（１２），编码器（１６）与滑轮（１７）轴向连接，减速电机（１３）与绞线盘（１４）轴向连接；所述取样器（２３）作为采样器（２）的一部分位于采样器（２）内，采样器（２）还包括设置在取样器（２３）取样桶外壁上的固定夹（２８）以及通过固定夹（２８）连接的传感器和与传感器电连接的采样器控制装置（２１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景涛，孙继朝，陈玺，张玉玺，韩双平，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]