本公开涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种用于系留艇的大气探空采样装置。
背景技术：
大气挥发性有机物(VOCs)在城市大气光化学污染中扮演重要角色，是制约社会经济可持续发展的瓶颈之一。
以往的VOCs研究多集中于地表浓度、来源及化学活性等方面，近年随着对大气污染的研究由二维向三维空间拓展，因此，进行VOCs的垂直观测十分必要。系留艇是0-1000m高度范围大气垂直探空的主要媒介，但系留艇自身存在承载量较低的特点。目前，用于VOCs成分观测和分析的在线仪器体积过于庞大，不适用于系留艇探空，用于VOCs成分观测和分析的离线技术，还没有完成小型化和远程控制。结合系留艇自身特点，对于VOCs的垂直探空研究还需要依赖大气全样品采集技术。
因此有必要开发一款可用于系留艇，尽可能轻便，并可以远程控制进行多个高度的大气样品采集的大气探空采样装置。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种用于系留艇的大气探空采样装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种用于系留艇的大气探空采样装置，包括采样组件、箱体、螺旋桨、采样控制器和遥控器，采样组件包括电磁阀、采样泵和样品存贮器，采样泵与电磁阀输入端连接，样品存贮器与电磁阀输出端连接，采样泵在电磁阀调控下进行采样；采样组件置于箱体内；螺旋桨固定在箱体顶部，螺旋桨与电机连接；采样控制器由单片机构成；采样控制器通过继电器分别与采样泵和电磁阀电性连接；采样控制器置于箱体内；遥控器与采样控制器无线通信连接。
在本公开的一些实施例中，还包括电量控制组件，其包括电源、报警模块和电源电量检测模块；电源分别与采样控制器、采样泵和电磁阀连接；电源置于箱体内；报警模块与采样控制器连接；电源电量检测模块分别与电源和报警模块电性连接；
在本公开的一些实施例中，还包括防风罩，防风罩通过箱体端部设有的卡槽与箱体连接；防风罩表面设有通气孔；防风罩材料为硬质透明塑料。
在本公开的一些实施例中，还包括悬挂线，其第一端与箱体和/或防风罩连接，其第二端与系留艇下方的操作台连接；悬挂线的数量为4～8根，悬挂线对称设置。
在本公开的一些实施例中，遥控器还包括：采样按键、高度信号接收器、显示屏和复位按键；采样按键与采样控制器无线通信连接；高度信号接收器接收高度信号；显示屏与采样控制器无线通信连接，显示高度信号；复位按键与采样控制器无线通信连接。
在本公开的一些实施例中，电机转速为110～220RPM。
在本公开的一些实施例中，电磁阀为八位电磁阀，电磁阀各位输出端均连接有样品存贮器。
在本公开的一些实施例中，样品存贮器为采样管和/或采样气袋。
在本公开的一些实施例中，采样泵为微型直流采样泵，流量为0.5～1L/min。
在本公开的一些实施例中，电源为LIPO电池。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开用于系留艇的大气探空采样装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)螺旋桨的设置，为系留艇提供向上升力，最大限度的减少自重适用系留艇携载重垂直探空。
(2)通过防风罩的设置，防止高空风速过大影响螺旋桨的正常工作，实现了对在系留艇高空工作时对螺旋桨的保护。
(3)悬挂线的设置，便于将装置悬挂在系留艇下方的操作台上，防止箱体在高空随风大幅度晃动。
(4)通过远程采样控制器与遥控器的无线通信，实现了对系留艇上采样泵的开闭、电磁阀转位、螺旋桨转数等参数数据的远程控制。
附图说明
图1为本公开实施例用于系留艇的大气探空采样装置的结构示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-螺旋桨； 2-采样控制器；
3-采样泵； 4-电源；
5-电磁阀； 6-样品存贮器；
7-防风罩； 8-箱体；
9-悬挂线； 10-遥控器。
具体实施方式
本公开提供了一种用于系留艇的大气探空采样装置，该采样装置包括螺旋桨、采样泵、电磁阀和采样控制装置。其主要原理是通过电力驱动螺旋桨产生升力，抵消装置自身的重量，通过远程控制采样控制装置，驱动采样泵和电磁阀进行大气样品采集。本公开最大限度的减轻自重，同时利用远程控制器，可实现在地面控制大气采集的高度和时间。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种用于系留艇的大气探空采样装置。图1为本公开实施例用于系留艇的大气探空采样装置的结构示意图。如图1所示，本公开用于系留艇的大气探空采样装置，包括：采样泵3，这里选用的采样泵3可以为微型直流采样泵，流量为0.5～1L/min。电磁阀5，电磁阀5输入端与采样泵3连接，电磁阀5输出端与样品存贮器6连接。这里电磁阀5可以选用八位电磁阀，电磁阀5各位输出端均连接有样品存贮器6，用以采集8个不同高度的大气样品。这里样品存贮器6可以根据实际采样需要选用采样管和/或采样气袋等。通过采样泵3与电磁阀5的配合，以在指定高度顺序采集大气样品。螺旋桨1，固定在箱体8顶部，螺旋桨1与电机连接；在可控功率范围内产生向上升力最大限度减轻装置自重；这里螺旋桨1可以采用可在无人机上使用的一对直径为8.3英寸的螺旋桨，电机转速可以为110～220RPM。采样控制器2，由单片机构成；采样控制器2通过继电器分别与采样泵3和电磁阀5电性连接，用以控制采样泵3的开闭和电磁阀5的转位。遥控器10与采样控制器2无线通信连接。这里遥控器10上还包括采样按键、高度信号接收器、显示屏和复位按键；采样按键与采样控制器2无线通信连接，用于控制采样的开始与结束；高度信号接收器可以将接收到的高度信号直接显示在显示屏上；显示屏，与采样控制器2无线通信连接，用以显示高度数据和采样完成情况，每采一个样，显示一个对应的号码在显示屏上；复位按键与采样控制器2无线通信连接，用以将电磁阀恢复到起始位。本公开还包括电量控制组件，其包括电源4、报警模块和电源电量检测模块；电源，分别与采样控制器、采样泵和电磁阀连接，电源4可以选用LIPO电池；报警模块与采样控制器2连接，电源电量检测模块分别与电源4和报警模块电性连接，用于电源电量的检测与报警。采样泵3、电磁阀5、电源4和采样控制器2置于箱体8内，箱体8端部设有卡槽；箱体8上还可加装防风罩7，防风罩7通过卡槽与箱体8连接，防风罩7表面还可设有通气孔。用于防止高空风速过大影响螺旋桨1的正常工作，实现了系留艇在高空工作时对螺旋桨1的保护。这里防风罩7可选择硬质透明的塑料材料。还可在箱体8和/或防风罩7上加装悬挂线9，用于将装置悬挂在系留艇下方的操作台上，防止箱体8在高空中随风大幅度晃动。这里悬挂线9可以选择软质连线即可，数量可以为4～8根，优选对称设置。
利用本公开提供的用于系留艇的大气探空采样装置进行大气采样的具体步骤如下：首先，打开用于系留艇的大气探空采样装置的箱体8将样品存贮器6如气袋或吸附管安装在电磁阀5的各个输出端，关闭箱体8。其次，将箱体8的悬挂线9系在系留艇的操作台上，调整装置的位置，保持装置与系留艇的操作台平行。再次，打开遥控器10连接上显示设备，启动电源4，调整螺旋桨1转速，至大气探空采样装置在操作台上方呈悬浮状态。最后，放飞系留艇，当系留艇上升到需要采样高度时，按下遥控器10上采样键，采样泵3开启，电磁阀5转至一号位开始采样，5分钟后，按停止键，电磁阀5转至二号位，结束一个梯度的样品采集。继续放飞系留艇至下一个高度，重复该步骤。
当然，上述硬件结构还应当包含电源模块(图未示)等功能模块，这些是本领域内的一般技术人员可以理解的，本领域内一般技术人员也可以根据功能的需要，添加相应的功能模块，在此不作赘述。
至此，本公开实施例用于系留艇的大气探空采样装置介绍完毕。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开用于系留艇的大气探空采样装置有了清楚的认识。
综上所述，本公开首先通过电力驱动螺旋桨产生升力，抵消装置自身的重量，再通过远程控制采样控制装置，驱动采样泵和电磁阀进行大气样品采集。本公开最大限度的减轻自重，同时利用远程控制器，可实现在地面控制大气采集的高度和时间。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。