原位培养系统及其使用方法
【专利摘要】本发明提供一种原位培养系统及其使用方法，其原位培养系统包括机械结构框架和电控处理模块，所述机械结构框架包括培养容器装置、样液采集装置和升降装置，所述电控处理模块包括电源模块、处理器模块、直流电机电路模块和步进电机电路模块，所述样液采集装置包括注入装置、采样装置、控制台、测量传感器、控制侧板、步进电机、传动带、滚动杆、活动杆等。本发明应用于海底水体耗氧过程，集成电控模块、电机、容器、海水测量传感器和其他机械模块为一体，通过自身重力降落到海底，容器与海底沉积物界面形成密闭空间，位于容器内的测量传感器连续测量溶解氧和环境参数数据，位于容器外的测量传感器同时连续测量外部水体溶解氧和环境参数数据。
【专利说明】
原位培养系统及其使用方法
技术领域
[0001]本发明涉及海底水体探测技术领域，尤其涉及一种耗氧过程中的原位培养系统及其使用方法。【背景技术】
[0002]长江流域近几十年的经济快速发展，使长江携带的各类营养盐浓度上升了几十倍，使得长江口海域的富营养化程度越来越高。水体富营养化改变了本海域生产力的结构， 导致赤潮频繁且大面积的爆发，继而引起夏季底层水体缺氧现象的常态化出现，对我国东海渔业造成了威胁，因此对长江口海底水体缺氧过程的监测、研究和现状评价具有重要的意义。长江口溶解氧的季节性大面站测量开展已有数十年，是了解域内瞬时缺氧状态的重要基础观测，海床基和浮标方式的连续观测展现了缺氧发生、发展和消亡的完整过程，使我们对缺氧的认识更加全面和深入。底层水体溶解氧被有机质分解所消耗并且得不到有效补充是缺氧发生的机理，大面站、海床基和浮标等观测的是水体中溶解氧在各种环境因素综合作用下的即时浓度，它是有机质分解耗氧和垂向混合补氧的相互作用结果，如果能得到不同环境条件下耗氧和补氧过程和速率，那就可以掌握和预测水体缺氧的程度和变化，这对长江口海域生态系统研究具有重要意义。我国由于海洋观测技术研究的基础弱、起步晚， 对于海底水体有机质耗氧过程的观测还仅限于实验室模拟培养实验，缺乏进行现场培养实验的平台。尽管模拟实验尽量保持与现场相同的环境，包括温度、盐度和光线，但是想要精确重现现场的自然环境，几乎是不可能的，所以耗氧过程的原位现场观测技术研究显得迫切而有意义。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种可直接放置于海底、 在海底生物自然生活环境下使用的水体耗氧过程原位培养系统及其使用方法。
[0004]为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案:
[0005]本发明提供一种原位培养系统，包括机械结构框架和电控处理模块，所述机械结构框架包括培养容器装置、样液采集装置和升降装置，所述电控处理模块包括电源模块、处理器模块、直流电机电路模块和步进电机电路模块，所述样液采集装置包括注入装置、采样装置、控制台、测量传感器、控制侧板、步进电机、传动带、滚动杆、活动杆、定位器和伸缩弹簧n。
[0006]其中:所述注入装置是用于向容器内注入预设浓度值的有机质溶液;所述培养容器装置包括用于采集样液的容器，所述升降装置安装在控制台上，所述容器固定安装在控制台下端面，所述升降装置能够带动容器进行上下移动;所述电控处理模块固定设置在升降装置上，步进电机电路模块与步进电机连接;直流电机电路模块和测量传感器与处理器模块连接，处理器模块、直流电机电路模块分别与电源模块连接;所述测量传感器固定安装在控制台，所述采样装置与容器相连通，采样装置用于对容器内采集的样液进行采样处理。[00〇7 ]滚动杆通过传动带与步进电机传动连接，所述滚动杆上设有转轮，活动杆的顶端与定位器连接，活动杆的底端能够与转轮相抵，所述定位器从控制侧板的一侧面贯穿到其另一侧面，转轮能够随着滚动杆旋转进行转动，活动杆与控制侧板连接，使得控制侧板能够支撑活动杆的撬动，通过活动杆撬动定位器使得定位器能够沿着垂直于控制侧板的方向上进行伸缩移动;所述采样装置是由采样腔体和采样杆体连接组成，采样腔体通过导管与容器相连通;所述采样腔体固定在控制侧板上，采样杆体顶端能够沿着采样腔体内壁面进行上下滑动，从而实现采样装置的抽拉样液或者挤推试剂;所述采样杆体底端与伸缩弹簧n 连接，伸缩弹簧n的底端固定在控制侧板上，伸缩弹簧n的伸缩方向与采样杆体上下移动方向相同；所述定位器的一端上开设有能够用于卡扣采样杆体的槽口；当采样杆体卡扣在定位器上的槽口内，此时伸缩弹簧n处于拉伸状态，通过启动步进电机带动滚动杆转动，同时带动滚动杆上的转轮进行转动，转动过程中的转轮能够拨动与该转轮相抵的活动杆，活动杆撬动定位器使得定位器能够沿着垂直于控制侧板的方向上进行伸缩移动，从而使得采样杆体脱离开定位器的槽口，在伸缩弹簧n的拉伸作用下采样杆体进行向下运动，实现采样腔体从容器内抽拉样液。
[0008]作为优选方案:所述样液采集装置还包括搅拌电机，所述培养容器装置还包括搅拌叶轮，直流电机电路模块与搅拌电机连接，直流电机电路模块分别与电源模块连接;所述搅拌电机固定安装在控制台上，搅拌叶轮设置在容器内，搅拌叶轮与搅拌电机电气连接，搅拌电机用于控制搅拌叶轮对在容器内所采集的样液进行搅拌运动。
[0009]作为优选方案:所述培养容器装置还包括与容器相匹配的底座，在底座上设有与连杆底端设有的外螺纹n相匹配的螺纹孔，在底座上还设有若干个间距均匀排列的第一底座通孔，这些第一底座通孔在整个装置或系统下放海水试验过程中能够有效地减小海水阻力作用，大大地提高下放速度。
[0010]作为优选方案:所述控制台包括控制底板、环形垫圈和控制顶板，控制底板通过环形垫圈与控制顶板固定连接;所述环形垫圈设置于控制底板与控制顶板之间主要是起到密封连接效果;所述容器的上端和下端均为敞口结构，容器的上端固定安装在控制底板上，容器的下端能够贯穿通过底座内设的第二底座通孔。
[0011]作为优选方案:搅拌电机贯穿通过控制顶板内设的第一通孔并向下延伸与设置在容器内的搅拌叶轮传动连接，在控制顶板的第一通孔上端设有第一环形槽沟，在第一环形槽沟内嵌置有用于密封连接效果的环形垫圈，使得搅拌电机通过环形垫圈密封连接在控制顶板上。
[0012]作为优选方案:所述测量传感器贯穿通过控制顶板内设的第二通孔并向下延伸到容器内，测量传感器与控制顶板之间通过紧固夹环和垫环块进行密封连接，紧固夹环设置在垫环块上端，在垫环块的垫环通孔内壁上环设有若干道平行排列的弹性垫圈I，且在垫环块的上表面和下表面上分别设有弹性垫圈n，这些弹性垫圈n的轴心与垫环块内垫环通孔的轴心位于同一轴心线上;弹性垫圈I和弹性垫圈n的横截面均呈半圆形或者半椭圆形。 [〇〇13]其中:弹性垫圈n主要是实现与控制顶板之间的连接密封效果，弹性垫圈I主要是实现与测量传感器之间的连接密封效果。[〇〇14]作为优选方案:所述升降装置包括支架、连杆、套管1、套管n和伸缩弹簧m，所述支架固定安装在控制台的控制底板上;所述支架内设有上顶圈和下顶圈，在上顶圈和下顶圈内分别设有上通孔和下通孔，所述上顶圈通过套管n与下顶圈连接，且上通孔与套管n 内设的套管n通孔之间、以及套管n内设的套管n通孔与下通孔之间相互连通;所述连杆从上往下依次贯穿通过套管I内设的套管I通孔、上通孔、套管n通孔、下通孔和伸缩弹簧 m，在连杆的顶端和底端分别设有外螺纹1、外螺纹n，其中:连杆底端的外螺纹n能够与底座螺纹连接并嵌置在底座内，且伸缩弹簧m顶端与控制底板相抵、伸缩弹簧m底端与底座相抵;在连杆顶端的外螺纹I上设有相匹配的螺母I。
[0015]具体地，在将升降装置向下移动操作过程中，可以通过向下旋转扭动螺母I，在螺母I与套管I的顶端相抵后，随着螺母I继续旋转扭动，使得连杆向上伸出，同时伸缩弹簧m 受挤压后压缩逐渐变短，即此时升降装置逐渐向下移动，同时升降装置带动容器向下移动并向下延伸贯穿通过底座上第二底座通孔。[〇〇16]作为优选方案:在控制底板上设有通孔n，连杆贯穿通过该通孔n，支架上的下顶圈与控制底板相抵;保证了升降装置与控制底板之间始终保持稳固状态，使得连杆底端在与底座螺纹连接后，通过将升降装置向下移动同时带动容器向下移动，使得容器的下端贯穿通过底座内设的第二底座通孔，从而使得容器采集并形成稳定状态的样液。
[0017]作为优选方案:在定位器内套设有伸缩弹簧I，该伸缩弹簧I的一端与定位器A端相抵，伸缩弹簧I的另一端与定位器B端上设有的槽口相抵;在伸缩弹簧I进行伸缩过程中，使得定位器A端与定位器B端之间相互靠拢或者相互远离;活动杆与控制侧板上设有的支撑件活动连接，该支撑件是实现活动杆撬动过程中的支撑部位，当滚动杆上的转轮与活动杆一端相抵时，活动杆另一端与定位器连接，此时采样装置的采样杆体能够稳定地卡扣在定位器B端的槽口内；在启动步进电机带动滚动杆上的转轮进行转动，使得活动杆一端脱离开转轮，随即活动杆另一端撬动定位器，在伸缩弹簧I作用下，使得定位器B端往定位器A端伸缩靠拢，从而使得采样装置的采样杆体脱离定位器B端的槽口，采样装置的采样杆体在伸缩弹簧n作用下向下移动，实现采样腔体抽取足够的样液。
[0018]本发明还提供一种原位培养系统的使用方法，具体包括如下操作步骤:[〇〇19]先通过升降装置带动容器向下移动，使得容器贯穿通过底座的第二底座通孔，接着将整个原位培养系统下放到预定海域内，待底座达到预定海域底面稳定后，启动测量传感器和搅拌电机，搅拌电机带动设置在容器内的样液，同时通过测量传感器检测容器内样液的参数；[0020 ]然后启动步进电机带动滚动杆转动，同时带动滚动杆上的转轮进行转动，转动过程中的转轮拨动与该转轮相抵的活动杆，活动杆撬动定位器使得定位器沿着垂直于控制侧板的方向上进行伸缩移动，从而使得采样杆体脱离开定位器的槽口，在伸缩弹簧n的拉伸作用下采样杆体进行向下运动，实现采样腔体从容器内抽拉样液。
[0021]作为优选方案:所述测量传感器是采用RBR-XR420多参数水质仪，配置有温度、盐度、深度、溶解氧和浊度5个参数。
[0022]作为优选方案:所述采样装置包括若干个注射器，其中:采样腔体为注射器的注射腔体，采样杆体为注射器的推柄。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024]本发明由于采用上述的技术方案，原位培养系统是应用于海底水体耗氧过程的一套自动化观测与培养设备，集成电子控制模块、电机、容器、海水测量传感器和其他机械结构模块为一体，通过自身重力降落到海底，容器与海底沉积物界面形成密闭空间，位于容器内的测量传感器连续测量溶解氧和环境参数数据，位于容器外的测量传感器同时连续测量外部水体溶解氧和环境参数数据;样液采集装置通过上述机械结构装置向容器内注入预设浓度值的有机质溶液(也可以选择不注入任何溶液，单纯培养水体本身的耗氧过程)，间隔固定时间后样液采集器从容器内抽取固定体积的样液，用以最后回收后分析营养盐和有机碳等参数。原位培养实验可以从几小时到几天不等，培养容器内外水体溶解氧都会有一个时间变化过程，结合其他环境参数数据从而了解现场环境下水体的耗氧过程。【附图说明】
[0025]图1是本发明中一种原位培养系统的整体结构示意图。[〇〇26]图2是图1的爆炸结构示意图。
[0027]图3是本发明中升降装置的爆炸结构示意图。
[0028]图4是本发明中控制侧边的一侧面安装结构示意图之一。
[0029]图5是本发明中控制侧边的一侧面安装结构示意图之二。
[0030]图6是本发明中控制侧边的另一侧面安装结构示意图。
[0031]图7是发明中的采样杆体与槽口之间的配合结构示意图。
[0032]图8是本发明中控制台的爆炸结构示意图。
[0033]图9是本发明中测量传感器与控制台之间的配合结构示意图。
[0034]图10是本发明中垫环块的结构示意图。[〇〇35]附图标记:[〇〇36]电控处理模块1，升降装置2,支架201，上顶圈201A，下顶圈201B，连杆202,外螺纹I202A，外螺纹II 202B，套管1203，套管II 204，伸缩弹簧III205，螺母206A，螺母206B;[〇〇37]注射采样模块3，控制侧板301，步进电机302，传动带303，滚动杆304，转轮305，活动杆306，定位器307，槽口 3071，伸缩弹簧1308，支撑件309，采样腔体310，采样杆体311，伸缩弹簧11312,导管313;[〇〇38]控制底板401，通孔I401A，环形槽沟401B，通孔II401C，搅拌电机402,测量传感器403，环形垫圈404，控制顶板405，第一环形槽沟406，第一通孔407，第二通孔408，紧固夹环 409,垫环块410,弹性垫圈I410B，弹性垫圈II410A，垫环通孔410C;[〇〇39]搅拌叶轮501，容器502,底座503,第一底座通孔504,第二底座通孔505。【具体实施方式】[〇〇4〇]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做一个详细的说明。[〇〇41 ] 实施例:
[0042]如图1?10所示，本发明提供一种原位培养系统及其使用方法的具体实施例，如图 1?2所示，本发明中的原位培养系统包括机械结构框架和电控处理模块1，所述机械结构框架包括培养容器装置、样液采集装置和升降装置，所述电控处理模块1包括电源模块、处理器模块、直流电机电路模块和步进电机电路模块，所述样液采集装置包括注入装置、采样装置、控制台、测量传感器403、控制侧板301、步进电机302、传动带303、滚动杆304、活动杆 306、定位器307和伸缩弹簧II 312。
[0043]其中:所述注入装置是用于向容器内注入预设浓度值的有机质溶液;具体地，本发明中注入装置是采用安装在控制侧板301上且用于向容器内注入预设浓度值有机质溶液的注射器。
[0044]所述培养容器装置包括用于采集样液的容器502,所述升降装置安装在控制台上， 所述容器502固定安装在控制台下端面，所述升降装置能够带动容器502进行上下移动;所述电控处理模块1固定设置在升降装置2上，步进电机电路模块与步进电机302连接;直流电机电路模块和测量传感器403与处理器模块连接，处理器模块、直流电机电路模块分别与电源模块连接;所述测量传感器403固定安装在控制台，所述采样装置与容器502相连通，采样装置用于对容器502内采集的样液进行采样处理;所述采样处理主要是将容器502内的样液抽取到采样装置内，以便于后续工作的需要进行备份留下足够的样液。
[0045]如图6所示，所述滚动杆304通过传动带303与步进电机301传动连接，所述滚动杆 304上设有转轮305,活动杆306的顶端与定位器307连接，活动杆306的底端能够与转轮305 相抵，所述定位器307从控制侧板301的一侧面贯穿到其另一侧面，转轮305能够随着滚动杆 304旋转进行转动，活动杆306与控制侧板301连接，使得控制侧板301能够支撑活动杆306的撬动，通过活动杆306撬动定位器307使得定位器307能够沿着垂直于控制侧板301的方向上进行伸缩移动。所述采样装置是由采样腔体310和采样杆体311连接组成，采样腔体310通过导管313与容器502相连通;所述采样腔体310固定在控制侧板301上，采样杆体311顶端能够沿着采样腔体310内壁面进行上下滑动，从而实现采样装置的抽拉样液或者挤推试剂;所述采样杆体311底端与伸缩弹簧II 312连接，伸缩弹簧II 312的底端固定在控制侧板301上，伸缩弹簧n 312的伸缩方向与采样杆体311上下移动方向相同；所述定位器307的一端上开设有能够用于卡扣采样杆体311的槽口 3071;当采样杆体311卡扣在定位器307上的槽口 3071 内，此时伸缩弹簧II 312处于拉伸状态，通过启动步进电机302带动滚动杆304转动，同时带动滚动杆304上的转轮305进行转动，转动过程中的转轮305能够拨动与该转轮305相抵的活动杆306,活动杆306撬动定位器307使得定位器307能够沿着垂直于控制侧板301的方向上进行伸缩移动，从而使得采样杆体311脱离开定位器307的槽口 3071，在伸缩弹簧II 312的拉伸作用下采样杆体311进行向下运动，实现采样腔体310从容器502内抽拉样液。
[0046]具体地:在本发明实施例中采样装置主要是由若干个注射器并排组成，其中:注射器是由注射腔体和推柄连接组成，所述注射腔体固定在控制侧板301上，推柄顶端能够沿着注射腔体内壁面进行上下滑动，从而实现采样装置的抽拉样液或者挤推试剂;所述推柄底端与伸缩弹簧n 312连接，伸缩弹簧II 312的底端固定在控制侧板301上，伸缩弹簧II 312的伸缩方向与推柄上下移动方向相同。所述定位器307的一端上开设有能够用于卡扣推柄的槽口3071;当推柄卡扣在定位器307上的槽口 3071内，此时伸缩弹簧II 312处于拉伸状态，通过启动步进电机302带动滚动杆304转动，同时带动滚动杆304上的转轮305进行转动，转动过程中的转轮305能够拨动与该转轮305相抵的活动杆306，活动杆306撬动定位器307使得定位器307能够沿着垂直于控制侧板301的方向上进行伸缩移动，从而使得推柄脱离开定位器307的槽口3071，在伸缩弹簧II 312的拉伸作用下推柄进行向下运动，实现注射腔体从容器502内抽拉样液实现米样。[〇〇47]所述样液采集装置还包括搅拌电机402,所述培养容器装置还包括搅拌叶轮501， 直流电机电路模块与搅拌电机402连接，直流电机电路模块分别与电源模块连接;所述搅拌电机402固定安装在控制台上，搅拌叶轮501设置在容器502内，搅拌叶轮501与搅拌电机402 电气连接，搅拌电机402用于控制搅拌叶轮501对在容器502内所采集的样液进行搅拌运动。 [〇〇48]如图1所示，所述培养容器装置还包括与容器502相匹配的底座503,在底座503上设有与连杆202底端设有的外螺纹II202B相匹配的螺纹孔，在底座503上还设有若干个间距均匀排列的第一底座通孔504,这些第一底座通孔504在整个装置或系统下放海水试验过程中能够有效地减小海水阻力作用，大大地提高下放速度。[〇〇49]如图1和图8所示，所述控制台包括控制底板401、环形垫圈404和控制顶板405，控制底板401通过环形垫圈404与控制顶板405固定连接;所述环形垫圈404设置于控制底板 401与控制顶板405之间主要是起到密封连接效果;所述容器502的上端和下端均为敞口结构，容器502的上端固定安装在控制底板401上，容器502的下端能够贯穿通过底座503内设的第二底座通孔505。
[0050] 搅拌电机402贯穿通过控制顶板405内设的第一通孔407并向下延伸与设置在容器 502内的搅拌叶轮501传动连接，在控制顶板405的第一通孔407上端设有第一环形槽沟406， 在第一环形槽沟406内嵌置有用于密封连接效果的环形垫圈，使得搅拌电机402通过环形垫圈密封连接在控制顶板405上。[〇〇51]如图9?10所示，所述测量传感器403贯穿通过控制顶板405内设的第二通孔408并向下延伸到容器502内，测量传感器403与控制顶板405之间通过紧固夹环409和垫环块410 进行密封连接，紧固夹环409设置在垫环块410上端，在垫环块410的垫环通孔410C内壁上环设有若干道平行排列的弹性垫圈I410B，且在垫环块410的上表面和下表面上分别设有弹性垫圈II 410A，这些弹性垫圈II 410A的轴心与垫环块410内垫环通孔410C的轴心位于同一轴心线上;弹性垫圈I410B和弹性垫圈II410A的横截面均呈半圆形或者半椭圆形。[〇〇52]其中:弹性垫圈II410A主要是实现与控制顶板405之间的连接密封效果，弹性垫圈 I410B主要是实现与测量传感器403之间的连接密封效果。[〇〇53]如图3所示，所述升降装置2包括支架201、连杆202、套管1203、套管II 204和伸缩弹簧m205,所述支架201固定安装在控制台的控制底板401上；所述支架201内设有上顶圈 201A和下顶圈201B，在上顶圈201A和下顶圈201B内分别设有上通孔和下通孔，所述上顶圈 201A通过套管II 204与下顶圈201B连接，且上通孔与套管II 204内设的套管n通孔之间、以及套管n 204内设的套管n通孔与下通孔之间相互连通;所述连杆202从上往下依次贯穿通过套管1203内设的套管I通孔、上通孔、套管n通孔、下通孔和伸缩弹簧m205,在连杆202的顶端和底端分别设有外螺纹I202A、外螺纹n 202B，其中:连杆202底端的外螺纹n 202B能够与底座503螺纹连接并嵌置在底座503内，在外螺纹II202B上设有匹配的螺母II206B;伸缩弹簧III205顶端与控制底板401相抵、伸缩弹簧III205底端与底座503相抵;在连杆202顶端的外螺纹1202A上设有相匹配的螺母1206A。[〇〇54]具体地，在将升降装置2向下移动操作过程中，可以通过向下旋转扭动螺母I206A， 在螺母I206A与套管1203的顶端相抵后，随着螺母I206A继续旋转扭动，使得连杆202向上伸出，同时伸缩弹簧III205受挤压后压缩逐渐变短，即此时升降装置2逐渐向下移动，同时升降装置2带动容器502向下移动并向下延伸贯穿通过底座503上第二底座通孔505。[〇〇55]如图8所示，在控制底板401上设有通孔II401C，连杆202贯穿通过该通孔II401C，支架201上的下顶圈201B与控制底板401相抵;保证了升降装置2与控制底板401之间始终保持稳固状态，使得连杆202底端在与底座503螺纹连接后，通过将升降装置2向下移动同时带动容器502向下移动，使得容器502的下端贯穿通过底座503内设的第二底座通孔505,从而使得容器502采集并形成稳定状态的样液。[〇〇56]如图4?7所示，在定位器307内套设有伸缩弹簧1308,该伸缩弹簧1308的一端与定位器307A端相抵，伸缩弹簧1308的另一端与定位器307B端上设有的槽口 3071相抵;在伸缩弹簧1308进行伸缩过程中，使得定位器307A端与定位器307B端之间相互靠拢或者相互远离;活动杆306与控制侧板301上设有的支撑件309活动连接，该支撑件309是实现活动杆306 撬动过程中的支撑部位，当滚动杆304上的转轮305与活动杆306—端相抵时，活动杆306另一端与定位器307连接，此时采样装置上的采样杆体311能够稳定地卡扣在定位器307B端的槽口 3071内；在启动步进电机302带动滚动杆304上的转轮305进行转动，使得活动杆306— 端脱离开转轮305,随即活动杆306另一端撬动定位器307,在伸缩弹簧1308作用下，使得定位器307B端往定位器307A端伸缩靠拢，从而使得采样装置的采样杆体311脱离定位器307B 端的槽口3071，采样装置的采样杆体311在伸缩弹簧II 312作用下向下移动，实现采样腔体 310抽取足够的样液。[〇〇57]本发明实施例还提供一种原位培养系统的使用方法，具体包括如下操作步骤: [〇〇58] 先通过升降装置2带动容器502向下移动，使得容器502贯穿通过底座503的第二底座通孔505,接着将整个原位培养系统下放到预定海域内，待底座503达到预定海域底面稳定后，启动测量传感器403和搅拌电机402,搅拌电机402带动设置在容器502内的样液，同时通过测量传感器403检测容器502内样液的参数；[〇〇59]然后启动步进电机302带动滚动杆304转动，同时带动滚动杆304上的转轮305进行转动，转动过程中的转轮305拨动与该转轮305相抵的活动杆306，活动杆306撬动定位器307 使得定位器307沿着垂直于控制侧板301的方向上进行伸缩移动，从而使得采样杆体311脱离开定位器307的槽口 3071，在伸缩弹簧II 312的拉伸作用下采样杆体311进行向下运动，实现采样腔体310从容器502内抽拉样液。
[0060] 其中:所述测量传感器403是采用RBR-XR420多参数水质仪，配置有温度、盐度、深度、溶解氧和浊度5个参数。[〇〇61]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种原位培养系统，其特征在于，包括机械结构框架和电控处理模块(1)，所述机械 结构框架包括培养容器装置、样液采集装置和升降装置，所述电控处理模块(1)包括电源模 块、处理器模块、直流电机电路模块和步进电机电路模块，所述样液采集装置包括采样装 置、控制台、测量传感器(403)、控制侧板(301)、步进电机(302)、传动带(303)、滚动杆 (304)、活动杆(306)、定位器(307)和伸缩弹簧II (312)，所述培养容器装置包括用于采集样 液的容器(502)，所述升降装置安装在控制台上，所述容器(502)固定安装在控制台下端面， 所述升降装置能够带动容器(502)进行上下移动;所述电控处理模块(1)固定设置在升降装 置上，步进电机电路模块与步进电机(302)连接;直流电机电路模块和测量传感器(403)与 处理器模块连接，处理器模块、直流电机电路模块分别与电源模块连接;所述测量传感器 (403)固定安装在控制台，所述采样装置与容器(502)相连通，采样装置用于对容器(502)内 采集的样液进行采样处理；滚动杆(304)通过传动带(303)与步进电机(301)传动连接，所述滚动杆(304)上设有转 轮(305)，活动杆(306)的顶端与定位器(307)连接，活动杆(306)的底端能够与转轮(305)相 抵，所述定位器(307)从控制侧板(301)的一侧面贯穿到其另一侧面，转轮(305)能够随着滚 动杆(304)旋转进行转动，活动杆(306)与控制侧板(301)连接，使得控制侧板(301)能够支 撑活动杆(306)的撬动，通过活动杆(306)撬动定位器(307)使得定位器(307)能够沿着垂直 于控制侧板(301)的方向上进行伸缩移动；所述采样装置是由采样腔体(310)和采样杆体(311)连接组成，采样腔体(310)通过导 管(313)与容器(502)相连通;所述采样腔体(310)固定在控制侧板(301)上，采样杆体(311) 顶端能够沿着采样腔体(310)内壁面进行上下滑动，从而实现采样装置的抽拉样液或者挤 推试剂;所述采样杆体(311)底端与伸缩弹簧II (312)连接，伸缩弹簧II (312)的底端固定在 控制侧板(301)上，伸缩弹簧n (312)的伸缩方向与采样杆体(311)上下移动方向相同;所述 定位器(307)的一端上开设有能够用于卡扣采样杆体(311)的槽口(3071);当采样杆体 (311)卡扣在定位器(307)上的槽口(3071)内，此时伸缩弹簧II (312)处于拉伸状态，通过启 动步进电机(302)带动滚动杆(304)转动，同时带动滚动杆(304)上的转轮(305)进行转动， 转动过程中的转轮(305)能够拨动与该转轮(305)相抵的活动杆(306 )，活动杆(306)撬动定 位器(307)使得定位器(307)能够沿着垂直于控制侧板(301)的方向上进行伸缩移动，从而 使得采样杆体(311)脱离开定位器(307)的槽口(3071)，在伸缩弹簧II (312)的拉伸作用下 采样杆体(311)进行向下运动，实现采样腔体(310)从容器(502)内抽拉样液。2.根据权利要求1中所述的一种原位培养系统，其特征在于，所述样液采集装置还包括 搅拌电机(402)，所述培养容器装置还包括搅拌叶轮(501)，直流电机电路模块与搅拌电机 (402)连接，直流电机电路模块分别与电源模块连接;所述搅拌电机(402)固定安装在控制 台上，搅拌叶轮(501)设置在容器(502)内，搅拌叶轮(501)与搅拌电机(402)电气连接，搅拌 电机(402)用于控制搅拌叶轮(501)对在容器(502)内所采集的样液进行搅拌运动。3.根据权利要求1或2中所述的一种原位培养系统，其特征在于，所述培养容器装置还 包括与容器(502)相匹配的底座(503)，在底座(503)上设有与连杆(202)底端设有的外螺纹 IH202B)相匹配的螺纹孔，在底座(503)上还设有若干个间距均匀排列的第一底座通孔 (504)〇4.根据权利要求3中所述的一种原位培养系统，其特征在于，所述控制台包括控制底板(401)、环形垫圈(404)和控制顶板(405)，控制底板(401)通过环形垫圈(404)与控制顶板 (405)固定连接;所述容器(502)的上端和下端均为敞口结构，容器(502)的上端固定安装在 控制底板(401)上，容器(502)的下端能够贯穿通过底座(503)内设的第二底座通孔(505)。5.根据权利要求4中所述的一种原位培养系统，其特征在于，搅拌电机(402)贯穿通过 控制顶板(405)内设的第一通孔(407)并向下延伸与设置在容器(502)内的搅拌叶轮(501) 传动连接，在控制顶板(405)的第一通孔(407)上端设有第一环形槽沟(406)，在第一环形槽 沟(406)内嵌置有环形垫圈，使得搅拌电机(402)通过环形垫圈密封连接在控制顶板(405) 上。6.根据权利要求4中所述的一种原位培养系统，其特征在于，所述测量传感器(403)贯 穿通过控制顶板(405)内设的第二通孔(408)并向下延伸到容器(502)内，测量传感器(403) 与控制顶板(405)之间通过紧固夹环(409)和垫环块(410)进行密封连接，紧固夹环(409)设 置在垫环块(410)上端，在垫环块(410)的垫环通孔(410C)内壁上环设有若干道平行排列的 弹性垫圈I(410B)，且在垫环块(410)的上表面和下表面上分别设有弹性垫圈II (410A)，这 些弹性垫圈n (410A)的轴心与垫环块(410)内垫环通孔(410C)的轴心位于同一轴心线上； 弹性垫圈I(410B)和弹性垫圈n(410A)的横截面均呈半圆形或者半椭圆形。7.根据权利要求1中所述的一种原位培养系统，其特征在于，所述升降装置(2)包括支 架(201)、连杆(202)、套管1(203)、套管II (204)和伸缩弹簧m(205)，所述支架(201)固定安 装在控制台上;所述支架(201)内设有上顶圈(201A)和下顶圈(201B)，在上顶圈(201A)和下 顶圈(201B)内分别设有上通孔和下通孔，所述上顶圈(201A)通过套管II (204)与下顶圈 (201B)连接，且上通孔与套管n (204)内设的套管n通孔之间、以及套管n (204)内设的套 管n通孔与下通孔之间相互连通；所述连杆(202)从上往下依次贯穿通过套管1(203)内设的套管I通孔、上通孔、套管n 通孔、下通孔和伸缩弹簧m(205)，在连杆(202)的顶端和底端分别设有外螺纹I(202A)、外 螺纹n (202B)，其中:连杆(202)底端的外螺纹n (202B)能够与底座(503)螺纹连接并嵌置 在底座(503)内，且伸缩弹簧m(205)顶端与控制底板(401)相抵、伸缩弹簧m(205)底端与 底座(503)相抵;在连杆(202)顶端的外螺纹I(202A)上设有相匹配的螺母I(206A)。8.根据权利要求7中所述的一种原位培养系统，其特征在于，在控制台上设有通孔n (401C)，连杆(202)贯穿通过该通孔n(401C)，支架(201)上的下顶圈(201B)与控制台相抵； 使得连杆(202)底端在与底座(503)螺纹连接后，通过将升降装置向下移动同时带动容器 (502)向下移动，使得容器(502)的下端贯穿通过底座(503)内设的第二底座通孔(505)，从 而使得容器(502)采集并形成稳定状态的样液。9.根据权利要求8中所述的一种原位培养系统，其特征在于，在定位器(307)内套设有 伸缩弹簧1(308)，该伸缩弹簧1(308)的一端与定位器(307)A端相抵，伸缩弹簧1(308)的另 一端与定位器(307)B端上设有的槽口(3071)相抵;在伸缩弹簧1(308)进行伸缩过程中，使 得定位器(307)A端与定位器(307)B端之间相互靠拢或者相互远离;活动杆(306)与控制侧 板(301)上设有的支撑件(309)活动连接，该支撑件(309)是实现活动杆(306)撬动过程中的 支撑部位，当滚动杆(304)上的转轮(305)与活动杆(306)—端相抵时，活动杆(306)另一端 与定位器(307)连接，此时采样装置的采样杆体(311)能够稳定地卡扣在定位器(307)B端的 槽口( 3071)内；在启动步进电机(302)带动滚动杆(304)上的转轮(305)进行转动，使得活动杆(306)—端脱离开转轮(305)，随即活动杆(306)另一端撬动定位器(307)，在伸缩弹簧I (308)作用下，使得定位器(307)B端往定位器(307)A端伸缩靠拢，从而使得采样装置的采样 杆体(311)脱离定位器(307)B端的槽口(3071)，采样装置的采样杆体(311)在伸缩弹簧II (312)作用下向下移动，实现采样腔体(310)抽取足够的样液。10.基于权利要求9所述的一种原位培养系统的使用方法，其特征在于，具体包括如下 操作步骤:先通过升降装置带动容器(502)向下移动，使得容器(502)贯穿通过底座(503)的第二 底座通孔(505)，接着将整个原位培养系统下放到预定海域内，待底座(503)达到预定海域 底面稳定后，启动测量传感器(403)和搅拌电机(402)，搅拌电机(402)带动设置在容器 (502)内的样液，同时通过测量传感器(403)检测容器(502)内样液的参数；然后启动步进电机(302)带动滚动杆(304)转动，同时带动滚动杆(304)上的转轮(305) 进行转动，转动过程中的转轮(305)拨动与该转轮(305)相抵的活动杆(306 )，活动杆(306) 撬动定位器(307)使得定位器(307)沿着垂直于控制侧板(301)的方向上进行伸缩移动，从 而使得采样杆体(311)脱离开定位器(307)的槽口(3071)，在伸缩弹簧II (312)的拉伸作用 下采样杆体(311)进行向下运动，实现采样腔体(310)从容器(502)内抽拉样液。
【文档编号】G01N33/18GK106018720SQ201610335478
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】倪晓波, 曾定勇, 黄大吉, 王奎, 王斌, 周锋, 陈建芳, 张涛, 宣基亮, 李佳, 马晓, 岳建行, 殷建军
【申请人】国家海洋局第二海洋研究所, 浙江工业大学