一种径流水样自动定时采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型为一种径流水样自动定时采集装置，属于水土保持与植被恢复生态【技术领域】。该装置将若干水样容器置于转盘之中，转盘由电机经变速装置变速后驱动，电机由电气控制箱控制，其核心部件为小型PLC（可编程控制器）或电子计时器，电机带动转盘旋转到位后停转，径流水样经漏斗流入下方转盘中的水样容器被采集，如此周而复始，从而实现水样的自动定时采集。该装置不仅能自动定时采集水样，节省人工，提高效率，而且数据准确，具有较高的科学和实用价值。
【专利说明】一种径流水样自动定时采集装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于水土保持与植被恢复生态【技术领域】，具体为一种径流水样自动定 时采集装置。
【背景技术】
[0002] 坡面径流观测是对坡地水土流失和养分输移规律进行定量研究的一种方法，在水 土保持与植被恢复乃至江河湖泊水体污染面源削控领域有着广泛的应用。
[0003] 坡面径流观测通常采取设置径流小区的方法进行，一般由边埂围成的坡地小区、 集流槽、分流装置、集流池(桶)以及排水系统等组成。传统的径流小区水样采集是在一个观 测期(通常是一个降水过程)结束时进行。这时，小区径流全部或经分流后流入集流池(桶)， 由于集流池(桶）的体量较大，水样采集必须采取反复搅拌、虹吸排水、分层采集水样、直至 采集底层泥沙的方法进行。为了提高取样的准确度，有时还需采用水沙全深剖面采样器等 辅助器具来确定分层水样。这类传统的水样采集存在以下问题和困难：
[0004] 1、采集所得的泥水样本受操作人员经验和行为因素的影响大，还必须进行样本的 分层检测和分层容量计算，最后得出总体数据，工作的精准度低。
[0005] 2、所采集样本只能代表整个观测期的平均水平，无法获取土壤元素(污染物）输出 浓度、输出时间等过程参数，无法了解降雨与径流产生的动态联系和确切关系。
[0006] 3、操作较为繁琐，人工投入大，工作效率低。
[0007] 4、径流小区大都设置在野外，水样采集受到时间和环境的限制，尤其是在夜间和 恶劣天气时操作起来困难很多。
[0008] 近些年来，人们不断追求径流观测在自动化、信息化、科学化方面的进步，出现了 一些径流观测装置和设备，逐步改变了原始粗放的工作模式，打破了简单手工操作的许多 局限性，取得了可喜的进步，但也存在一些问题和不足，主要表现在 ：
[0009] 1、有的装置和设备功能有限。如有的径流观测装置和设备能记录径流水量，但不 能进行水样采集；有的能进行水样采集，又无法获得准确的径流水量数据。
[0010] 2、有的装置和设备设计方案不成熟，有的属于"概念型"，实用价值不高或无法在 实际工作运用。
[0011] 3、有的装置和设备极其复杂、精密，工作环境要求高且费用高昂，难以推广。
【发明内容】
[0012] 本实用新型为一种径流水样自动定时采集装置，该装置由径流水样漏斗、水样容 器转盘、水样容器、转盘红外光电定位装置、传动变速装置、电机、电气控制箱以及蓄电池等 部分组成。
[0013] 其原理是：该装置将若干水样容器置于转盘之中，转盘由电机经变速装置变速后 驱动，电机由电气控制箱控制，其核心部件为小型PLC (可编程控制器）或电子计时器，电机 电机带动转盘旋转到位后停转，径流水样经漏斗流入下方转盘中的水样容器被采集，如此 周而复始，从而实现水样的自动定时采集。电机和电气控制箱由蓄电池供电。
[0014] 所述的一种径流水样自动定时采集装置，其可自动采集水样的数量可通过设置转 盘盛装的水样容器数量N来确定，一般可按12只、24只等数值设置；定时采样时间(水样容 器转盘转动的时间间隔）可按30分钟、1小时、2小时等时长S设置。自动定时采集装置的 无人职守时间等于NX S。
[0015] 所述的一种径流水样自动定时采集装置，其特征是，漏斗1固定在漏斗支架2上， 径流水样由漏斗1流入下方置放在转盘3上的水样容器4中，转盘3同轴固定相连有转盘 大皮带轮8，由电机11经变速装置变速后通过皮带驱动，其中转盘大皮带轮8用皮带与变速 装置小皮带轮9进行传动，变速装置大皮带轮10与变速装置小皮带轮9同轴固定相连，变 速装置大皮带轮10用皮带与电机小皮带轮12进行传动，电机11由电气控制箱13控制，它 按设定的时间启动电机11，带动转盘3旋转，在转盘3的边缘位置上设有光电定位孔5,在 光电定位孔5上侧设有红外光发射器6、下侧设有红外光接收器7,当转盘旋转到位时红外 光向下透过光电定位孔5被接收，红外光电定位装置发出电讯号，电气控制箱13控制电机 11停转并进入下一个电机启动的倒计时过程，电机11和电气控制箱13由蓄电池14供电。 见附图1、图2。
[0016] 本实用新型的创新之处为：
[0017] (1)本装置采取定时自动旋转方式自动采集径流水样，可采集的样本多，结构简 单、合理。
[0018] ( 2 )本装置电机由电气控制箱控制，其核心部件为PLC或电子定时器，并设有红外 光电定位装置，采样时长可灵活设置，实用性强，精确度高，可靠程度高。
[0019] (3)本装置水样容器转盘以微动方式更换水样容器(若设置24只水样容器，每次 仅转动15度)，通过变速装置，动力需求小，采用小型蓄电池即可满足供电要求，方便在野外 条件下使用。
[0020] 本实用新型的具体构造由以下附图和实施方式给出。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 1、附图1为俯视图；
[0022] 2、附图2为侧视图。
[0023] 其中：1为漏斗；2为漏斗支架；3为转盘；4为水样容器；5为光电定位孔；6为红外 光发射器；7为红外光接受器；8为转盘大皮带轮；9为变速装置小皮带轮；10为变速装置大 皮带轮；11为电机；12为电机小皮带轮；13为电气控制箱；14为蓄电池。
【具体实施方式】
[0024] 本实用新型一种径流水样自动定时采集装置是对中小型径流小区的产流进行定 时采集的自动装置。
[0025] 本实用新型构造见附图1、图2,【具体实施方式】如下：
[0026] -、水样容器及水样容器转盘：水样容器上下转盘直径为110cm，水样容器下转盘 为水样容器托盘；在水样容器上转盘外缘向内8cm的圆周线上等距离开有24只12. 5cm直 径的圆孔，用来固定24只水样容器。在水样容器上转盘外缘向内2cm的圆周线上等距离开 有24只0. 5cm直径的圆孔，作为水样容器转盘光电定位孔。水样容器直径为12cm，高35cm, 容积 1260mL。
[0027] 二、径流水样漏斗及支架：径流水样漏斗支架高80cm，固定在装置底座上；径流水 样漏斗斗口为20 cm,斗口为3 cm,总长为30 cm。径流来水用直径30mm防折软管引至径流 水样漏斗斗口。
[0028] 三、电机及传动装置：电机为24V、15W永磁式直流电机。水样容器转盘大皮带轮直 径为45cm，变速装置小皮带轮直径为5cm，传动比为1 :9 ;变速装置小皮带轮与与变速装置 大皮带轮同轴固定相连；变速装置大皮带轮直径为18cm，直流电机皮带轮直径为3cm，传动 比为1 :6。本装置装置总传动比为1 :54。
[0029] 四、电气控制箱控制与红外光电定位装置：直流电机由电气控制箱控制，它由核心 部件小型PLC (可编程控制器）或电子计时器、控制电路和继电器组成。红外光电定位装置 上侧为红外光发射器，下侧红外光接收器，当转盘旋转到位时红外光向下透过光电定位孔， 红外光电定位装置发出电讯号。其运行程序如下：
[0030] 1、设定电机延时启动时间，按下启动按钮，PLC或电子计时器开始倒计时；
[0031] 2、倒计时完毕，控制电路接通继电器，蓄电池向直流电机供电，直流电机带动转盘 旋转，更换一只空的水样容器至水样漏斗下方采集水样，当转盘旋转到位时由红外光电定 位装置发出定位电讯号，控制电路断开继电器，电机停转；
[0032] 3、在电机停转的同时，PLC或电子计时器进入下一个倒计时过程，如此周而复始， 从而实现水样的自动定时采集。
[0033] 五、蓄电池：直流电机和电气控制箱由蓄电池供电，蓄电池可采用锂离子电池组， 电池组规格25. 9V、2000mAh，由7只单体电池组成。也可以采用铅酸电池组，电池组规格 24V、5Ah，由4块6V的单体电池组成。
[0034] 六、制作材料：水样容器转盘可采用不锈钢或工程塑料制成，装置骨架等采用不锈 钢制作。其它部件、器件按相关专业要求选择。
[0035] 七、水样采集：本径流水样自动定时采集装置可以选择以下几种模式运行，具体性 能指标见下表 ：
[0036] i目 |模式1 |模式2 |模式3 |模式4 |模式5 水样采集时长 30分钟60分钟90分钟 120分钟 240分钟 水样接纳峰if 2L/小时_ 1L/小时?Γ67?7小时 0. 5L/小时0. 25L/小时 无人职守时间 12小时 24小时 36小时 48小时 96小时
[0037] 其中，水样接纳峰值指标是该装置重要性能指标，若水样来水量超过该指标，则须 在该装置前端增加分流水量，以避免出现水样外溢现象。
[0038] 该装置不仅能自动定时采集水样，节省人工，提高效率，而且数据准确，具有较高 的科学和实用价值。
【权利要求】
1. 一种径流水样自动定时采集装置，其特征是，漏斗（1)固定在漏斗支架（2)上，径流 水样由漏斗（1)流入下方置放在转盘（3)上的水样容器（4)中，转盘（3)同轴固定相连有转 盘大皮带轮（8 )，由电机（11)经变速装置变速后通过皮带驱动，其中转盘大皮带轮（8 )用皮 带与变速装置小皮带轮（9)进行传动，变速装置大皮带轮（10)与变速装置小皮带轮（9)同 轴固定相连，变速装置大皮带轮（10)用皮带与电机小皮带轮（12)进行传动，电机（11)由电 气控制箱（13 )控制，它按设定的时间启动电机（11 )，带动转盘（3 )旋转，在转盘（3 )的边缘 位置上设有光电定位孔（5)，在光电定位孔（5)上侧设有红外光发射器（6)、下侧设有红外 光接收器（7)，当转盘旋转到位时红外光向下透过光电定位孔（5)被接收，红外光电定位装 置发出电讯号，电气控制箱（13)控制电机（11)停转并进入下一个电机启动的倒计时过程， 电机（11)和电气控制箱（13)由蓄电池（14)供电。
2. 如权利要求1所述的一种径流水样自动定时采集装置，其特征在于，转盘的直径为 30cm?300 cm,可放置的水样容器数量为4?48只，水样容器的直径为5cm?30 cm、高度 为 10cm ?50 cm。
3. 如权利要求1所述的一种径流水样自动定时采集装置，其特征在于，该装置的电气 控制箱的核心部件为PLC (可编程控制器）或电子计时器。
4. 如权利要求1所述的一种径流水样自动定时采集装置，其特征在于，电机为6V? 36V直流电机。
5. 如权利要求1所述的一种径流水样自动定时采集装置，其特征在于，采用蓄电池供 电，蓄电池为锂离子电池组或是铅酸电池组。
【文档编号】G01N1/20GK203908819SQ201420309426
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】阎凯, 段昌群, 付登高 申请人:云南大学