本发明涉及一种绿地径流自动取样装置及方法，属于降雨径流取样领域。
背景技术：
雨水作为城市发展的第三水源，越来越受到关注。不同下垫面的径流水质差异很大，进而会影响到雨水的有效利用。绿地径流经过植被的拦截、吸收利用及土壤颗粒吸附等作用后，径流水质得到较好的净化。但受绿地植被类型、面积、形状等因素以及降雨历时、大小等特点的影响，径流水质会呈现不同的时空变化规律。
绿地径流取样为雨水利用的一项基础性工作，径流取样的精确直接关系到水质监测工作的质量。以往，工作人员多采取人工采样，花费了大量的人力物力，在危险地形和雷雨交加的雨天，工作人员的人身安全不能得到保障。
技术实现要素：
本发明提供一种绿地径流自动取样装置及方法，其不仅能够通过径流触发水感应器自动开启电磁阀进行径流采集，而且能够通过设置延时时间实现分时间段采样，占地小，节省能耗，使径流取样变得更加方便。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一方面，本发明提供一种绿地径流自动取样装置，包括转盘轴承和设置在所述转盘轴承上的转盘，所述转盘轴承由一直流电机模块驱动，所述转盘上均匀设置有若干径流取样瓶，其中一个径流取样瓶的上方设置有径流输入管，所述径流输入管的输入端设置有汇水斗和依次设置在所述汇水斗底部的水感应器和电磁阀，所述径流输入管的输出端设置有激光测距模块，所述激光测距模块设置在所述径流取样瓶的正上方。
进一步的，所述绿地径流自动取样装置还包括测控模块，所述测控模块包括cpu，所述cpu由stc12c5a60s2单片机构成，所述cpu的输入端与所述水感应器和激光测距模块连接，所述cpu的输出端与所述直流电机模块和电磁阀连接，所述cpu还连接有用于设定径流取样延时时间和显示径流取样情况的人机对话模块，所述直流电机模块包括齿轮、直流电机、编码器和霍尔元件。
进一步的，所述径流输入管的输入端在所述水感应器之前还设置有过滤网。
进一步的，所述径流取样瓶设置在所述转盘的外沿处，所述径流取样瓶包括瓶体和设置在所述瓶体的瓶口上的瓶塞，所述瓶塞上设置有进水口和排气管，所述瓶体内设置有浮球阀，所述浮球阀通过一固定杆悬挂在所述瓶塞的下方，所述浮球阀呈圆锥形。
进一步的，所述汇水斗呈楔形。
进一步的，所述绿地径流自动取样装置通过一装置安置坑设置在绿地表面，所述装置安置坑低于绿地表面。
进一步的，所述径流取样瓶为玻璃瓶或塑料瓶，所述径流输入管为塑料管。
另一方面，本发明还提供一种绿地径流自动取样方法，包括：
步骤1：径流触发水感应器后，取样装置通电开始工作，电磁阀开通，径流通过过滤网、径流输入管进入径流取样瓶，利用激光检测液面距离，当达到设定距离时，cpu发出指令关闭电磁阀；
步骤2：直流电机带动转盘旋转，使得径流输入管对准下一个径流取样瓶，按照指定时间间隔延时完成后，电磁阀开通，再一次开始取样，直到第二个径流取样瓶装满水样，电磁阀关闭；
步骤3：循环使得多个径流取样瓶都能取样完成。
本发明具有以下有益效果：
本发明的绿地径流自动取样装置及方法，径流输入管开口处设置有水感应器，当开始有径流汇入时能够自动感应开启设备，无需人工控制；可以根据取样地方的降雨情况，设置不同的延时时间，实现分时段取样；装置构造简单，占地小。
附图说明
图1是本发明的绿地径流自动取样装置的结构示意图；
图2是本发明的绿地径流自动取样装置的测控模块的电路图；
图3是图1中径流取样瓶的结构示意图，其中：图3(a)为未取样时的示意图，图3(b)为取样完成后的示意图；
图4是本发明的绿地径流自动取样方法的流程示意图。
其中，1、绿地表面，2、过滤网，3、水感应器，4、转盘，5、径流取样瓶，6、激光测距模块，7、装置安置坑，8、径流输入管，9、转盘轴承，10、电磁阀，11、汇水斗，12、cpu，13、人机对话模块，14、直流电机模块，15、排气管，16、进水口，17、浮球阀，18、瓶塞。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一方面，本发明提供一种绿地径流自动取样装置，如图1～图4所示，包括转盘轴承9和设置在转盘轴承9上的转盘4，转盘轴承9由一直流电机模块14驱动，转盘4上均匀设置有若干径流取样瓶5，其中一个径流取样瓶5的上方设置有径流输入管8，径流输入管8的输入端设置有汇水斗11和依次设置在汇水斗11底部的水感应器3和电磁阀10(应当理解的是，电磁阀设置在水感应器之后)，径流输入管8的输出端设置有激光测距模块6，激光测距模块6设置在径流取样瓶5的正上方。
本发明的绿地径流自动取样装置及方法，径流输入管开口处设置有水感应器，当开始有径流汇入时能够自动感应开启设备，无需人工控制；可以根据取样地方的降雨情况，设置不同的延时时间，实现分时段取样；装置构造简单，占地小。
本发明中，如图2所示，绿地径流自动取样装置还包括测控模块，测控模块包括cpu12，cpu由stc12c5a60s2单片机构成，cpu的输入端与水感应器3和激光测距模块6连接，cpu的输出端与直流电机模块14和电磁阀10连接，cpu还连接有用于设定径流取样延时时间和显示径流取样情况的人机对话模块13，直流电机模块14包括齿轮、直流电机、编码器和霍尔元件。
具体地，测控模块由水感应器3、激光测距模块6、电磁阀10、直流电机模块14、人机对话模块13和cpu12组成，水感应器3安装在径流输入管8的过滤网2之后；激光测距模块6安装在径流取样瓶5的正上方的管道上，利用激光反射液面所用的时间可以检测液面距离，到达设定距离l时，cpu12发出指令关闭电磁阀10，此时径流取样瓶5液面所对应的径流取样瓶中水样体积为q2，径流输入管8中的水量为q1，保证关闭电磁阀10后，使q1与q2之和等于径流取样瓶5的容量q，瓶中水样刚好盛满；电磁阀10安装在水感应器3之后，控制径流的流通；直流电机模块14负责带动和矫正转盘旋转相应的圈数，对准下一个径流取样瓶；cpu完成接收水感应器3和激光测距模块6的信号开启或关闭电磁阀10、控制延时时间、通过直流电机模块14控制转盘4旋转对准下一个径流取样瓶、存储计时器数据、人机对话功能。
进一步的，如图1所示，径流输入管8的输入端在水感应器3之前还设置有过滤网2。可以防止杂草、树叶等大的杂质堵塞径流输入管、过滤水中较大的杂质。
如图3所示，径流取样瓶5设置在转盘4的外沿处，径流取样瓶5包括瓶体和设置在瓶体的瓶口上的瓶塞18，瓶塞18上设置有进水口16和排气管15，瓶体内设置有浮球阀17，浮球阀17通过一固定杆悬挂在瓶塞18的下方，浮球阀17呈圆锥形。如图3(b)所示，当收集满水样时瓶中的浮球阀刚好堵住进水口，防止空气进入。
为了扩大径流的收集面积且防止天然雨水降落其中，汇水斗11呈楔形。
进一步的，绿地径流自动取样装置通过一装置安置坑7设置在绿地表面1，装置安置坑7低于绿地表面1。可以利用重力作用使径流流入径流取样瓶内。
径流取样瓶5可以为玻璃瓶或塑料瓶，也可以采用其他材质的径流取样瓶，均不影响本发明技术方案的实施，径流输入管8可以为塑料管。
另一方面，本发明还提供一种绿地径流自动取样方法，包括：
步骤1：径流触发水感应器3后，取样装置通电开始工作，电磁阀10开通，径流通过过滤网2、径流输入管8进入径流取样瓶5，利用激光测距模块6检测液面距离，当达到设定距离l时，cpu发出指令关闭电磁阀10；
步骤2：直流电机带动转盘4旋转，使得径流输入管8对准下一个径流取样瓶，按照指定时间间隔延时完成后，电磁阀10开通，再一次开始取样，直到第二个径流取样瓶装满水样，电磁阀10关闭；
步骤3：循环使得多个径流取样瓶都能取样完成。
下面结合具体实施例进一步说明本发明取样方法的特征和细节，但所列过程和数据并不意味着对本发明范围的限制。
实施例1：
本发明的绿地径流自动取样方法为：
(1)径流取样瓶沿转盘外沿等间距放置在转盘上，测量两个径流取样瓶之间对应的圆心角的度数，并转化为圈数n；在人机对话模块设定好延时时间t1、t2，已装满水的径流取样瓶个数t1、剩余可用的径流取样瓶个数t2、圈数n、激光检测距离l；
(2)当径流触发水感应器时，电磁阀打开，计时器t3开始计时，径流通过径流输入管进入径流取样瓶；当激光测距模块检测达到预设距离l时，关闭电磁阀，t3停止计时，t3所记录的时间段保存在eeprom中，t1数值加1，t2数值减1，延时时间t1；
(3)若t2不为0，直流电机模块带动转盘转动n圈，对准下一个径流取样瓶，到达延时时间t2后，重复步骤(2)；
(4)若t2为0，该绿地径流自动取样装置取样完成。
其中，提前测试电磁阀10处到径流输入管8末端的水全部流入径流取样瓶5中所需的时间t4，所有取样时间段为eeprom中所存储的t3时间段加t4。延时时间t1的目的是电磁阀10关闭后，径流输入管8中的径流全部流入取样瓶中；延时时间t2的目的是实现分时间段取样。
本发明的工作过程为：工作人员根据当地天气情况，确定取样点，提前将装置放置到取样点，径流触发水感应器后，绿地径流自动取样装置通电开始工作，电磁阀开通，径流通过过滤网、径流输入管进入径流取样瓶，利用激光检测液面距离，当达到设定距离l时，cpu发出指令关闭电磁阀，延时t2。直流电机模块带动转盘旋转，使得输入径流管对准下一个取样瓶，延时t1后，电磁阀开启，再一次开始取样，直到第二个取样瓶中装满水样，电磁阀关闭。循环使得多个径流取样瓶都能取样完成。在径流采集过程中，可以通过人机对话模块设置不同的延时取样时间。径流取样的情况包括当前已取样完成的取样瓶个数、取样的具体时间段、剩余可用的取样瓶的个数、延时时间及下次取样的时间点。
本发明的绿地径流自动取样方法，径流输入管开口处设置有水感应器，当开始有径流汇入时能够自动感应开启设备，无需人工控制；可以根据取样地方的降雨情况，设置不同的延时时间，实现分时段取样；装置构造简单，占地小。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。