一种深水采集器及构建水样成分分布图的方法与流程

本发明涉及水样采集技术领域，具体是一种深水采集器及构建水样成分分布图的方法。

背景技术

近些年来，由于环境污染的范围扩大，江河、水库和湖泊的水质受到严重的影响，环境污染监测、水质调查和生物采样的检测力度也相应的有所提升，如何获得江河、湖泊和水库不同水层的水样对水质检测有着决定性的意义。

现有的颠倒采水器，采水器上端装有释放器，它包括撞击开关和挡片，使用时用钢丝线将采水器系放入水中，这时两端的活门因采水器的重力同时打开，水可以自由出入。到达预定的深度后，在水面将重锤释放，自有下降的重锤将释放器上的撞击开关，这时挡片也被移开，不再扣住钢丝绳，采水器上端脱开绳子倒转180°，这时采水器的重力使两端的活门同时关闭，其操作不便，采集困难。

在水库湖泊等水深度超过50米，达到200米的区域进行水样采集时，湖水或者水库无法很轻易的实现带吊车的大船航行，这样采集器就无法太重，所以在水中采集器就是倾斜，此时无法认为放下的绳子的长度就是采集水的深度；传统的采水器由于通过沿着绳向下放一重物冲击开关，由于水的阻力再加上倾斜，通过冲击触发开关的方法会出现不触发的情况，采集处的水下图像根本就无法得知。

现有的采水器并不能满足操作简便、快速有效、适用于各种环境、低成本下完成水样采集，如何利用更为简便的采水器结构迅速准确的获取指定水位的水样是一个急需结解决的课题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种深水采集器，其结构合理，操作简便、快速有效、适用于各种环境、低成本下完成水样采集，同时本发明还提供了一种构建水样成分分布图的方法。

其技术方案是这样的：一种深水采集器，包括采水罐体，所述采水罐体的两端分别设置有堵头，所述堵头之间通过橡皮筋连接，所述采水罐体的外侧壁上沿所述采水罐体的轴向设置有设置导向块，所述导向块上开设有通孔，滑动杆分别穿过所述通孔与所述导向块滑动配合，所述滑动杆上固定安装有限位块，所述滑动杆上套装有弹簧，所述弹簧的一端与其中一个所述导向块相抵，所述弹簧的另一端与所述限位块相抵，所述采水罐体的外侧壁还设置有一与所述导向块位于同一轴线上的锁紧块，所述锁紧块上设有能够让所述滑动杆穿过的通孔，所述限位块上分别设有导向杆和锁定杆，所述锁紧块上对应所述导向杆设有导向槽，所述锁紧块上对应所述锁定杆设有锁定槽，所述堵头上分别连接有端盖卡钩，所述端盖卡钩能够卡装在位于所述锁定槽中的锁定杆内且所述堵头与所述采水罐体分离，其特征在于：所述采水罐体的外侧壁上的外侧壁上安装有驱动电机，所述驱动电机连接有减速机，所述减速机的输出轴上安装有轴套，所述轴套上设置螺旋槽，所述滑动杆上设置有推杆，所述推杆的一端与所述螺旋槽限位配合，所述驱动电机转动能够带动所述推杆移动，所述滑动杆随所述推杆移动使得所述锁定杆从所述锁定槽中移出，所述端盖卡钩从所述锁定杆上脱出，处于拉伸状态的所述橡皮筋收缩使得所述堵头与所述采水罐体能够构成密封配合。

进一步的，所述驱动电机与所述减速机安装成一体，所述驱动电机与所述减速机通过设置在所述采水罐体上的安装架固定在所述采水罐体上。

进一步的，所述导向块设置有两块，所述锁紧块设置在两块所述导向块之间。

进一步的，所述端盖卡钩通过连接绳与所述堵头相连接。

进一步的，所述驱动电机连接有电子调速器，所述电子调速器与控制器电控连接。

进一步的，还包括与控制器电控连接的摄像头、存储器、开关电路、蓝牙模块、水深度采集传感器、液晶显示屏。

进一步的，所述控制器、摄像头、存储器、开关电路、蓝牙模块、水深度采集传感器、液晶显示屏、电子调速器分别安装在控制盒中，所述控制盒上设有玻璃窗，所述控制盒内还设置有电池用于供电，所述控制盒上设有航空接头，控制盒通过航空接头和线缆连接所述驱动电机。

进一步的，所述控制器为单片机，所述单片机的型号为mkl26z128vft4，所述控制器的8端口连接电阻r45后连接电源vout1，电源vout1连接电阻r45、电阻r46后接地，所述控制器的13端口连接二极管d10后连接到mos管q10的g极，所述控制器的13端口连接二极管d10后连接电阻r31后接地，mos管q10的s极接地，mos管q10的d极连接到mos管q9的g极，mos管q10的d极还在连接电阻r30后连接到mos管q9的s极，mos管q9的g极和s极连接到电源vout1，mos管q9的d极输出电压vouts用于为驱动电机供电，电压vouts连接到电机的1端口，电机的2端口接地，电压vouts连接电容c14后接地，所述控制器的27端口连接电子调速器pwm的1端口，电子调速器pwm的2端口接地。

进一步的，所述摄像头为智景科技的串口摄像头s1，所述摄像头的2、3端口分别连接所述控制器45、46端口；所述存储器为w25q128fvsigtr，所述控制器37、38、39、40端口连接所述存储器1、6、5、2端口；所述开关电路为单簧管开关电路，所述控制器的7端口连接到所述开关电路；所述蓝牙模块的型号为cc2541-mod，所述蓝牙模块的19、20端口连接所述控制器的18、19端口；所述水深度采集传感器为水深度采集扩散硅压力变送器传感器，其型号为ap110液位变送器，所述水深度采集传感器通过放大电路放大信号后输送给所述控制器，所述水深度采集传感器的2端口连接放大电路的比较器ua的正输入端，比较器ua的输出端连接到所述控制器的28端口；所述液晶显示屏为1.8寸oled，所述液晶显示屏的3、4、5、6、7分别连接到所述控制器的33、32、31、30、29端口，所述液晶显示屏的1端口接地，所述液晶显示屏的2端口接地。

进一步的，所述控制器的7端口连接到所述开关电路的二极管d2，二极管d2的另一端连接电阻r5、二极管d1后连接干簧管的2端口，二极管d2的另一端连接电阻r6后接地，二极管d2的另一端还连接到mos管q2的g极，所述mos管q2的s极接地，所述mos管q2的d极连接电阻r4后连接到mos管q1的g极，所述mos管q2的d极连接电阻r4后连接电阻r3后连接所述mos管q1的s极，所述mos管q1的s极连接到干簧管的1端口，所述mos管q1的s极连接电源power的2端口，电源power的2端口输出电源vout，电源power的1端口接地，所述mos管q1的d极输出电压vout1。

一种构建水样成分分布图的方法，采用上述的深水采集器采集目标区域的水样，采集水样时分别通过水深度采集传感器记录每个水样采集的深度，同时深水采集器通过蓝牙模块与安装有卫星定位系统的移动设备通讯，记录每个水样采集时候的地理坐标，通过水样采集的深度和地理坐标信息，建立三维水样离散分布图，采用插值算法补充信息，得到水样成分分布图，通过水样成分分布图能够定点查询目标区域的水样成分。

进一步的，所述深水采集器采集每个水样时，通过摄像头拍摄水样采集点的环境照片，环境照片保存在存储器中，上岸后环境照片通过蓝牙模块回传，将每个水样的环境照片与水样成分信息相关联，在通过水样成分分布图在查询水样成分时，每个水样的环境照片同时能够被查询到。

进一步的，深水采集器采集水样时，通过移动终端与控制器通讯，设定深度和推杆在电机上的位置，深水采集器下放到水中，每隔5米，摄像头拍摄1张照片存储在存储器中，当水深度采集传感器感应到深水采集器设定的采集深度到达，控制器发送电机转动信号松开端盖卡钩，处于拉伸状态的所述橡皮筋收缩使得堵头与采水罐体能够构成密封配合完成采水，

本发明的深水采集器具有以下优点：通过驱动电机控制深水采集器采集水样，采水方便，驱动电机带动推杆移动，滑动杆随推杆移动使得锁定杆从锁定槽中移出，端盖卡钩从锁定杆上脱出，处于拉伸状态的橡皮筋收缩使得堵头与采水罐体能够构成密封配合，采集到的水密封在采水罐体中完成采集，避免了冲击触发开关的方法会出现不触发的情况，其结构合理，操作简便、快速有效、适用于各种环境、低成本下完成水样采集，同时，本发明的深水采集器通过设置水深度采集传感器，可以确保采集深度的精确度，本发明的深水采集器的开关电路采用干簧管，实现不接触开关，通过设置摄像头，可以拍摄水样点的环境照片，为后续数据分析做理论依据，通过蓝牙可以连接移动终端，实现水上设置开关、数据回传，操作方便快捷。

本发明的一种构建水样成分分布图的方法，通过采用本发明的深水采集器采集水样，在采集水样的同时，收集了水样采集的深度和地理坐标信息，通过水样采集的深度和地理坐标信息，得到水样成分分布图，查询水样成分分布图能够定点查询目标区域的水样成分，同时在采集每个水样时，通过摄像头拍摄水样采集点的环境照片，将每个水样的环境照片与水样成分信息相关联，在通过水样成分分布图在查询水样成分时，每个水样的环境照片同时能够被查询到,可以方便快速了解目标位置的水样信息，为后续的研究工作提供数据支持。

附图说明

图1为本发明的深水采集器的部分结构的侧视示意图；

图2为本发明的深水采集器的部分结构的俯视示意图；

图3为本发明的深水采集器的系统模块框图；

图4为本发明的深水采集器的控制器的电路图；

图5为本发明的深水采集器的驱动电机的供电电路的电路图；

图6为本发明的深水采集器的放大电路的电路图；

图7为本发明的深水采集器的开关电路的电路图；

图8为本发明的深水采集器的蓝牙模块的电路图；

图9为本发明的深水采集器的液晶显示屏的电路图；

图10为本发明的深水采集器的存储器的电路图；

图11为本发明的深水采集器的驱动电机驱动电路和电子调速器的电路图；

图12为本发明的深水采集器的液晶显示屏的电路图；

图13为本发明的深水采集器的摄像头的的电路图。

图14为本发明的深水采集器的控制盒的示意图。

具体实施方式

见图1，图2，图3、图14，一种深水采集器，包括采水罐体1，采水罐体1的两端分别设置有堵头2，堵头2之间通过橡皮筋连接，采水罐体1的外侧壁上沿采水罐体1的轴向设置有设置导向块4，导向块4上开设有通孔，滑动杆5分别穿过通孔与导向块4滑动配合，滑动杆5上固定安装有限位块6，滑动杆5上套装有弹簧7，弹簧7的一端与其中一个导向块4相抵，弹簧7的另一端与限位块6相抵，导向块4设置有两块，采水罐体1的外侧壁还设置有一与导向块4位于同一轴线上的锁紧块8，锁紧块8设置在两块导向块4之间，锁紧块8上设有能够让滑动杆5穿过的通孔，限位块6上分别设有导向杆61和锁定杆62，锁紧块8上对应导向杆61设有导向槽81，锁紧块8上对应锁定杆62设有锁定槽82，堵头2上分别通过连接绳9连接有端盖卡钩10，端盖卡钩10能够卡装在位于锁定槽82中的锁定杆62内，此时堵头2与采水罐体1分离，采水罐体1的外侧壁上的外侧壁上安装有驱动电机11，驱动电机11连接有减速机12，驱动电机11与减速机12安装成一体，驱动电机11与减速机12通过设置在采水罐体1上的安装架3固定在采水罐体1上，减速机12的输出轴上安装有轴套13，轴套13上设置螺旋槽14，滑动杆5上设置有推杆15，推杆15的一端与螺旋槽14限位配合，驱动电机11转动，在螺旋槽14的限位下，推杆15移动，滑动杆5随推杆15移动使得锁定杆62从锁定槽82中移出，端盖卡钩10从锁定杆62上脱出，处于拉伸状态的橡皮筋收缩使得堵头2与采水罐体1能够构成密封配合。

见图4，驱动电机11连接有电子调速器16，电子调速器16与控制器17电控连接，还包括与控制器17电控连接的摄像头18、存储器19、开关电路20、蓝牙模块21、水深度采集传感器22、液晶显示屏23。

见图5至图13，控制器17、摄像头18、存储器19、开关电路20、蓝牙模块21、水深度采集传感器22、液晶显示屏23、电子调速器16分别安装在控制盒24中，控制盒24通过安装架3安装在采水罐体1，控制盒24上设有玻璃窗25，控制盒24内还设置有电池26用于供电，控制24上设有航空接头27，控制盒24通过航空接头27和线缆28连接驱动电机11。

在本实施例中，控制器为单片机，单片机的型号为mkl26z128vft4，控制器的8端口连接电阻r45后连接电源vout1，电源vout1连接电阻r45、电阻r46后接地，控制器的13端口连接二极管d10后连接到mos管q10的g极，控制器的13端口连接二极管d10后连接电阻r31后接地，mos管q10的s极接地，mos管q10的d极连接到mos管q9的g极，mos管q10的d极还在连接电阻r30后连接到mos管q9的s极，mos管q9的g极和s极连接到电源vout1，mos管q9的d极输出电压vouts用于为驱动电机供电，电压vouts连接到电机的1端口，电机的2端口接地，电压vouts连接电容c14后接地，控制器的27端口连接电子调速器pwm的1端口，电子调速器pwm的2端口接地。

摄像头为智景科技的串口摄像头s1，摄像头的2、3端口分别连接控制器45、46端口；存储器为w25q128fvsigtr，控制器37、38、39、40端口连接存储器1、6、5、2端口；开关电路为单簧管开关电路，控制器的7端口连接到开关电路；蓝牙模块的型号为cc2541-mod，蓝牙模块的19、20端口连接控制器的18、19端口；水深度采集传感器为水深度采集扩散硅压力变送器传感器，其型号为ap110液位变送器，水深度采集传感器通过放大电路放大信号后输送给控制器，水深度采集传感器的2端口连接放大电路的比较器ua的正输入端，比较器ua的输出端连接到控制器的28端口；液晶显示屏为1.8寸oled，液晶显示屏的3、4、5、6、7分别连接到控制器的33、32、31、30、29端口，液晶显示屏的1端口接地，液晶显示屏的2端口接地。

控制器的7端口连接到开关电路的二极管d2，二极管d2的另一端连接电阻r5、二极管d1后连接干簧管的2端口，二极管d2的另一端连接电阻r6后接地，二极管d2的另一端还连接到mos管q2的g极，mos管q2的s极接地，mos管q2的d极连接电阻r4后连接到mos管q1的g极，mos管q2的d极连接电阻r4后连接电阻r3后连接mos管q1的s极，mos管q1的s极连接到干簧管的1端口，mos管q1的s极连接电源power的2端口，电源power的2端口输出电源vout，电源power的1端口接地，mos管q1的d极输出电压vout1。

本发明的深水采集器具有以下优点：通过驱动电机控制深水采集器采集水样，采水方便，驱动电机带动推杆移动，滑动杆随推杆移动使得锁定杆从锁定槽中移出，端盖卡钩从锁定杆上脱出，处于拉伸状态的橡皮筋收缩使得堵头与采水罐体能够构成密封配合，采集到的水密封在采水罐体中完成采集，避免了冲击触发开关的方法会出现不触发的情况，其结构合理，操作简便、快速有效、适用于各种环境、低成本下完成水样采集，同时，本发明的深水采集器通过设置水深度采集传感器，可以确保采集深度的精确度，本发明的深水采集器的开关电路采用干簧管，实现不接触开关，通过设置摄像头，可以拍摄水样点的环境照片，为后续数据分析做理论依据，通过蓝牙可以连接移动终端，实现水上设置开关、数据回传，操作方便快捷。

本发明的一种构建水样成分分布图的方法，采用上述实施例中的深水采集器采集目标区域的水样，深水采集器采集水样时，通过移动终端与控制器通讯，设定深度和推杆在电机上的位置，深水采集器下放到水中，每隔5米，摄像头拍摄1张照片存储在存储器中，当水深度采集传感器感应到深水采集器设定的采集深度到达，控制器发送电机转动信号松开端盖卡钩，处于拉伸状态的橡皮筋收缩使得堵头与采水罐体能够构成密封配合完成采水，同时通过摄像头拍摄水样采集点的环境照片，环境照片保存在存储器中，上岸后环境照片通过蓝牙模块回传，将每个水样的环境照片与水样成分信息相关联，采集水样时分别通过水深度采集传感器记录每个水样采集的深度，同时深水采集器通过蓝牙模块与安装有卫星定位系统的移动设备通讯，记录每个水样采集时候的地理坐标，通过水样采集的深度和地理坐标信息，建立三维水样离散分布图，采用插值算法补充信息，得到水样成分分布图，通过水样成分分布图能够定点查询目标区域的水样成分，在通过水样成分分布图在查询水样成分时，每个水样的环境照片同时能够被查询到。

本发明的一种构建水样成分分布图的方法，通过采用本发明的深水采集器采集水样，在采集水样的同时，收集了水样采集的深度和地理坐标信息，通过水样采集的深度和地理坐标信息，得到水样成分分布图，查询水样成分分布图能够定点查询目标区域的水样成分，同时在采集每个水样时，通过摄像头拍摄水样采集点的环境照片，将每个水样的环境照片与水样成分信息相关联，在通过水样成分分布图在查询水样成分时，每个水样的环境照片同时能够被查询到,可以方便快速了解目标位置的水样信息，为后续的研究工作提供数据支持。