地下水监测用可分层次的远程取样系统及控制方法与流程

1.本发明涉及地下水监测的技术领域，具体涉及一种地下水监测用可分层次的远程取样系统及控制方法。


背景技术：

2.地下水定层位取样即从地下水某一深度含水层取样，通过定层位取样指定含水层即时的、单一的水质情况。目前，地下水定层位取样已经是地下水环境研究领域重要的技术手段，越来越得到重视。地下水定层位取样装置是一种开展下水精准采样的重要装置。现有的地下水自动抽样监测装置只能抽取单层地下水水样，当需要进行不同深度层次的地下水样时，需要进行移动分批进抽样，无法同时进行多段不同深度层次的地下水抽样动作，效率慢，且由于需要移动，抽样装置移动时会引起周围水样的变化，可能导致不同深度层次的水样的混合，无法获得代表该指定含水层的水质样品，影响后续的监测精度；且现有的自动抽样监测装置无挤压排空功能，其抽样采集管或测试箱体进行二次以上的水样抽取时，其内部可能残留之前的水样，可能导致待测样板混合之前的样本，无法反应出待测检测水样的水质情况，影响后续的监测效果及精度，影响检测的准确性；且现有的自动抽样监测装置无清洁功能，自动抽样监测装置长时间使用可能导致采集管或测试箱体的内部残留水垢等杂质，该水垢等杂质可能混入到待测水样上，影响后续的水样检测的准确性及精度，且水垢还导致内部待测部件的使用寿命缩短，使得自动抽样监测装置需要进行定期的人工进行清洁处理，影响后续的自动监测效率；现有的自动抽样监测装置无法实现远程监测，便利性较低。
3.针对上述问题，需要研发一种地下水监测装置，能够同步进行多个不同深度的含水层单一的、稳定的、即时的水质样品，且可根据不同类型地下水监测井的不同定位层水位的同步取样的需要进行多段采样管的快速组装动作，以及实现对地下水环境的远程自动抽样监测动作。


技术实现要素：

4.本项发明是针对现在的技术不足，提供一种新型多规格机箱。
5.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
6.一种地下水监测用可分层次的远程取样系统，其包括远程控制系统、支撑系统、驱动系统、取样系统、样本保存系统、挤压排出清洁系统及电源装置，所述支撑系统、驱动系统、取样系统、样本保存系统、挤压排出清洁系统及电源装置均与所述远程控制系统电性连接，所述电源装置用于为远程控制系统、支撑系统、驱动系统、取样系统、样本保存系统、挤压排出清洁系统的驱动动作提供驱动源；
7.所述支撑系统设置在水井上，所述支撑系统包括两对称设置的支撑架及横杆，两所述支撑架分别设置在水井的两侧，两所述支撑架均设有带齿轮轴承及顶块，所述横杆架设在两支撑架的轴承上，所述顶块设置在所述带齿轮轴承的下方，所述横杆设有操作手柄，
所述驱动系统包括控制装置及多个系统转动轴，多个所述系统转动轴均设置在所述横杆上，所述系统转动轴均设有带刻度钢丝牵引绳，所述控制装置与多个系统转动轴及远程控制系统电性连接，所述控制装置用于控制系统转动轴驱动，所述取样系统包括多个取样管仓，多个所述取样管仓均设有连接管及检测仪组，所述连接管的另一端均设有抽水泵，多个所述取样管仓分别设置在所述带刻度钢丝牵引绳的端部，所述挤压排出清洁系统包括挤压排空装置及多个清洁组件，所述挤压排空装置设有接头，所述接头设有多个接口，所述接口均设有连接管一，所述连接管一均与所述取样管仓连接连通，多个所述清洁组件分别设置在所述取样管仓上。
8.作进一步改进，所述抽水泵均还设有连接管二，所述连接管二设有分接头，所述分接头设有连接管三及连接管四，所述连接管三的一端与所述检测仪组连接，所述连接管四的一端与所述样本保存系统连接，所述检测仪组包括箱体、水质重金属检测仪、orp在线监测仪、ec值在线监测仪、ph值在线监测仪、cod在线检测仪及浊度检测仪，所述箱体还设有超声波清洁装置、采样口及排出管，所述采样口与所述连接管三连接连通，所述排出管设置在所述箱体底部，所述排出管设有电磁阀，所述电磁阀与所述远程控制系统电性连接,所述超声波清洁装置包括多个超声波振动组件,多个所述超声波振动组件分别设置在所述箱体的四内侧面上。
9.作进一步改进，所述取样管仓均为柱状管体结构，所述取样管仓设有顶板及底板，所述顶板与取样管仓之间、取样管仓与底板之间均设有卡扣密封结构，所述卡扣密封结构包括卡扣结构及密封结构，所述卡扣结构包括环形扣槽及多个扣勾，所述密封结构包括环形凸起及环形凹槽，所述环形凹槽均设有密封圈，所述环形扣槽分别设置在所述顶板的外侧及底板501的外侧，多个所述扣勾分别以环形阵列的方式设置在所述取样管仓的顶部及底部上，所述环形扣槽及多个扣勾扣合连接使得顶板与取样管仓之间、取样管仓与底板之间的连接，所述环形凸起分别设置在所述取样管仓的顶部及底部上，所述环形凹槽分别设置在所述顶板的底部及底板的顶部上，所述环形凸起及环形凹槽配合连接提高密封性。
10.作进一步改进，所述顶板设有连接口一，所述连接口一与所述连接管一连接连通，所述顶板均还设有拉簧及刮板，所述连接口一设有第一电磁阀，所述刮板的外侧设有橡胶刮片，所述取样管仓的侧壁设有多个接口一，所述接口一与接口一之间设有相等间距，并沿着侧面由上往下分布设置，所述接口一均设有电磁阀一，所述电磁阀一均设有连接管三，所述连接管三与所述连接管连接连通，所述取样管仓的侧壁还设有多个注入口，所述注入口均设有电磁阀二，所述底板均还设有排出口，所述排出口设有电磁阀三；
11.所述清洁组件均包括多个超声波发生器，多个所述超声波发生器通过螺纹连接固定在所述取样管仓的外面上，多个所述超声波发生器均与所述远程控制系统电性连接。
12.作进一步改进，所述底板还设有液位检测传感器及测量传感器,所述液位检测传感器设置在所述底板的顶部并插入到取样管仓内,所述测量传感器设置在所述底板的底部。
13.作进一步改进，所述样本保存系统包括多个箱体一,多个所述箱体一均设有多个保存仓,多个所述保存仓均设有顶板一及底板一,所述顶板一及底板一均设有接口二,所述接口二均设有电磁阀四,所述顶板一的电磁阀四均设有连接管五,所述连接管五均与所述挤压排空装置连接,多个所述保存仓的侧壁均设有接口三,所述接口三设有电磁阀五,所述
电磁阀五均与所述连接管四连接连通,所述顶板一还设有活动刮块,所述活动刮块设有拉簧一,所述活动刮块的边缘外侧设有橡胶刮块一,所述箱体一的外侧设有超声波振动发生器一。
14.作进一步改进，所述远程控制系统包括控制器、远程连接模块、数据收集分析模块、蓝牙模块、联网模块及定时器，所述水质重金属检测仪、orp在线监测仪、ec值在线监测仪、ph值在线监测仪、cod在线检测仪及浊度检测仪均与所述数据收集分析模块电性连接，所述数据收集分析模块用于进行测试数据的收集分析作用，并通过远程连接模块、蓝牙模块及联网模块发生至客户端，所述远程连接模块用于远程连接，便于远程控制。
15.作进一步改进，所述挤压排空装置为空压设备，所述空压设备设有排气结构及控制器五，所述控制器五用于控制空压设备进行供气及排气作用，所述排气结构包括泄气阀，所述泄气阀用于排气作用，从而实现空压设备实现供气及泄气的活塞动作。
16.一种实施远程取样系统的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
17.s1.取样系统的采样位置定位及放置：通过远程控制系统的控制器控制系统转动轴动作，分别将取样管仓放置到不同定位位置，通过测量传感器及带刻度钢丝牵引绳观察下沉位置，定位设置完成后进行步骤s2；
18.s2.清洁排空动作：所述电磁阀一及电磁阀二关闭，所述第一电磁阀与电磁阀三打开，所述挤压排空装置动作朝取样管仓灌入空气，空气膨胀推动刮板往下移动，从而将取样管仓内的液体及空气从排出口排出，到位后，电磁阀三关闭，挤压排空装置泄气动作，拉簧将刮板复位，复位完毕后重复上述动作数值到达五次后，挤压排空清洁动作完成后，第一电磁阀与电磁阀三关闭，进入下个步骤；
19.s3.取样液位注入及平稳处理：多个电磁阀二处于打开状态，使得水井的液体注入到取样管仓内，静止五分钟以上，多个电磁阀二关闭，关闭后，待测样本注入完成，进入下个步骤；
20.s4.抽样动作及样本保存动作：电磁阀一处于打开状态，抽水泵动作进行取样管仓内液体样本的抽取动作，分别输入到样本保存系统及箱体内，抽样完成后，电磁阀一处理关闭状态，抽水泵继续进行抽取动作，将管内液体充分抽走，抽走完毕后抽水泵关闭，进入到下个步骤，待达到定时器设定值时，取样管仓重复步骤s2-s3；
21.s5.样本检测：所述水质重金属检测仪、orp在线监测仪、ec值在线监测仪、ph值在线监测仪、orp在线监测仪、cod在线检测仪及浊度检测仪分别对箱体的液体样本进行测试分析，并将测试分析的数据结果传送至远程控制系统的数据收集分析模块进行存储及处理，处理完毕后可通过远程连接模块、蓝牙模块及联网模块发生至客户端，检测完成，进入下个步骤；
22.s6.箱体内的样本排出及清洁动作：超声波清洁装置动作发出超声波振动，对箱体进行超声波清洁，清洁完毕后，电磁阀打开将检测完毕的液体样本由排出管排出，排出完毕后电磁阀关闭，准备对下次液体样本进行检测动作。
23.本发明的有益效果：本发明通过设置由多个取样管仓构成的取样系统，以及设置具有多个系统转轴的横杆实现对地下水的同步多层次远程抽样动作，从而对不同深度的地下水情况进行同步的统一分析，提高地下水监测分析的精度及效率，通过设置多个系统转轴可根据需求分别对取样管仓的深度进行快速分开调整，提高可调性，且通过测量传感器
及带刻度钢丝牵引绳用于保证沉入深度的准确性，提高分层检测的分层精度，便于后续的抽样分析；通过设置挤压排空装置、刮板、拉簧及清洁组件实现对取样管仓内部进行排空及清洁动作，防止残留水迹及水垢等杂质的残留影响后续二次采样的效果，通过设置活动刮块及超声波振动发生器一用于对保存仓内壁进行清洁动作，从而防止残留水渍及杂质影响后续样本保存的质量，保证后续人工抽检时的检测精度，通过设置超声波清洁装置用于对所述箱体的四内侧面上进行清洁动作，从而保证检测箱体内的洁净度，保证后续的检测精度，结合多重清洁排出结构，大大降低残留杂质的影响，保证后续采样分析的精度及准确性，提高检测效率，且所述清洁组件、超声波振动发生器一及超声波清洁装置用于自动实现清洁动作，且可去除顽固杂质，大大保证检测精度的同时，延长检测元件的使用寿命，增加测试效率及设备使用年限，降低维护成本。
24.下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。
附图说明
25.图1为本实施例的新型多规格机箱整体结构示意图；
26.图2为本实施例的取样管仓结构示意图；
27.图3为本实施例的取样管仓剖视结构示意图；
28.图4为本实施例的样本保存系统的箱体一结构示意图；
29.图5为本实施例的箱体一剖视示意图；
30.图6为本实施例的远程控制系统模块连接示意图；
31.图7为本实施例的控制方法步骤示意图。
具体实施方式
32.以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
33.实施例，参见附图1～图7，一种地下水监测用可分层次的远程取样系统1包括远程控制系统2、支撑系统3、驱动系统4、取样系统5、样本保存系统6、挤压排出清洁系统7及电源装置8，所述支撑系统3、驱动系统4、取样系统5、样本保存系统6、挤压排出清洁系统7及电源装置8均与所述远程控制系统2电性连接，所述电源装置8用于为远程控制系统2、支撑系统3、驱动系统4、取样系统5、样本保存系统6、挤压排出清洁系统7的驱动动作提供驱动源；
34.所述支撑系统3设置在水井上，所述支撑系统3包括两对称设置的支撑架30及横杆31，两所述支撑架30分别设置在水井的两侧，两所述支撑架30均设有带齿轮轴承及顶块，所述横杆31架设在两支撑架30的轴承上，所述顶块设置在所述带齿轮轴承的下方，所述横杆31设有操作手柄310，所述操作手柄310用于当支撑系统3出现故障时，可通过手动的方式进行系统转动轴41的转动动作，所述驱动系统4包括控制装置40及多个系统转动轴41，多个所述系统转动轴41均设置在所述横杆31上，所述系统转动轴41均设有带刻度钢丝牵引绳，所述控制装置40与多个系统转动轴41及远程控制系统2电性连接，所述控制装置40用于控制系统转动轴41驱动，所述取样系统5包括多个取样管仓50，多个所述取样管仓50均设有连接管51及检测仪组52，所述连接管51的另一端均设有抽水泵53，多个所述取样管仓50分别设置在所述带刻度钢丝牵引绳的端部，所述挤压排出清洁系统7包括挤压排空装置70及多个清洁组件71，所述挤压排空装置70设有接头，所述接头设有多个接口，所述接口均设有连接
管一700，所述连接管一700均与所述取样管仓50连接连通，多个所述清洁组件71分别设置在所述取样管仓50上。
35.所述抽水泵53均还设有连接管二530，所述连接管二530设有分接头，所述分接头设有连接管三531及连接管四532，所述连接管三531的一端与所述检测仪组52连接，所述连接管四532的一端与所述样本保存系统6连接，所述检测仪组52包括箱体520、水质重金属检测仪521、orp在线监测仪522、ec值在线监测仪523、ph值在线监测仪524、cod在线检测仪525及浊度检测仪526，所述箱体520还设有超声波清洁装置5200、采样口5201及排出管5202，所述采样口5201与所述连接管三531连接连通，所述排出管5202设置在所述箱体520底部，所述排出管5202设有电磁阀，所述电磁阀与所述远程控制系统2电性连接,所述超声波清洁装置5200包括多个超声波振动组件,多个所述超声波振动组件分别设置在所述箱体520的四内侧面上，从而保证检测箱体520内的洁净度，保证后续的检测精度。
36.所述取样管仓50均为柱状管体结构，所述取样管仓50设有顶板500及底板501，所述顶板500与取样管仓50之间、取样管仓50与底板501之间均设有卡扣密封结构9，所述卡扣密封结构9包括卡扣结构90及密封结构91，所述卡扣结构90包括环形扣槽900及多个扣勾901，所述密封结构91包括环形凸起910及环形凹槽911，所述环形凹槽911均设有密封圈，所述环形扣槽900分别设置在所述顶板500的外侧及底板501的外侧，多个所述扣勾901分别以环形阵列的方式设置在所述取样管仓50的顶部及底部上，所述环形扣槽900及多个扣勾901扣合连接使得顶板500与取样管仓50之间、取样管仓50与底板501之间的连接，所述环形凸起910分别设置在所述取样管仓50的顶部及底部上，所述环形凹槽911分别设置在所述顶板500的底部及底板501的顶部上，所述环形凸起910及环形凹槽911配合连接提高密封性，所述卡扣结构90便于取样管仓50、顶板500及底板501之间的快速连接或拆卸，从而便于维护及清洁动作，提高维护效率。
37.所述顶板500设有连接口一，所述连接口一与所述连接管一700连接连通，所述顶板500均还设有拉簧5000及刮板5001，所述连接口一700设有第一电磁阀7000，所述刮板5000的外侧设有橡胶刮片5002，所述取样管仓50的侧壁设有多个接口一，所述接口一与接口一之间设有相等间距，并沿着侧面由上往下分布设置，所述接口一均设有电磁阀一502，所述电磁阀一502均设有连接管三5020，所述连接管三5020与所述连接管51连接连通，所述取样管仓50的侧壁还设有多个注入口，所述注入口均设有电磁阀二503，所述底板501均还设有排出口，所述排出口设有电磁阀三504，所述刮板5001用于对取样管仓50的内壁进行清洁动作，所述拉簧5000用于复位动作，将刮板5001复位。
38.所述清洁组件71均包括多个超声波发生器，多个所述超声波发生器通过螺纹连接固定在所述取样管仓50的外面上，多个所述超声波发生器均与所述远程控制系统2电性连接，所述清洁组件71用于提供清洁动作，从而防止取样管仓50内壁残留的水垢等杂质影响后续抽样检测的精度，保证检测的准确性。
39.所述底板501还设有液位检测传感器5010及测量传感器5011,所述液位检测传感器5011设置在所述底板501的顶部并插入到取样管仓50内,所述测量传感器设置在所述底板501的底部，所述测量传感器5011用于检测定位深度，从而保证抽样的深度，所述液位检测传感器5010用于检测取样管仓50内是否有液体存在，从而保证后续的检测抽样动作或清洁动作的洁净。
40.所述样本保存系统6包括多个箱体一60,多个所述箱体一60均设有多个保存仓600,多个所述保存仓600均设有顶板一6000及底板一6001,所述顶板一6000及底板一6001均设有接口二,所述接口二均设有电磁阀四6002,所述顶板一6000的电磁阀四均6002设有连接管五,所述连接管五均与所述挤压排空装置70连接,多个所述保存仓600的侧壁均设有接口三,所述接口三设有电磁阀五6003,所述电磁阀五6003均与所述连接管四532连接连通,所述顶板一6000还设有活动刮块6004,所述活动刮块6004设有拉簧一6005,所述活动刮块6004的边缘外侧设有橡胶刮块一,所述箱体一60的外侧设有超声波振动发生器一6006，所述活动刮块6004及超声波振动发生器一6006用于对保存仓600内壁进行清洁动作，从而防止残留水渍及杂质影响后续样本保存的质量，保证后续人工抽检时的检测精度。
41.所述远程控制系统2包括控制器20、远程连接模块21、数据收集分析模块22、蓝牙模块23、联网模块24及定时器25，所述水质重金属检测仪521、orp在线监测仪522、ec值在线监测仪523、ph值在线监测仪524、cod在线检测仪525及浊度检测仪526均与所述数据收集分析模块22电性连接，所述数据收集分析模块22用于进行测试数据的收集分析作用，并通过远程连接模块21、蓝牙模块23及联网模块24发生至客户端，所述远程连接模块21用于远程连接，便于远程控制。
42.所述挤压排空装置70为空压设备，所述空压设备设有排气结构及控制器五，所述控制器五用于控制空压设备进行供气及排气作用，所述排气结构包括泄气阀，所述泄气阀用于排气作用，从而实现空压设备实现供气及泄气的活塞动作。
43.一种实施远程取样系统51的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
44.s1.取样系统5的采样位置定位及放置：通过远程控制系统2的控制器控制系统转动轴41动作，分别将取样管仓50放置到不同定位位置，通过测量传感器5011及带刻度钢丝牵引绳观察下沉位置，定位设置完成后进行步骤s2；
45.s2.清洁排空动作：所述电磁阀一502及电磁阀二503关闭，所述第一电磁阀7000与电磁阀三504打开，所述挤压排空装置70动作朝取样管仓50灌入空气，空气膨胀推动刮板往下移动，从而将取样管仓50内的液体及空气从排出口排出，到位后，电磁阀三504关闭，挤压排空装置70泄气动作，拉簧5000将刮板5001复位，复位完毕后重复上述动作数值到达五次后，挤压排空清洁动作完成后，第一电磁阀7000与电磁阀三504关闭，进入下个步骤；
46.s3.取样液位注入及平稳处理：多个电磁阀二503处于打开状态，使得水井的液体注入到取样管仓50内，静止五分钟以上，多个电磁阀二503关闭，关闭后，待测样本注入完成，进入下个步骤；
47.s4.抽样动作及样本保存动作：电磁阀一502处于打开状态，抽水泵53动作进行取样管仓50内液体样本的抽取动作，分别输入到样本保存系统6及箱体520内，抽样完成后，电磁阀一502处理关闭状态，抽水泵53继续进行抽取动作，将管内液体充分抽走，抽走完毕后抽水泵53关闭，进入到下个步骤，待达到定时器25设定值时，取样管仓50重复步骤s2-s3；
48.s5.样本检测：所述水质重金属检测仪521、orp在线监测仪522、ec值在线监测仪523、ph值在线监测仪524、orp在线监测仪522、cod在线检测仪525及浊度检测仪526分别对箱体520的液体样本进行测试分析，并将测试分析的数据结果传送至远程控制系统2的数据收集分析模块22进行存储及处理，处理完毕后可通过远程连接模块21、蓝牙模块23及联网模块24发生至客户端，检测完成，进入下个步骤；
49.s6.箱体520内的样本排出及清洁动作：超声波清洁装置5200动作发出超声波振动，对箱体520进行超声波清洁，清洁完毕后，电磁阀打开将检测完毕的液体样本由排出管5202排出，排出完毕后电磁阀关闭，准备对下次液体样本进行检测动作。
50.所述连接管51、连接管一700、连接管二530、连接管三531、连接管四532及连接管五均为具有弹性的橡胶高强度胶管，所述电性连接所使用的线缆均为高强度防水耐腐蚀线缆。
51.本发明通过设置由多个取样管仓构成的取样系统，以及设置具有多个系统转轴的横杆实现对地下水的同步多层次远程抽样动作，从而对不同深度的地下水情况进行同步的统一分析，提高地下水监测分析的精度及效率，通过设置多个系统转轴可根据需求分别对取样管仓的深度进行快速分开调整，提高可调性，且通过测量传感器及带刻度钢丝牵引绳用于保证沉入深度的准确性，提高分层检测的分层精度，便于后续的抽样分析；通过设置挤压排空装置、刮板、拉簧及清洁组件实现对取样管仓内部进行排空及清洁动作，防止残留水迹及水垢等杂质的残留影响后续二次采样的效果，通过设置活动刮块及超声波振动发生器一用于对保存仓内壁进行清洁动作，从而防止残留水渍及杂质影响后续样本保存的质量，保证后续人工抽检时的检测精度，通过设置超声波清洁装置用于对所述箱体的四内侧面上进行清洁动作，从而保证检测箱体内的洁净度，保证后续的检测精度，结合多重清洁排出结构，大大降低残留杂质的影响，保证后续采样分析的精度及准确性，提高检测效率，且所述清洁组件、超声波振动发生器一及超声波清洁装置用于自动实现清洁动作，且可去除顽固杂质，大大保证检测精度的同时，延长检测元件的使用寿命，增加测试效率及设备使用年限，降低维护成本。
52.本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似结构、装置、工艺或方法，而得到的其他用于新型多规格机箱，均在本发明的保护范围之内。