一种近岸海域原位浮游生物采样装置的制作方法

1.本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种近岸海域原位浮游生物采样装置。


背景技术：

2.海洋浮游生物是悬浮在水层中常随水流移动的海洋生物。这类生物缺乏发达的运动器官，没有或仅有微弱的游动能力；绝大多数个体很小，须在显微镜下才能看清其构造，只有个别种的个体甚大；浮游生物种类繁多，隶属于植物界和动物界大多数门类；数量很大，分布较广，几乎世界各海域都有，是海洋生物的主要成员；它们是经济鱼类的饵料基础，根据各类浮游生物的数量分布有助于寻找渔场、确定渔期，一些浮游生物对环境的污染物有富集和净化能力，所以研究浮游生物对渔业生产和海洋科学基础理论都有重要意义。研究的基础步骤之一就是对目标海域及目标深度的海水进行浮游生物采样，采样的形式及所用设备也各有不同。
3.现有技术公开的近岸海域原位浮游生物采样装置，大多都是以拖网采集(垂直拖网、分层拖网)、网兜采集为核心进行设计制作，工作水深在2.0m～30m，工作原理为在目标海域利用采集船或船上其他动力机构，带动采集器在目标海域的目标深度进行垂直或水平拖拽采集；在拖拽采集的过程中，由于拖网体积大、运动速度相对较快，翻搅的水流会对采集区域内浮游生物、鱼类及其他生物的活动水层造成惊扰，一定程度上会导致采集量及浮游生物种类等结果不准确；由于网衣本身具有一定长度，在小于2m水深的区域，利用拖网不方便采样；在垂直或水平拖拽网具采集时都无法在固定深度长时间采集样品；从20～30m水深的目标位置回收采集装置至采集船的过程中，随着装置快速地向上移动，装置与水之间的阻力及水流对采集装置的冲击会大幅降低使用寿命；小部分直接采集原位海水的装置，由于采集瓶的体积限制导致了所采样品的数量少，难以具有代表性，而多次采集会导致采集位置不一致等其他影响后续判定浮游生物情况的因素增多，综合来看效率更低；
4.因此，本领域的技术人员致力于开发一种近岸海域原位浮游生物采样装置，以解决上述现有技术的不足。


技术实现要素：

5.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是目前现有技术公开的装置无法克服翻搅水流对采集位置浮游生物惊扰、装置易破损及多次采集效率低、无法在特定水深进行长时间采样、无法在小于2m水深区进行有效采样、样品不具备代表性的缺陷问题。
6.为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种近岸海域原位浮游生物采样装置，包括底座、减震垫板、绕线器、抽水套组、过滤箱；所述底座在采集近岸海域原位浮游生物时，置于采集船上；所述底座为一个无盖盒型结构，内部空间充足；所述底座上方从左到右依次放置有绕线器、减震垫板及抽水套组、过滤箱；所述绕线器底部固定连接于底座上；所述减震垫板固定连接于底座上；所述抽水套组位于减震垫板上方，在装置工作时，减震垫板
减少水泵对船体的振动影响，保持水泵的稳定性；所述过滤箱底部固定连接于底座上；
7.进一步地，所述绕线器旋转轴上缠绕有测量缆线；所述测量缆线一端与绕线器相连，另外一端固定在吸水管的末端；所述测量缆线由支撑轴支撑，保证转出部分与吸水管贴合平行，减少与装置其它构件摩擦导致的寿命减少情况发生；所述测量缆线上有长度标识，方便在采样过程中操作人员知晓采样深度；
8.进一步地，所述抽水套组包括海水离心泵、吸水管、出水管；所述海水离心泵下方固定放置在减震垫板上；所述海水离心泵左侧连接有进水管，上方连接有出水口；所述进水管末端设置了连接口；在装置工作之前，通过所述连接口将吸水管与进水管相连，并保证连接处的密封性；所述吸水管上每隔1m都设置了一个固定圈；所述固定圈有部分不与吸水管贴合，用来放置测量缆线，使测量缆线与吸水管贴紧；所述吸水管末端固定连接有一块实心耐海水腐蚀的加重块，在投放吸水管入海后辅助吸水管快速下沉至目标位置；所述加重块上方2m内的管道为带孔水管；所述带孔水管上有若干孔洞，可保证目标位置的海水从四周进入，减少水流的翻搅情况，最大程度保证采样目标位置的浮游生物群稳定性；所述出水管左端与出水口连接，右端与滤箱入口连接；所述出水管左右两侧都有阀门；所述出水管左侧阀门下方设置了一个废液口；所述废液口设置了阀门；装置启动后确保出水管左侧阀门关闭，打开废液口处阀门，最先吸出的部分海水由废液口排出，以保证所取样品都为目标深度的海水；
9.进一步地，所述过滤箱包括滤箱入口、初筛网、二筛网、三筛网、排水口、清洗口、取样拉门；所述滤箱入口位于箱体上方，上端与出水管右端相连，下端与过滤箱内部相通；所述二筛网、三筛网上方都铺有一层滤布；所述初筛网平行固定连接于箱体内壁上，筛网网孔直径为5mm，可过滤到大块沙石、巨型、大型浮游生物；所述二筛网向右倾斜并固定连接于箱体内壁上，筛网网孔直径为5mm，滤布网孔直径为0.160mm，可过滤到中型浮游生物；所述三筛网向右倾斜并固定连接于箱体内壁上，筛网网孔直径为5mm，滤布网孔直径为0.077mm，可过滤到小型浮游生物、微型浮游生物；所述排水口位于过滤箱底部右侧，配有阀门，在排出过滤后海水的同时，也可根据后续检测要求，取相应体积的海水进行微型、超微型浮游生物的检测观察；所述排水口穿过底座；所述清洗口位于过滤箱左上方，配有阀门，在收集完各筛网上的浮游生物后，可从清洗口处注入清水清洗装置内部；所述取样拉门为透明材质，方便操作人员观测内部的过滤情况；如果过滤的海水很多，过滤网出现过滤速度变慢或堵塞情况，可关闭进水相关阀门，所述取样拉门随时打开，收集滤网、滤布上的浮游生物样本，保证过滤效率；所述取样拉门打开后也可对内部进行清洗检查，保证过滤箱的正常工作；进一步地，所述测量缆线被绕线器卷起缩短，带动吸水管末端被一同垂直拉起；所述吸水管为柔软可折叠材质，在被拉起时可折叠缩短并排出管内海水；
10.所述绕线器、海水离心泵都为电力驱动装置，通过各自的外接电源与采集船的蓄电池相连；
11.在本发明的具体实施方式中，所述各个阀门都可控制流量，可根据流量计算海水体积，方便后续数据分析；
12.在本发明的具体实施方式中，所述海水离心泵为市售产品，扬程可达30m以上；
13.在本发明的具体实施方式中，所述测量缆线长度为35m以上；
14.本发明第二方面提供了使用本发明第一方面的近岸海域原位浮游生物采集装置，
对于浮游生物采集的方法，
15.包括以下步骤，
16.步骤1，采集船行驶至目标海域后，检察各装置安装情况；检察测量缆线与吸水管连接状态，保证测量缆线穿过每一个固定圈；
17.步骤2，将吸水管投入海中，绕线器转动放出测量缆线，吸水管、测量缆线在加重块带动下沉入海中，当露出水面的测量缆线长度标识达到目标深度时，关闭绕线器，准备后续海水吸取工作；
18.步骤3，将海水离心泵通电，保持出水管阀门关闭，废液口阀门开启，启动海水离心泵，带孔水管处开始吸水，海水泵入管道中，从废液口排出，一定时间后，打开出水管各个阀门并调整滤箱入口上方阀门的流量，关闭废液口阀门，使海水经出水管进入过滤箱，过滤工作开始；
19.步骤4，海水进入过滤箱后首先经过初筛网，初步过滤到直径大于5mm的沙石、巨型浮游生物、大型浮游生物；再经过二筛网，过滤到直径大于0.160mm的中型浮游生物；之后经过三筛网，过滤到直径大于0.077mm的小型浮游生物、微型浮游生物；倾斜的筛网有助于帮助海水均匀过筛，减少由于某处浮游生物堆积过高导致的局部堵塞情况出现，增加过滤效率；过滤后的海水从排水口处排出至海洋，同时工作人员可用其他容器收集定量的过滤后海水，根据相关检测要求，测量其中微型、超微型浮游生物的含量；
20.步骤5，达到目标海水吸取量后，关闭海水离心泵电源，启动绕线器向右转动将测量缆线转回，在测量缆线带动下，吸水管折叠收缩并向上移动，排出管内的海水，当吸水管完全回收完毕后，整理收纳即可；
21.步骤6，打开取样拉门，采集三个筛网及筛布上的浮游生物至特定容器中，通过清洗口对过滤箱进行清洁，本次采集工作完毕；
22.采用以上方案，本发明公开的一种近岸海域原位浮游生物采样装置，具有以下优点：
23.(1)本发明一种近岸海域原位浮游生物采样装置，吸水管末端设置了一段带孔水管，能使海水从目标水深的一个平面上进行全方位采集，大幅减少了吸水装置对水流翻搅的影响，保证所在水层的浮游生物处于原有稳定的生存环境，提高了后续研究结果的准确性，同时提高了吸水效率；
24.(2)本发明一种近岸海域原位浮游生物采样装置，采用水管延伸至目标深度取水可保证装置中的核心构件不会损坏，后续维修方便、价格相对较低，也延长了装置的使用寿命；
25.(3)本发明一种近岸海域原位浮游生物采样装置，根据阀门设定的流量即可计算所采海水的体积，无需重复采样，保证了采样位置的稳定性；一次启动即可完成目标量，操作简单，采集过程高效快速；
26.综上所述，本发明公开的一种近岸海域原位浮游生物采样装置，可在目标深度的一个水层进行全方位采集，保证了水层浮游生物生存环境的稳定性，提高后续检测的准确性；取水量可控，无需重复采样，装置不易损坏，后续清洗维修方便。
27.以下将结合具体实施方式对本发明的构思、具体技术方案及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
28.图1为本发明一种近岸海域原位浮游生物采样装置内部结构图；
29.图2为本发明一种近岸海域原位浮游生物采样装置左视结构图(不包含底座)；
30.图3为吸水管5末端细节图；
31.图4为过滤箱7结构示意图；
32.图5为折叠后的吸水管5与测量缆线302相对位置关系示意图；
33.图中，1、底座；2、减震垫板；3、绕线器；301、支撑轴；302、测量缆线；4、海水离心泵；401、进水管；402、出水口；403、连接口；5、吸水管；501、带孔水管；502、固定圈；503、加重块；6、出水管；601、废液口；7、过滤箱；701、滤箱入口；702、初筛网；703、二筛网；704、三筛网；705、排水口；706、清洗口；707、取样拉门。
具体实施方式
34.以下介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，这些实施例为示例性描述，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
35.如若有未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，如相关说明书或者手册进行实施。
36.本发明的近岸海域原位浮游生物采样装置，结构如图1-2所示，
37.包括底座1、减震垫板2、绕线器3、抽水套组、过滤箱7；所述底座1在采集近岸海域原位浮游生物时，置于采集船上；所述底座1为一个无盖盒型结构，内部空间充足；所述底座1上方从左到右依次放置有绕线器3、减震垫板2及抽水套组、过滤箱7；所述绕线器3底部固定连接于底座1上；所述减震垫板2固定连接于底座1上；所述抽水套组位于减震垫板2上方，在装置工作时，减震垫板2减少水泵对船体的振动影响，保持水泵的稳定性；所述过滤箱7底部固定连接于底座1上；
38.所述绕线器3旋转轴上缠绕有测量缆线302；所述测量缆线302一端与绕线器3相连，另外一端固定在吸水管5的末端；所述测量缆线302由支撑轴301支撑，保证转出部分与吸水管5贴合平行，减少与装置其它构件摩擦导致的寿命减少情况发生；所述测量缆线302上有长度标识，方便在采样过程中操作人员知晓采样深度；
39.所述抽水套组包括海水离心泵4、吸水管5、出水管6；所述海水离心泵4下方固定放置在减震垫板2上；所述海水离心泵4左侧连接有进水管401，上方连接有出水口402；所述进水管401末端设置了连接口403；在装置工作之前，通过所述连接口403将吸水管5与进水管401相连，并保证连接处的密封性；所述吸水管5上每隔1m都设置了一个固定圈502；所述固定圈502有部分不与吸水管5贴合，用来放置测量缆线302，使测量缆线302与吸水管5贴紧；所述出水管6左端与出水口402连接，右端与滤箱入口701连接；所述出水管6左右两侧都有阀门；所述出水管6左侧阀门下方设置了一个废液口601；所述废液口601设置了阀门；装置启动后确保出水管6左侧阀门关闭，打开废液口601处阀门，最先吸出的部分海水由废液口601排出，以保证所取样品都为目标深度的海水；
40.如图3所示，所述吸水管5末端固定连接有一块实心耐海水腐蚀的加重块503，在投放吸水管5入海后辅助吸水管5快速下沉至目标位置；所述加重块503上方2m内的管道为带
孔水管501；所述带孔水管501上有若干孔洞，可保证目标位置的海水从四周进入，减少水流的翻搅情况，最大程度保证采样目标位置的浮游生物群稳定性；
41.如图4所示，所述过滤箱7包括滤箱入口701、初筛网702、二筛网703、三筛网704、排水口705、清洗口706、取样拉门707；所述滤箱入口701位于箱体上方，上端与出水管6右端相连，下端与过滤箱7内部相通；所述二筛网703、三筛网704上方都铺有一层滤布；所述初筛网702平行固定连接于箱体内壁上，筛网网孔直径为5mm，可过滤到大块沙石、巨型、大型浮游生物；所述二筛网703向右倾斜并固定连接于箱体内壁上，筛网网孔直径为5mm，滤布网孔直径为0.160mm，可过滤到中型浮游生物；所述三筛网704向右倾斜并固定连接于箱体内壁上，筛网网孔直径为5mm，滤布网孔直径为0.077mm，可过滤到小型浮游生物、微型浮游生物；所述排水口705位于过滤箱7底部右侧，配有阀门，在排出过滤后海水的同时，也可根据后续检测要求，取相应体积的海水进行微型、超微型浮游生物的检测观察；所述排水口705穿过底座1；所述清洗口706位于过滤箱左上方，配有阀门，在收集完各筛网上的浮游生物后，可从清洗口706处注入清水清洗装置内部；所述取样拉门707为透明材质，方便操作人员观测内部的过滤情况；如果过滤的海水很多，过滤网出现过滤速度变慢或堵塞情况，可关闭进水相关阀门，所述取样拉门707随时打开，收集滤网、滤布上的浮游生物样本，保证过滤效率；所述取样拉门707打开后也可对内部进行清洗检查，保证过滤箱7的正常工作；
42.如图5所示，所述测量缆线302被绕线器3卷起缩短，带动吸水管5末端被一同垂直拉起；所述吸水管5为柔软可折叠材质，在被拉起时可折叠缩短并排出管内海水；
43.所述绕线器3、海水离心泵4都为电力驱动装置，通过各自的外接电源与采集船的蓄电池相连；
44.所述各个阀门都可控制流量，可根据流量计算海水体积，方便后续数据分析；
45.所述海水离心泵4为市售产品，扬程可达30m以上；
46.所述测量缆线302长度为35m以上；
47.本发明的近岸海域原位浮游生物采样装置的使用：
48.实施例1、一种近岸海域原位浮游生物采样装置的使用操作
49.步骤1，采集船行驶至某近岸海域后，将本装置的绕线器3外接电源接通，使绕线器3向左转动，转出测量缆线302；检查测量缆线302与吸水管5的连接状态，保证测量缆线302穿过了折叠后吸水管5的每一个固定圈502；
50.步骤2，将吸水管5投入海中，绕线器3继续转动，转出足量的测量缆线302，吸水管5在下方加重块503的作用下向下移动，此时测量缆线302也随之移动，当露出水面的测量缆线302长度标识达到30m时，绕线器3关闭，停止工作，此时表示吸水管5末端处于水深30m处，可以进行后续海水吸取工作；
51.步骤3，将海水离心泵4的外接电源接通，保持出水管6左侧阀门为关闭状态，废液口601阀门为开启状态，启动海水离心泵4，吸水管5下端带孔水管501处开始吸水，海水泵入管道中，从废液口601排出，一定时间后，打开出水管各个阀门并调整滤箱入口701上方阀门的流量，关闭废液口601阀门，使海水经出水管6进入过滤箱7，过滤工作开始；
52.步骤4，海水进入过滤箱7后首先经过初筛网702，初步过滤到直径大于5mm的沙石、巨型浮游生物、大型浮游生物；再经过二筛网703，过滤到直径大于0.160mm的中型浮游生物；之后经过三筛网704，过滤到直径大于0.077mm的小型浮游生物、微型浮游生物；过滤后
的海水从排水口705处排出至海洋，同时工作人员可用其他容器收集定量的过滤后海水，根据相关检测要求，测量其中微型、超微型浮游生物的含量；
53.步骤5，达到目标海水吸取量后，关闭海水离心泵4电源，打开绕线器3开关并使绕线器3向右转动将测量缆线302逐渐转回，在测量缆线302的带动下，吸水管5折叠收缩并向上移动，同时排出管内的海水，当吸水管5完全回收完毕后，整理收纳即可；
54.步骤6，打开取样拉门707，采集三个筛网及筛布上的浮游生物至特定容器中，通过清洗口706对过滤箱7进行清洁，本次采集工作完毕；
55.对比例2，现有拖网式浮游生物采集装置使用步骤：
56.步骤1，采集船行驶至某近岸海域上，手动展开拖网，将拖网一端连接在采集船的绕线器或其他用于固定的设备上，主体投入某近岸海域中；
57.步骤2，拖网达到30m水深后，启动采集船，在目标海域进行拖拽采集；
58.步骤3，一段时间后，回收拖网，拖网外部保护套表层出现不同程度破损，网内生物以鱼类、虾类、浮游生物为主，出现了较多非目标采集生物，收集网内不同直径的浮游生物用于后续分析，经观察部分浮游生物在水流冲刷下已造成表层组织破坏、死亡；
59.对比例3，现有采集瓶式浮游生物采集装置使用步骤：
60.步骤1，采集船行驶至某近岸海域上，检查采集瓶装置的密封性，检查完毕后将固定缆线的一端连接在采集船的绕线器或其他用于固定的设备上，主体入某近岸海域中；
61.步骤2，采集瓶达到30m水深后，开始进行原位浮游生物采集工作；
62.步骤3，一段时间后，回收采集瓶，采集瓶可收集原位海水量为10l左右，达成目标需重复采集5次，重复5次后采集工作完成；经其他过滤装置对采集瓶内海水进行过滤，经观察a、b、c三瓶样品海水，a与b内部浮游生物种类、占比相似，c内部浮游生物种类、占比相较于a、b更少更低；三瓶样品海水难以代表目标深度海域的浮游生物分布情况，还需进行重复采集；
63.将实施例1与对比例2进行对比分析，可知，本发明的一种近岸海域原位浮游生物采样装置直接吸取目标深度海水，无需拖拽采集，对浮游生物的活动水层影响更小，采集的浮游生物更具代表性，采集工作效率更高，装置不会因水流冲击导致破损，延长了装置的使用寿命；
64.将实施例1与对比例3进行对比分析，可知，本发明的一种近岸海域原位浮游生物采样装置可一次性吸取足量的海水，无需重复采集，采集时位置、温度、水流速度等外部条件一致，采集的浮游生物更具当前深度所处海域代表性，综合来看效率更高，后续分析结果更准确。
65.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。