人工鱼礁区表层总二氧化碳的原位采集装置及其保真方法

本发明涉及海洋观测，具体涉及人工鱼礁区表层总二氧化碳的原位采集装置及保真方法。

背景技术：

1、局部海域中溶解二氧化碳的浓度是动态变化的。将单位时间内通过单位面积的碳总量定义为碳通量，因而碳通量可用来描述海洋中溶解二氧化碳的变化过程，是衡量海洋固碳能力的重要指标，也是研究全球碳循环的关键因素。现有海洋二氧化碳浓度观测装置无法监测海洋剖面的二氧化碳浓度，也无法观测海洋水体内部的二氧化碳通量，这成为制约海洋固碳能力相关研究的技术瓶颈。

2、现有技术提供了一定的解决方案，例如专利us20080223278a1，该专利提供了一种高度稳定的浮动平台，可以用于测量海水的环境变化，该专利在其底座上安装了新的组件使得设备能够维持较低的重心，以此能够进行原位检查、维修和安装，该专利在实现检测环境的同时提供了较好的稳定性。但是该专利无法监测不同水深、不同方向的二氧化碳输运过程，在此发明人认为还具有很大的改进空间。

技术实现思路

1、为了实现检测海洋剖面的二氧化碳浓度，同时做到多深度水深的海洋环境的监控，本发明提供了一种人工鱼礁区表层总二氧化碳的原位采集装置，该采集装置包括：浮体，浮体底部系有第一绳体，第一绳体一端连接有采集组件，浮体包括有多根保护柱体，保护柱体上下两端均固定连接有承载板，承载板之间装载有信号接收器，承载板顶部设有光伏板。

2、在实际工作过程中，在浮体上设置有信号接收器，可频繁将收集到的信息传输至地面以便于实时监控，同时配合信号接收器设置了光伏板，使得该装置在海面工作时可以减少佩戴的电池重量，通过光伏板发电，使得装置获得更长时间的续航。

3、本发明中，采集组件包括箱体，箱体顶部设有连接板，连接板底部设有副箱体，副箱体底部固定连接有油囊，箱体内部设置有用于收集分析的取水件。

4、本发明中，箱体底部做开口设计，箱体顶部设有摄像设备可用于观测水体中的状况，或者海面情况。同时箱体边上的油囊可通过液压系统控制其形变量以控制装置在水中的沉浮，可参考专利cn101337578a。具体为，副箱体内部设有储油罐以及调节装置，当装置下潜时，副箱体从油囊中抽油，减少油囊排水体积，使采集组件整体浮力小于重力，实现下沉；当装置上浮时，副箱体向油囊中输油，实现油囊排水体积增加进而实现采集装置上浮。

5、本发明中，取水件包括第一取水管，第一取水管侧面水平放置多个定位杆，第一取水管底部固定连接有保护组件，保护组件呈铲斗状，其内部镂空并放置有过滤组件。

6、进一步地，采集组件在工作时会沿着绳体上下浮动，在此过程中过滤组件有可能会触碰第二配重组件造成损坏，因此过滤组件设置于保护组件内部能够避免磕碰，同时保护组件倾斜设置便于过滤组件安装，同时保护组件内侧设置有卡扣，能够较好固定过滤组件。过滤组件可完全置入保护组件内，还能够避免海洋生物、杂物等进入装置内部。

7、本发明中，第一取水管侧面设有第二取水管，第二取水管不与定位杆相交且第二取水管设置位置要高于定位杆，第二取水管一端固定连接多根分管，分管一端固定连接有储水容器，储水容器底部设置有排水管，储水容器内布置有二氧化碳传感器。

8、进一步地，储水容器内部的出口端设有二氧化碳传感器，排水管与箱体底部连通设置，排水管通过控制阀控制，避免外界水体回流，工作时取水组件上浮到海洋表层，通过设置在第一取水管侧面地泵体抽吸海洋表层水体进入到储水容器内，然后输送到二氧化碳传感器进行分析，此外箱体内还设有控制器用于收集二氧化碳传感器的数据，并传送到浮在海洋表面的浮体上的信号接收器，水体经过分析后从排水管排出。

9、本发明中，过滤组件包括挡环，挡环一端开口设计，挡环内设有第二滤管，第二滤管一端连接第一滤管，第一滤管一端设有弹簧，弹簧一端与第二滤管内壁固定连接，第一滤管表面设有多个“u”型滤槽。挡环与第二滤管之间采用固定杆连接。第一取水管一侧的泵体抽吸，使水体进入到第一取水管，用此方式进入装置的水体是向第一取水管的端部进入装置，在这个过程中，水体分为两部分向第一取水管内移动，一部分从环绕布设的弧形叶板的第一滤管上的滤槽进入，另一部分是从弧形叶板的缝隙中进入取水管，在这个过程中如果抽吸水体的流速变化，能够带动第一滤管相较于第二滤管内的弹簧移动，进而控制圆形板与挡环之间的间隙，控制进水流通面积。

10、本发明中，第一滤管的一端固定连接有圆形板，圆板采用多层结构，圆板之间利用连接柱相互连接，圆形板之间环绕布设有多个弧形叶板。

11、进一步地，滤槽起到了过滤的效果。同时可根据抽吸力自动调控进水流量；此外，还能借助流速的变化带动圆形板的移动，使滤过组件周边的水流紊流，以及利用圆形板和第一滤管之间的摩擦碰撞形成噪音，防止生物靠近；水流从不同的方向进入到第一滤管内，可以降低第一滤管进水口堵塞风险，同时水体从不同方向进入，这样提高水样的数据精准，例如相较于常规抽吸管，抽吸海床底层水体的时候，管体直接抽吸可能会造成沉积物的大量上浮被抽吸，这样并不能保证海床底层水体数据精准性，本设计，分流式进水，解决了此问题。

12、本发明中，取水件底部通过绳体滑动连接有第二配重组件，第二配重组件包括：滑动轮，滑动轮底部固定连接有板体，板体 一端连接有第一柱体，第一柱体另一端同样固定连接有板体，第一柱体外设有螺纹，第一柱体外部配合设置保护外壳，保护外壳内部同样设置有螺纹结构，能与第一柱体配合并发生相对转动，保护外壳外侧配设有毛刷。

13、进一步地，绳体一并连接了设置于浮体周边的第一配重组件，在工作时由于采集组件会在水体中上下沉浮，第一配重组件一侧系有的绳体与采集组件连接，同时绳体穿过浮体底部设有的圆环，这使得第一配重组件会在采集组件浮沉过程中向里收缩或向外伸展，第一配重组件限制了体水平方向位移的范围，在采集组件底部设置绳体与滑动轮连接。在采集组件上升时，第一配重组件向外伸展将重力分散，避免装置过重导致沉底，由于第一配重组件散开，使得浮体活动范围变大，此时第二配重组件在采集组件带动下上升，使重心位置上升，以保证装置在水平面的位置不发生较大变化，不容易因为海浪发生较大位移。采集组件下降时，与第一配重组件连接的绳体收拢，同时第二配重组件下沉，借由第二配重组件的重力效果将绳体拉直，以减少装置在水中垂荡的幅度。并且由于第一柱体外部设置螺纹，保护壳套配合第一柱体安装，在水中的上下位移可使得保护外壳相对于第一柱体转动，并使得毛刷能够清理周边的杂物，同时促使周边水流运动，促使悬浮颗粒等杂物附着在毛刷上，或是团聚后下沉至水底，进一步保证测试数据的准确性。

14、与现有技术相比本发明具有以下技术效果：滤槽起到了过滤的效果。同时可根据抽吸力自动调控进水流量；此外，还能借助流速的变化带动圆形板的移动，使滤过组件周边的水流紊流，以及利用圆形板和第一滤管之间的摩擦碰撞形成噪音，防止生物靠近；水流从不同的方向进入到第一滤管内，可以降低第一滤管进水口堵塞风险，同时水体从不同方向进入，这样提高水样的数据精准。第二配重组件配合采集组件上下位移运动，减少装置在水中的垂荡幅度，避免装置倾覆，同时外部带有毛刷能够清理杂物，同时驱动水流运动排开悬浮物进一步提高测量数据的准确性。