一種水生生物樣品在線自動采集及保存裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水生生物樣品在線自動采集及保存裝置，該裝置可在原位自動采集并保存不同深度的浮游生物樣品。
【背景技術】
[0002]在對河流、湖泊、海洋等水體進行生態健康診斷時，需要對水生浮游生物樣品進行取樣調查，了解浮游生物的多樣性情況。目前水生態系統中浮游生物樣本主要通過人工沿岸邊來回拖動網具或者租船拖動網具進行樣品采集，該方法具有以下明顯缺陷:(1)人工操作，效率低下:受水體沿岸、船只等約束大，采樣范圍有限，樣品代表性差；且花費太多人力、物力，工作效率低；(2)采樣深度難以準確控制:受水流影響，浮游生物網取樣時極易漂離取樣點形成很大的拖網角度，造成采樣深度的變化；(3)濾水量的計算誤差較大:由于浮游生物網采樣深度的變化，根據鋼絲繩釋放長度、采樣角度以及采樣時間估算出的濾水量存在較大誤差，而以該濾水量計算出的浮游植物生物密度與實際情況不符；(4)只具備采集功能，不能保存樣品:實際采樣時采樣器往往只是把樣品采集上來，不具備保存功能。
[0003]為了解決上述問題，提高采樣的準確性，許多科研工作者都進行了一系列地研究和探索。如授權公告號CN 202057508 U引入滑輪支撐架，將采水裝置與過濾生物采樣器連接起來收集浮游植物樣品，能夠對不同水深的樣品進行定量采集，較大程度上提高了采樣效率，但整套裝置還需要通過人工操作，尤其當采樣頻繁時維護成本較大。授權公告號CN203181818 U設計了能漂浮在水面上移動的驅動電機，在其前段安裝能改變前進方向的電機轉向器，尾端安裝收集浮游生物的網具，通過網具的來回移動采集樣品；該裝置能夠實現自動采樣，但對采樣深度及濾水量難以精確控制。專利公開號CN101487772A將潛水栗通過多路分流器分別接到對應浮游生物過濾網的進水口，通過單片機控制電磁閥、電子流量計、壓力控制器等準確控制進樣量和采樣深度，自動化程度高，但該裝置不能實現原位的樣品保存，也不具備定時采樣功能，未能實現對同一點位不同時間段的采樣。
【發明內容】
[0004]1、發明要解決的技術問題
[0005]針對上述存在的問題，本發明的目的是在于提供一種新型的水生生物樣品在線自動采集及保存裝置，該裝置可與浮標站聯用，實現對不同水層的定時定量采樣及保存。
[0006]2.技術方案
[0007]為達此目的，本發明所采用的技術方案是:
[0008]—種水生生物樣品在線自動采集及保存裝置，該裝置由控制單元、支架、進樣單元、分配單元和收集單元組成；
[0009]所述控制單元包括主控模塊、電源和人機界面，所述主控模塊通過電纜與所述人機界面連接，由電源供電；主控模塊為自主編程的PLC，通過電纜線與步進電機、深度傳感器、光電開關、電磁閥連接；電源為半橋式變壓電源，輸入電壓為ACllOv?220v，輸出電壓為DC5v、12v和24v ;人機界面選用工業觸摸屏，可進行自動采樣、手動采樣動作及參數設置操作；通過PLC編程，能夠根據預設參數自動運行所有動作實現精確采樣，自動化程度高，采樣效率快，且節省人力、物力成本。
[0010]所述支架由密度小，強度高的耐腐蝕材料制成，包括框架、支撐板、底板、上板和立柱，所述框架為腔體結構主框架，設有控制單元安裝孔及人機界面安裝孔；支撐板安裝于框架內；底板固定于框架上，中心設有轉軸通過孔；所述上板設有圓周均布收集管和排孔定位定孔，通過立柱與底板連為一體。
[0011]所述進樣單元包括深度傳感器、取樣管、線盤、步進電機、蠕動栗I、蠕動栗II、法蘭支架和固定劑，其中線盤為深度傳感器連接線的載體，所述取樣管管頭部分與深度傳感器同步升降；所述線盤和步進電機之間通過法蘭支架連接且固定于框架內；所述的蠕動栗I和蠕動栗II均與主控模塊相連；所述蠕動栗I與水樣相連，蠕動栗II與固定劑相連；采用深度傳感器實現了對采樣深度的精確控制，能夠對不同深度的水體進行分層采樣，使得檢測水樣的環境更接近自然環境；
[0012]進樣單元的深度傳感器采用投入式液位變送器，由電源進行供電，另一端的進壓孔可與水體充分接觸并將測量出的數據通過傳感器傳送到主控模塊，據取樣深度設定由步進電機帶動線盤的轉動進行收放線，直至取樣設定深度與實際水深一致為止；所述的蠕動栗I和蠕動栗II均與主控模塊相連，通過輸入脈沖或者時間控制蠕動栗的轉動和停止間隔來確定水樣和固定劑的進樣體積；所述蠕動栗I為進水樣栗；所述蠕動栗II為進固定劑栗；通過定量控制蠕動栗的運轉時間，實現對濾水量的精確控制，克服了現有大多數技術濾水量誤差較大的問題；
[0013]所述分配單元包括步進電機II、法蘭支架II、小帶輪、同步帶、大帶輪、轉軸、卡環、下軸承、下軸承座、上軸承、上軸承座、定位銷、光電開關、軸套、進樣管和噴嘴，所述步進電機II通過法蘭支架II固定于框架上，與小帶輪固定連接，通過同步帶帶動大帶輪的轉動；所述大帶輪與轉軸固定連接，且轉軸隨大帶輪同步旋轉；所述轉軸設有上軸承、下軸承安裝面及卡環槽，其通過上下軸承座及卡環固定于支撐板間且轉軸上面設有定位銷且隨之同步旋轉；所述下軸承由下軸承套定位；所述上軸承由上軸承套定位；所述上軸承套及下軸承套分別固定于支撐板上下端面；所述上軸承座設有光電開關；所述定位銷觸發光電開關位置與排空管位置對應；所述軸套固定于轉軸上且與轉軸旋保持同步旋轉，軸套設有進樣管固定孔；所述進樣管內腔設有兩互不相通腔體，兩腔體通過乳膠管分別與蠕動栗I、蠕動栗II連通，且兩腔體出口端各設有一噴嘴；
[0014]所述收集單元包括排空管、收集管、濾網、0型圈、堵頭、接頭、乳膠管、電磁閥、分配閥和蠕動栗III，所述排空管為公共清洗管，下設接頭；所述收集管下設接頭，且通過乳膠管與電磁閥連接；所述濾網固定于收集管內腔與堵頭間；所述堵頭外設0型圈，且通過過盈配合與收集管下端內腔密封固定；所述接頭下接乳膠管；所述電磁閥另一端連接分配閥一端口；所述分配閥輸出端口通過乳膠管與蠕動栗III連接。
[0015]所述收集管為管狀腔體結構，根據需要可圓周均布設置多個；濾網根據實驗過濾需要可更換不同目數濾網；電磁閥為常閉型兩位兩通電磁閥；分配閥為多腔體連體結構，其共用一輸出端口，其工作過程中，通過開啟或關閉電磁閥實現與之對應的收集管進樣過程；蠕動栗III為排樣栗。
[0016]本發明裝置的工作原理是：
[0017]首先，在人機界面上對取樣深度、采集時間等參數進行設置并傳輸到主控模塊，主控模塊發送指令到步進電機I上，繞在線盤上的取樣管隨其轉動開始下潛，直至管口處的深度傳感器反饋的實際深度與設定深度一致為止；主控模塊按照所設的采樣方案發送指令給步進電機II，由小帶輪在同步帶的連接下帶動大帶輪的轉動，可實現進樣管由初始位置(即排空管處）轉動到相應的收集管位置進行樣品收集；然后，主控模塊按照所設參數發送指令到蠕動栗I和電磁閥、蠕動栗III，水樣通過進樣管被栗入收集管，此時該收集管上的電磁閥處于開啟狀態而其余收集管上的處于關閉狀態，水樣經濾網進行過濾，過濾后的水樣經分配閥由蠕動栗III抽走，此時所需采集的浮游生物被留在網上；接著，待取樣結束后，關閉電磁閥，控制蠕動栗II的轉動將定量固定劑添加到收集管中；最后，控制步進電機II將進樣管旋轉回初始位置，通過蠕動栗的轉動將乳膠管中的液體排空處理，并在下一次采樣前對乳膠管進行清洗。
[0018]3、有益效果
[0019]與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
[0020](1)本發明裝置通過PLC編程，能夠根據預設參數自動運行所有動作實現精確采樣，自動化程度高，采樣效率快，且節省人力、物力成本；
[0021](2)本發明裝置采用深度傳感器實現了對采樣深度的精確控制，能夠對不同深度的水體進行分層采樣，使得檢測水樣的環境更接近自然環境；