[发明专利]一种浮力补偿式多参数垂向水质数据自动采集装置及使用方法

权利要求书

1.一种浮力补偿式多参数垂向水质数据自动采集装置，其特征在于，所述的自动采集装置包括水下监测装置(1)，升降及控制装置(2)两部分；

所述的水下监测装置(1)包括两个多参数水质传感器(1-1)、水质传感器下保护套(1-2)、超声波水下测距传感器(1-3)、线缆连接模块(1-4)、传感器上固定片(1-5)、传感器下固定片(1-6)、提手(1-7)和浮力块(1-9)；

所述的两个多参数水质传感器(1-1)并排设置，并进行封装，其主体均为圆柱体结构；所述的上固定片(1-5)和下固定片(1-6)通过法兰固定在多参数水质传感器(1-1)上；所述的水质传感器下保护套(1-2)为镂空结构，其周边开孔，底部两端为中间带孔挡板，底部中间开孔，顶部通过连接螺栓(1-8)与下固定片(1-6)连接，多参数水质传感器(1-1)底端的各传感器探头位于水质传感器下保护套(1-2)内；所述的线缆连接模块(1-4)固定在上固定片(1-5)上，位于两个多参数水质传感器(1-1)中部，多参数水质传感器(1-1)顶端通过水下连接器与线缆连接模块(1-4)顶端连接；所述的超声波水下测距传感器(1-3)固定在下固定片(1-6)中部，其顶端通过水下连接器与线缆连接模块(1-4)底端连接；所述的提手(1-7)两端与上固定片(1-5)端部固接，中部与承重线缆(2-10)连接，承重线缆(2-10)端部与线缆连接模块(1-4)顶端通过水下连接器连接；所述浮力块(1-9)为平面轮廓与上固定片(1-5)相同的泡沫柱体，套于两个水质传感器(1-1)外部；

所述的升降及控制装置(2)包括设备上支架(2-1)、设备下支架(2-2)；

所述的设备上支架(2-1)主体由钢管加工而成，其底端设有锁紧装置(2-11)；其侧面设有悬臂，悬臂端部安装用于设备升降的滑轮；其上部安装升降步进电机(2-3)、绞盘(2-4)、数据蓝牙传输模块(2-5)、步进电机驱动器(2-6)、控制单元(2-7)、手持终端(2-8)、电源(2-9)；电源(2-9)分别为升降步进电机(2-3)、步进电机驱动器(2-6)、控制单元(2-7)、手持终端(2-8)供电；所述的控制单元(2-7)分别与步进电机驱动器(2-6)和手持终端(2-8)相连；

所述的升降步进电机(2-3)由步进电机驱动器(2-6)驱动，升降步进电机(2-3)转轴与绞盘(2-4)连接，绞盘(2-4)上设有数据蓝牙传输模块(2-5)，数据蓝牙传输模块(2-5)用于传输接收的水质数据和装置与水底的距离数据；所述的绞盘(2-4)端部设有手摇柄和固定孔，在上支架(2-1)上与该固定孔对应位置同样设有一个固定孔，用于插入绞盘固定销轴(2-13)阻止绞盘转动；拔出绞盘固定销轴(2-13)，摇动通过手摇柄能够完成装置的下放和回收；所述的承重线缆(2-10)缠绕于绞盘(2-4)上穿过滑轮，承重线缆(2-10)的一端与线缆连接模块(1-4)顶端连接，另一端与数据蓝牙传输模块(2-5)相连；

所述的设备下支架(2-2)主体由钢管加工而成，设备下支架(2-2)上端与设备上支架(2-1)套接，二者能够相对转动，并通过锁紧装置(2-11)锁紧；设备下支架(2-2)侧面设有两个三角形支撑架，支撑架与主体钢管之前通过折页连接，能够绕主体钢管转动；所述的支撑架下侧钢管上设有固定槽，底部支撑杆(2-12)两端固定在三角形支撑架下侧钢管的固定槽上，用于维持设备下支架(2-2)的稳定和操作人员的站立。

2.根据权利要求1所述的一种浮力补偿式多参数垂向水质数据自动采集装置，其特征在于，所述的超声波水下测距传感器(1-3)由超声波测距换能器和信号处理的单片机封装组成并能够实现防水功能；通过超声波水下测距传感器(1-3)采集装置与水底的距离数据并通过手持终端(2-8)实时显示，在装置与水底距离减小到预设数值后，装置开始提升，防止装置触底影响监测数据并保护传感器安全；通过操作手持终端(2-8)可实现采集装置的自动智能采集。

3.根据 权利要求 1或2所述的一种浮力补偿式多参数垂向水质数据自动采集装置的使用方法，其特征在于以下步骤：

步骤1：组装水下监测装置(1)和升降及控制装置(2)，操作人员踩在底部支撑杆(2-12)上，插入绞盘固定销轴(2-13)，将设备上支架(2-1)旋转至身侧，将承重线缆(2-10)和线缆连接模块(1-4)连接，并锁紧其与提手(1-7)中部相交处；

步骤2：参考手持终端(2-8)显示的经纬度坐标信息，若到达指定采样点后，旋转设备上支架(2-1)使其伸出采样船后，拧紧锁紧装置(2-11)，同时取出绞盘固定销轴(2-13)并通过绞盘(2-4)上摇柄手动下放水下监测装置(1)至其没入水中，在手持终端(2-8)上操作开始下放装置进行水质参数采集；

步骤3：在装置自动采集模式的下放过程中，数据蓝牙传输模块(2-5)实时将水质参数数据发送给控制单元(2-7)，控制单元(2-7)提取水质参数数据，并根据水质参数数据发送信号至步进电机驱动器(2-6)，控制水下监测装置(1)的下放速度；同时，控制单元(2-7)实时地将得到的水质参数数据和升降步进电机(2-3)的转速发送至手持终端(2-8)；

步骤4：手持终端(2-8)实时显示水质参数数据、装置与水底距离及下放速度，并将水质参数数据以变化曲线的形式进行绘制、显示；

步骤5：在采集水质参数数据的过程中，当两个多参数水质传感器(1-1)数据结果出现较大分歧时，手持终端(2-8)显示警告，在完成采样后找出测量结果错误的传感器，在使用数据时剔除错误传感器记录的数据；

步骤6：在装置与水底距离减小到预设数值后，装置开始提升，当浮力块(1-9)升至水面时，摇动手摇柄将装置提升至适宜高度后，插入绞盘固定销轴(2-13)，并松开锁紧装置(2-11)，旋转设备上支架(2-1)使其缩回至采样船内，结束本次监测。