一种温室气体排放通量采集装置

摘要

本发明属于气体采集装置领域，尤其涉及一种新型温室气体排放通量采集装置，包括：阴井；端盖，端盖放置在阴井口，端盖下方连接有引导机构和升降机构，升降机构设置在引导机构内侧；滑筒，滑筒套接在升降机构上，滑筒外侧设置有密封机构；滑筒侧壁上周向等间隔开设有三个滑槽；固定机构，固定机构设置在滑筒侧壁上，密封机构位于固定机构上方；检测机构，检测机构设置在固定机构下方，检测机构与升降机构固定连接；检测机构包括浮艇支架，浮艇支架上设置有检测部，浮艇支架下方连接有漂浮机构，浮艇支架上方与升降机构固定连接。本发明可以针对不同时段采集阴井中的气体，并根据阴井中的环境变化，灵活调节采集机构的采集状态。

权利要求

1.一种温室气体排放通量采集装置，包括：阴井（1）；其特征在于，还包括：端盖（2），所述端盖（2）放置在所述阴井（1）口，且所述端盖（2）与所述阴井（1）口平齐，所述端盖（2）下方连接有引导机构和升降机构，所述升降机构设置在所述引导机构内侧；

滑筒（12），所述滑筒（12）套接在所述升降机构上，所述滑筒（12）外侧设置有密封机构；

所述滑筒（12）侧壁上周向等间隔开设有三个滑槽（17）；所述密封机构用于密封所述滑筒（12）与所述阴井（1）内侧壁之间；

固定机构，所述固定机构设置在所述滑筒（12）侧壁上，所述密封机构位于所述固定机构上方；

检测机构，所述检测机构设置在所述固定机构下方，所述检测机构与所述升降机构固定连接；所述检测机构包括浮艇支架（24），所述浮艇支架（24）上设置有检测部，所述浮艇支架（24）下方连接有漂浮机构，所述浮艇支架（24）上方与所述升降机构固定连接；所述升降机构用于控制所述固定机构与所述检测机构升降；

所述检测部包括压力传感器（27）、流量传感器（28）与采集口（33），所述压力传感器（27）与所述流量传感器（28）分别设置在所述浮艇支架（24）中，且所述流量传感器（28）靠近气流上游位置，所述采集口（33）设置在所述浮艇支架（24）顶部；

所述漂浮机构包括浮艇（25），所述浮艇（25）内设置有定位部和转向部，所述定位部设置在所述浮艇（25）靠近气流上游的位置；

所述定位部包括固定连接在所述浮艇支架（24）下方的第四伺服电机（32），所述第四伺服电机（32）下方轴接有第二绞盘（31），所述第二绞盘（31）外侧缠绕有缆绳（30）一端，所述缆绳（30）另一端固定连接有锚（29），所述锚（29）靠近所述缆绳（30）的一端放置在所述浮艇（25）侧壁上；

所述转向部包括固定连接在所述浮艇支架（24）下方的第三伺服电机（11），所述第三伺服电机（11）下方轴接有第一齿轮（34）；所述浮艇（25）靠近气流下游的底部竖直设置有舵轴（36），所述舵轴（36）外侧固定连接有舵叶（26），所述舵轴（36）的顶部轴接有第二齿轮（35），所述第二齿轮（35）与所述第一齿轮（34）啮合；所述第二齿轮（35）为扇形转动齿轮，所述第三伺服电机（11）连接有PLC控制器，所述固定机构下方设置有摄像组件，所述摄像组件可以监控所述浮艇（25）的漂浮状态，根据所述摄像组件的监控信息以及根据所述流量传感器（28）的气体流量情况，所述PLC控制器可以有效控制所述第三伺服电机（11），进而控制所述舵叶（26）的摆动，稳定所述浮艇（25）。

2.根据权利要求1所述的一种温室气体排放通量采集装置，其特征在于：所述固定机构上方抵接在所述引导机构下方。

3.根据权利要求2所述的一种温室气体排放通量采集装置，其特征在于：所述引导机构包括固定连接在所述端盖（2）下方的第一伸缩筒（3），所述第一伸缩筒（3）的外侧滑动连接有第二伸缩筒（4），所述第二伸缩筒（4）外侧周向转动设置有若干滑轮（5），若干所述滑轮（5）与所述阴井（1）内侧壁滚动设置。

4.根据权利要求3所述的一种温室气体排放通量采集装置，其特征在于：所述固定机构包括周向等角度设置在所述滑筒（12）外侧的若干液压缸（19），所述液压缸（19）靠近所述滑筒（12）的一端与所述滑筒（12）滑动设置，所述液压缸（19）远离所述滑筒（12）的一端固定连接有压紧块（18），所述压紧块（18）与所述阴井（1）内侧壁之间间隙设置。

5.根据权利要求4所述的一种温室气体排放通量采集装置，其特征在于：所述液压缸（19）包括第一伸缩杆（20），所述第一伸缩杆（20）靠近所述滑筒（12）的一端滑动连接有第二伸缩杆（21）的一端，所述第二伸缩杆（21）的另一端设置有螺纹块（23），所述第二伸缩杆（21）的另一端与所述螺纹块（23）之间固定连接有滑块（22），所述滑块（22）与所述滑槽（17）相适配，所述螺纹块（23）设置在所述滑筒（12）与所述升降机构之间，所述螺纹块（23）与所述升降机构螺接。

说明书

一种温室气体排放通量采集装置

技术领域

[0001] 本发明属于气体采集装置领域，尤其涉及一种新型温室气体排放通量采集装置。

背景技术

[0002] 温室气体指的是大气中能吸收地面反射的长波辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。它们的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室
截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温
室效应”。水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、氟利昂、甲烷（CH4）等是地球大气中主
要的温室气体。

[0003] 污水产量巨大，污水中的COD总量和氨氮总量分别达到了0.1988亿吨和425万吨。污水收集过程使得管道中贮存了大量的污水，而在这些污水中有着丰富的有机底物，汇集
在管道沉积物、生物膜和污水中的微生物参与厌氧降解这些有机底物，产生大量的甲烷与
二氧化碳。污水收集过程已成为大气中温室气体的一个重要来源。气体通量是指单位时间、
单位面积上相应气体的变化量，正值表示气体从土壤或水体中向大气中排放，负值表示土
壤或水体吸收消耗大气中的相应气体。目前针对城市污水管网中的温室气体来计算温室气
体排放通量，还有许多不足，城市管网中的污水排放有季节性的不同，每天也有时段性的不
同，还有气温的变化都会影响到管网中的气体流量和密度。现有的采集装置结构简单，不能
适应不同的管网时段，采集到的污水气体状态不稳定，不能够准确的反应城市管网中温室
气体排放通量，因此，亟需一种新型的可以适应不同时段的温室气体排放通量采集装置。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种新型温室气体排放通量采集装置，以解决上述问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种新型温室气体排放通量采集装置，包括：阴井；

[0006] 端盖，所述端盖放置在所述阴井口，且所述端盖与所述阴井口平齐，所述端盖下方连接有引导机构和升降机构，所述升降机构设置在所述引导机构内侧；

[0007] 滑筒，所述滑筒套接在所述升降机构上，所述滑筒外侧设置有密封机构；所述滑筒侧壁上周向等间隔开设有三个滑槽；所述密封机构用于密封所述滑筒12与所述阴井1内侧
壁之间；

[0008] 固定机构，所述固定机构设置在所述滑筒侧壁上，所述密封机构位于所述固定机构上方；

[0009] 检测机构，所述检测机构设置在所述固定机构下方，所述检测机构与所述升降机构固定连接；所述检测机构包括浮艇支架，所述浮艇支架上设置有检测部，所述浮艇支架下
方连接有漂浮机构，所述浮艇支架上方与所述升降机构固定连接；所述升降机构用于控制
所述固定机构与所述检测机构升降。

[0010] 优选的，所述检测部包括压力传感器、流量传感器与采集口，所述压力传感器与所述流量传感器分别设置在所述浮艇支架中，且所述流量传感器靠近气流上游位置，所述采
集口设置在所述浮艇支架顶部。

[0011] 优选的，所述漂浮机构包括浮艇，所述浮艇内设置有定位部和转向部，所述定位部设置靠近气流上游位置。

[0012] 优选的，所述定位部包括固定连接在所述浮艇支架下方的第四伺服电机，所述第四伺服电机下方轴接有第二绞盘，所述第二绞盘外侧缠绕有缆绳一端，所述缆绳另一端固
定连接有锚，所述锚靠近所述缆绳的一端放置在所述浮艇侧壁上。

[0013] 优选的，所述转向部包括固定连接在所述浮艇支架下方的第三伺服电机，所述第三伺服电机下方轴接有第一齿轮；所述浮艇靠近气流下游的底部竖直设置有舵轴，所述舵
轴外侧固定连接有舵叶，所述舵轴的顶部轴接有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮
啮合。

[0014] 优选的，所述固定机构上方抵接在所述引导机构下方。

[0015] 优选的，所述引导机构包括固定连接在所述端盖下方的第一伸缩筒，所述第一伸缩筒的外侧滑动连接有第二伸缩筒，所述第二伸缩筒外侧周向转动设置有若干滑轮，若干
所述滑轮与所述阴井内侧壁滚动设置。

[0016] 优选的，所述固定机构包括周向等角度设置在所述滑筒外侧的液压缸，所述液压缸靠近所述滑筒的一端与所述滑筒滑动设置，所述液压缸远离所述滑筒的一端固定连接有
压紧块，所述压紧块与所述阴井内侧壁之间间隙设置。

[0017] 优选的，所述液压缸包括第一伸缩杆，所述第一伸缩杆靠近所述滑筒的一端滑动连接有第二伸缩杆的一端，所述第二伸缩杆的另一端设置有螺纹块，所述第二伸缩杆的另
一端与所述螺纹块之间固定连接有滑块，所述滑块与所述滑槽相适配，所述螺纹块设置在
所述滑筒与所述升降机构之间，所述螺纹块与所述升降机构螺接。

[0018] 本发明具有如下技术效果：引导机构的作用是为了在下放检测机构的时候，避免与阴井内侧壁产生磕碰；升降机构主要是调节检测机构的高度，使检测机构在合适的位置；
密封机构主要是为了使阴井与外界隔离开，保证阴井内部的压力和气体不外泄，影响检测
过程的准确性；固定机构能够对在阴井内的机构保持稳定的状态，以及将端盖稳定固定在
阴井口；漂浮机构可以使检测部在贴近水面的位置检测气体排放情况。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。

[0020] 图1为采集装置初始状态主视方向剖视图；

[0021] 图2为采集装置释放状态主视方向剖视图；

[0022] 图3为检测机构左视图；

[0023] 图4为图2中A的局部放大图；

[0024] 图5为滑筒与丝杆的俯视方向剖视图；

[0025] 图6为环形充气袋俯视图；

[0026] 图7为液压缸主视图；

[0027] 其中，1、阴井；2、端盖；3、第一伸缩筒；4、第二伸缩筒；5、滑轮；6、第一伺服电机；7、第二伺服电机；8、第一绞盘；9、拉绳；10、丝杆；11、第三伺服电机；12、滑筒；13、环形充气袋；
14、拉绳孔；15、滑筒孔；16、限位凸起；17、滑槽；18、压紧块；19、液压缸；20、第一伸缩杆；21、
第二伸缩杆；22、滑块；23、螺纹块；24、浮艇支架；25、浮艇；26、舵叶；27、压力传感器；28、流
量传感器；29、锚；30、缆绳；31、第二绞盘；32、第四伺服电机；33、采集口；34、第一齿轮；35、
第二齿轮；36、舵轴。

具体实施方式

[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0030] 参照图1‑7所示，本发明提供了一种新型温室气体排放通量采集装置，包括：

[0031] 阴井1；

[0032] 端盖2，端盖2放置在阴井1口，且端盖2与阴井1口平齐，端盖2下方连接有引导机构和升降机构，升降机构设置在引导机构内侧；

[0033] 滑筒12，滑筒12设置在升降机构内，滑筒12外侧设置有密封机构；滑筒12侧壁上周向等间隔开设有三个滑槽17；密封机构用于密封滑筒12与阴井1内侧壁之间；

[0034] 固定机构，固定机构设置在滑筒12侧壁上，密封机构位于固定机构上方；

[0035] 检测机构，检测机构设置在固定机构下方，检测机构与升降机构固定连接；检测机构包括浮艇支架24，浮艇支架24上设置有检测部，浮艇支架24下方连接有漂浮机构，浮艇支
架24上方与升降机构固定连接；升降机构用于控制固定机构与检测机构升降。引导机构的
作用是为了在下放检测机构的时候，避免与阴井1内侧壁产生磕碰；升降机构主要是调节检
测机构的高度，使检测机构在合适的位置；密封机构主要是为了使阴井1与外界隔离开，保
证阴井1内部的压力和气体不外泄，影响检测过程的准确性；固定机构能够对在阴井1内的
机构保持稳定的状态，以及将端盖2稳定固定在阴井1口；漂浮机构可以使检测部在贴近水
面的位置检测气体排放情况。

[0036] 进一步优化方案，检测部包括压力传感器27、流量传感器28与采集口33，压力传感器27与流量传感器28分别设置在浮艇支架24中，且流量传感器28靠近气流上游位置，采集
口33设置在浮艇支架24顶部；采集口33连通有气体收集机构。压力传感器27用来检测阴井1
内部不同位置的气体压力，流量传感器28用来检测阴井1内部不同位置的气体流量，采集口
33用来收集阴井1内部不同位置以及不同密度的气体。

[0037] 进一步优化方案，漂浮机构包括浮艇25，浮艇25内设置有定位部和转向部，定位部设置靠近气流上游位置。浮艇25内部的定位部，可以使浮艇25稳定保持在水面上，转向部可
以使浮艇25在水流的冲击下调节方向。

[0038] 进一步优化方案，定位部包括固定连接在浮艇支架24下方的第四伺服电机32，第四伺服电机32下方轴接有第二绞盘31，第二绞盘31外侧缠绕有缆绳30一端，缆绳30另一端
固定连接有锚29，锚29靠近缆绳30的一端放置在浮艇25侧壁上；浮艇25侧壁上开设有通孔，
锚29放置在通孔内。当浮艇25放置在水面上，锚29下放至水底，有效控制浮艇25的漂浮位置
以及漂浮状态。

[0039] 进一步优化方案，转向部包括固定连接在浮艇支架24下方的第三伺服电机11，第三伺服电机11下方轴接有第一齿轮34；浮艇25靠近气流下游的底部竖直设置有舵轴36，舵
轴36外侧固定连接有舵叶26，舵轴36的顶部轴接有第二齿轮35，第二齿轮35与第一齿轮34
啮合。第二齿轮35为扇形转动齿轮，第三伺服电机11连接有PLC控制器（图中未显示），固定
机构下方设置有摄像组件（图中未显示），摄像组件可以监控浮艇25的漂浮状态，根据摄像
组件的监控信息以及根据流量传感器28的气体流量情况，PLC控制器可以有效控制第三伺
服电机11，进而控制舵叶26的摆动，稳定浮艇25。

[0040] 进一步优化方案，固定机构上方抵接在引导机构下方。

[0041] 进一步优化方案，引导机构包括固定连接在端盖2下方的第一伸缩筒3，第一伸缩筒3的外侧滑动连接有第二伸缩筒4，第二伸缩筒4外侧周向转动设置有若干滑轮5，若干滑
轮5与阴井1内侧壁滚动设置。

[0042] 进一步优化方案，升降机构包括从上至下依次固定连接在端盖2下方的第一伺服电机6与第二伺服电机7，第一伺服电机6的转动轴水平设置，第二伺服电机7的转动轴竖直
设置；第一伺服电机6的转动轴两端分别轴接有第一绞盘8，两个第一绞盘8外侧分别缠绕有
拉绳9的一端，两个拉绳9的另一端固定连接在浮艇支架24上方；第二伺服电机7的转动轴下
方轴接有丝杆10，滑筒12固定连接在第二伺服电机7的下方，且滑筒12间隙设置在丝杆10外
侧。

[0043] 进一步优化方案，密封机构包括环形充气袋13，环形充气袋13套接在滑筒12外侧，环形充气袋13一侧端面上分别开设有两个拉绳孔14、一个滑筒孔15，滑筒孔15设置在环形
充气袋13端面中心，两个拉绳孔14分别设置在滑筒孔15的两侧，滑筒孔15内侧等间隔设置
有三个限位凸起16，限位凸起16与滑槽17相适配，拉绳9与拉绳孔14相适配；环形充气袋13
连通有充气泵（图中未显示），根据检测情况对环形充气袋13进行充气或者抽气。

[0044] 进一步优化方案，固定机构包括周向等角度设置在滑筒12外侧的液压缸19，液压缸19靠近滑筒12的一端与滑筒12滑动设置，液压缸19远离滑筒12的一端固定连接有压紧块
18，压紧块18与阴井1内侧壁之间间隙设置；

[0045] 压紧块18顶部与第二伸缩筒4底部抵接。

[0046] 进一步优化方案，液压缸19包括第一伸缩杆20，第一伸缩杆20靠近滑筒12的一端滑动连接有第二伸缩杆21的一端，第二伸缩杆21的另一端设置有螺纹块23，第二伸缩杆21
的另一端与螺纹块23之间固定连接有滑块22，滑块22与滑槽17相适配，螺纹块23设置在滑
筒12与丝杆10之间，螺纹块23与丝杆10螺接。

[0047] 进一步优化方案，采集口33连通有太阳能真空管组件，太阳能真空管组件连通有水份收集机构。通过采集口33采集到的气体，首先经过太阳能真空管组件升温，然后经过水
份收集机构降温，使采集到的气体中的水份收集起来，用于检测水中的成份，辅助分析气体
的生成来源以及污水持续释放温室气体的能力。

[0048] 本实施例的工作过程如下：

[0049] 初始状态环形充气袋13处于未充气，并且是收缩状态，液压缸19和第二伸缩筒4也是压缩状态，环形充气袋13收合在第一伸缩筒3内侧，液压缸19和压紧块18上部与环形充气
袋13、第二伸缩筒4底部抵接，即第二伸缩筒4与环形充气袋13被液压缸19和压紧块18顶起，
检测机构被拉紧在升降机构下方。

[0050] 将采集装置投入阴井1使用时，首先启动第二伺服电机7，第二伺服电机7带动丝杆10转动，使液压缸19向下移动，同时第二伸缩筒4与环形充气袋13由于重力作用，随着液压
缸19向下移动，第二伸缩筒4在向下移动的同时通过滑轮5稳定移动；当液压缸19移动至升
降机构底部时停止下降，然后启动液压缸19，压紧块18向阴井1内壁移动，直至压紧块18挤
压在阴井1内壁；此时，开始向环形充气袋13中充气，直至达到规定压力值，即环形充气袋13
对阴井1内起到一定的密封作用。

[0051] 启动第一伺服电机6，通过拉绳9将检测机构下降至水面上，接着启动第四伺服电机32，使锚29缓慢下沉，直至接触到水底；然后通过压力传感器27与流量传感器28监控水面
附近的气体情况，根据气体情况通过采集口33抽取部分气体进行收集。

[0052] 检测机构的位置是根据阴井1内的气体密度、流量以及温度等条件进行调整的；当阴井1内的温度降低时，高处的气体密度以及流量低于靠近水面附近，此时需要将检测机构
下降至水面上；当阴井1内的温度升高时，气体往高处运动，流量集中至高处，此时需要将检
测机构升高至阴井1内高处位置；在不同位置收集够足够的气体后，按照相反的操作步骤，
将采集装置取出阴井1。根据每天的气体状态，判断污水排放以及污水释放气体的能力，进
而评价城市管网气体的排放通量。

[0053] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所
示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0054] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出
的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。