地下水体自动采集装置和系统

摘要

本发明提供了一种地下水体自动采集装置和系统，涉及地下水采集的技术领域，包括：控制舱、水样采集舱、传感器舱和若干伸缩支撑杆；每个伸缩支撑杆的顶端设置滚轮。每个伸缩支撑杆的底端与控制舱相连接，控制舱、水样采集舱和传感器舱依次相连接；控制舱内设置控制电路和电池；水样采集舱内设置活塞抽水器；传感器舱内设置绝压型水位传感器。基于滚轮和绝压型水位传感器，装置可自主灵活的定位到预设深度的地下水体；通过控制活塞抽水器中活塞的抽拉来采集水样，降低了设备功耗需求，减轻了装置的体积和重量。采样结束后通过滚轮的反向转动带动装置自动上爬到井口，与人工收线的设备收放线的方式相比，极大地提升了采样的工作效率。

权利要求

1.一种地下水体自动采集装置，其特征在于，包括：控制舱、水样采集舱、传感器舱和若干伸缩支撑杆；每个所述伸缩支撑杆的顶端设置滚轮；

每个所述伸缩支撑杆的底端与所述控制舱相连接，所述控制舱、所述水样采集舱和所述传感器舱依次相连接；所述控制舱内设置控制电路和电池；所述控制电路包括：通讯模块，所述通讯模块无线连接上位机；所述水样采集舱内设置活塞抽水器；所述传感器舱内设置绝压型水位传感器；

在确定开始工作之后，所述控制电路控制所有所述伸缩支撑杆处于伸展状态，同时控制所述滚轮由外向内转动，以使所述地下水体自动采集装置沿井管壁向下移动；

所述绝压型水位传感器用于对所述地下水体自动采集装置的入水深度进行测量，并将入水深度值发送至所述控制电路；

所述控制电路在确定所述入水深度值达到预设深度的情况下，控制所述滚轮停止转动，以使所述地下水体自动采集装置定位于所述预设深度；以及，控制所述活塞抽水器的活塞拉起，以使地下水样进入所述活塞抽水器；

在水样采集完成之后，所述控制电路控制所述滚轮由内向外转动，以使所述地下水体自动采集装置沿井管壁向上移动，直至到达井口；

其中，所述活塞抽水器包括：滚轴、横杆、软材质的抽拉带、顶盖、采集瓶体和活塞；

所述抽拉带的一端穿过所述顶盖与所述活塞相连接，默认状态下所述活塞位于所述采集瓶体的底部，所述采集瓶体的底部设有进水孔；

所述抽拉带的另一端与所述横杆相连接，所述横杆与所述滚轴相连接，所述滚轴与所述控制电路相连接；

在对地下水体进行采样时，所述控制电路控制所述滚轴滚动，以带动所述横杆自转，进而带动所述抽拉带自缠绕，以拉起活塞，以使地下水样通过所述进水孔进入所述采集瓶体。

2.根据权利要求1所述的地下水体自动采集装置，其特征在于，所述地下水体自动采集装置还包括：浮力舱，所述浮力舱的内部为空舱；

所述浮力舱与所述传感器舱相连接；

在所述地下水体自动采集装置不工作的情况下，所述浮力舱用于依靠浮力将所述地下水体自动采集装置悬浮于水面。

3.根据权利要求1所述的地下水体自动采集装置，其特征在于，所述地下水体自动采集装置还包括：磁性触发开关，所述磁性触发开关设于所有所述伸缩支撑杆的底端，所述磁性触发开关与所述控制电路相连接；

在所述磁性触发开关与外部磁性物体在磁力吸引下接触的情况下，所述磁性触发开关发送触发指令至所述控制电路；

所述控制电路基于所述触发指令控制所有所述伸缩支撑杆处于收缩状态，同时控制所述地下水体自动采集装置停止工作。

4.根据权利要求2所述的地下水体自动采集装置，其特征在于，

如果所述地下水体自动采集装置沿井管壁向下移动预设时间段之后，所述控制电路未控制所述活塞抽水器的活塞拉起，或者，水样采集完成预设时间段之后，所述控制电路未控制所述滚轮由内向外转动，则所述控制电路执行初始化操作，以使所有所述伸缩支撑杆处于收缩状态，进而使得所述地下水体自动采集装置在所述浮力舱的作用下悬浮于水面；

在确定所述地下水体自动采集装置悬浮于水面的情况下，所述控制电路控制所有所述伸缩支撑杆处于伸展状态，同时控制所述滚轮由内向外转动，以使所述地下水体自动采集装置沿井管壁向上移动，直至到达井口。

5.根据权利要求4所述的地下水体自动采集装置，其特征在于，所述控制舱外壳上设有声光报警装置；所述声光报警装置与所述控制电路相连接；

在确定所述地下水体自动采集装置悬浮于水面的情况下，所述控制电路控制还发送报警指令至所述声光报警装置；

所述声光报警装置用于根据所述报警指令进行声光报警。

6.根据权利要求1所述的地下水体自动采集装置，其特征在于，所述采集瓶体的外壁上设置管道式液位传感器；

所述管道式液位传感器与所述控制电路相连接，用于在确定所述采集瓶体内存在水质样本的情况下，发送感应指令至所述控制电路，以使所述控制电路确定水样采集开始。

7.根据权利要求1所述的地下水体自动采集装置，其特征在于，所述传感器舱内还设置多参数水质传感器，所述传感器舱为多孔或多缝隙结构。

8.根据权利要求1所述的地下水体自动采集装置，其特征在于，所述控制舱包括：电池舱和电路舱；

所述电池舱的内部放置所述电池，所述电路舱的内部放置所述控制电路。

9.一种地下水环境自动采集系统，其特征在于，包括权利要求1‑8中任一种所述的地下水体自动采集装置，还包括：上位机；

所述上位机与所述地下水体自动采集装置相连接，用于发送控制指令至所述地下水体自动采集装置；其中，所述控制指令中包含所述预设深度；

所述地下水体自动采集装置用于基于所述控制指令对地下水环境的水质进行自动采集。

说明书

地下水体自动采集装置和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及地下水采集的技术领域，尤其是涉及一种地下水体自动采集装置和系统。

背景技术

[0002] 地下水在保障人民群众饮水安全、促进经济社会发展和维系生态平衡等方面发挥着极其重要的作用。因此，对地下水进行采样分析尤为重要。现有技术中常用地下水采样泵来实现对地下水的采集，将采样泵体放入水中，通过线缆和导管与井口的控制器连接，线缆起到提供电源的作用，导管用于将泵体抽取到的地下水输送到井口的样品瓶中。

[0003] 为满足能够在较深的监测井使用，线缆和导管会相应的增加长度，这就造成了线缆和导管占据了很大一部分设备的体积和质量。并且，由于水泵抽水过程耗电量较高，供电电源需采用交流电或移动电源，交流电在野外使用有很大的安全隐患，移动电源为大容量的蓄电瓶，重量很大，在使用过程中造成了不便。另外，利用上述装置对地下水进行采样时，还需要人工定位采样泵体的采样深度，过程繁琐，采样效率低下。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种地下水体自动采集装置和系统，以提高整套装置工作的智能化程度，降低了设备功耗需求，减轻了装置的体积和重量，提升了采样的工作效率。

[0005] 第一方面，本发明提供一种地下水体自动采集装置，包括：控制舱、水样采集舱、传感器舱和若干伸缩支撑杆；每个所述伸缩支撑杆的顶端设置滚轮；每个所述伸缩支撑杆的底端与所述控制舱相连接，所述控制舱、所述水样采集舱和所述传感器舱依次相连接；所述控制舱内设置控制电路和电池；所述水样采集舱内设置活塞抽水器；所述传感器舱内设置绝压型水位传感器；在确定开始工作之后，所述控制电路控制所有所述伸缩支撑杆处于伸展状态，同时控制所述滚轮由外向内转动，以使所述地下水体自动采集装置沿井管壁向下移动；所述绝压型水位传感器用于对所述地下水体自动采集装置的入水深度进行测量，并将入水深度值发送至所述控制电路；所述控制电路在确定所述入水深度值达到预设深度的情况下，控制所述滚轮停止转动，以使所述地下水体自动采集装置定位于所述预设深度；以及，控制所述活塞抽水器的活塞拉起，以使地下水样进入所述活塞抽水器；在水样采集完成之后，所述控制电路控制所述滚轮由内向外转动，以使所述地下水体自动采集装置沿井管壁向上移动，直至到达井口。

[0006] 在可选的实施方式中，所述活塞抽水器包括：滚轴、横杆、抽拉带、顶盖、采集瓶体和活塞；所述抽拉带的一端穿过所述顶盖与所述活塞相连接，默认状态下所述活塞位于所述采集瓶体的底部，所述采集瓶体的底部设有进水孔；所述抽拉带的另一端与所述横杆相连接，所述横杆与所述滚轴相连接，所述滚轴与所述控制电路相连接；在对地下水体进行采样时，所述控制电路控制所述滚轴滚动，以带动所述横杆自转，进而带动所述抽拉带自缠绕，以拉起活塞，以使地下水样通过所述进水孔进入所述采集瓶体。

[0007] 在可选的实施方式中，所述地下水体自动采集装置还包括：浮力舱，所述浮力舱的内部为空舱；所述浮力舱与所述传感器舱相连接；在所述地下水体自动采集装置不工作的情况下，所述浮力舱用于依靠浮力将所述地下水体自动采集装置悬浮于水面。

[0008] 在可选的实施方式中，所述地下水体自动采集装置还包括：磁性触发开关，所述磁性触发开关设于所有所述伸缩支撑杆的底端，所述磁性触发开关与所述控制电路相连接；在所述磁性触发开关与外部磁性物体在磁力吸引下接触的情况下，所述磁性触发开关发送触发指令至所述控制电路；所述控制电路基于所述触发指令控制所有所述伸缩支撑杆处于收缩状态，同时控制所述地下水体自动采集装置停止工作。

[0009] 在可选的实施方式中，如果所述地下水体自动采集装置沿井管壁向下移动预设时间段之后，所述控制电路未控制所述活塞抽水器的活塞拉起，或者，水样采集完成预设时间段之后，所述控制电路未控制所述滚轮由内向外转动，则所述控制电路执行初始化操作，以使所有所述伸缩支撑杆处于收缩状态，进而使得所述地下水体自动采集装置在所述浮力舱的作用下悬浮于水面；在确定所述地下水体自动采集装置悬浮于水面的情况下，所述控制电路控制所有所述伸缩支撑杆处于伸展状态，同时控制所述滚轮由内向外转动，以使所述地下水体自动采集装置沿井管壁向上移动，直至到达井口。

[0010] 在可选的实施方式中，所述控制舱外壳上设有声光报警装置；所述声光报警装置与所述控制电路相连接；在确定所述地下水体自动采集装置悬浮于水面的情况下，所述控制电路控制还发送报警指令至所述声光报警装置；所述声光报警装置用于根据所述报警指令进行声光报警。

[0011] 在可选的实施方式中，所述采集瓶体的外壁上设置管道式液位传感器；所述管道式液位传感器与所述控制电路相连接，用于在确定所述采集瓶体内存在水质样本的情况下，发送感应指令至所述控制电路，以使所述控制电路确定水样采集开始。

[0012] 在可选的实施方式中，所述传感器舱内还设置多参数水质传感器，所述传感器舱为多孔或多缝隙结构。

[0013] 在可选的实施方式中，所述控制舱包括：电池舱和电路舱；所述电池舱的内部放置所述电池，所述电路舱的内部放置所述控制电路。

[0014] 第二方面，本发明提供一种地下水环境自动采集系统，包括前述实施方式中任一种所述的地下水体自动采集装置，还包括：上位机；所述上位机与所述地下水体自动采集装置相连接，用于发送控制指令至所述地下水体自动采集装置；其中，所述控制指令中包含所述预设深度；所述地下水体自动采集装置用于基于所述控制指令对地下水环境的水质进行自动采集。

[0015] 本发明所提供的地下水体自动采集装置，其内置的控制电路通过滚轮和绝压型水位传感器，可将该装置自主灵活的定位到预设深度的地下水体，不需要人工定位采样深度，提高了整套装置工作的智能化程度。并且，该装置通过控制电路控制活塞抽水器中活塞的抽拉动作来采集水样，代替通过采样泵、线缆和导管进行水质取样的工作，不仅降低了设备功耗需求，减轻了装置的体积和重量，还减少了水样暴露污染的风险。采样结束之后，控制电路通过控制滚轮的反向转动，带动地下水体自动采集装置自动上爬到井口位置，与人工收线的设备收回方式相比，极大地提升了采样的工作效率。

附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0017] 图1为本发明实施例提供的一种地下水体自动采集装置的结构示意图；

[0018] 图2（a）为本发明实施例提供的伸缩支撑杆伸展状态俯视图；

[0019] 图2（b）为本发明实施例提供的伸缩支撑杆收缩状态俯视图；

[0020] 图3（a）为本发明实施例提供的地下水体自动采集装置在井管内的状态示意图；

[0021] 图3（b）为本发明实施例提供的地下水体自动采集装置在井口处的状态示意图；

[0022] 图4为本发明实施例提供的一种活塞抽水器的结构示意图；

[0023] 图5为本发明实施例提供的另一种地下水体自动采集装置的结构示意图；

[0024] 图6为本发明实施例提供的另一种可选的地下水体自动采集装置的结构示意图；

[0025] 图7（a）为本发明实施例提供的回收器接近磁性触发开关的示意图；

[0026] 图7（b）为本发明实施例提供的回收器与磁性触发开关接触后，打捞地下水体自动采集装置时的示意图。

具体实施方式

[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0028] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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] 下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0030] 目前市场上的常用的产品有地下水采样泵来实现对地下水的采集，设备前端为采样泵体，将采样泵体放入水中，通过线缆和导管与井口的控制器连接，线缆起到提供电源的作用，导管可以将地下水抽取到井口的样品瓶中。现有的地下水采样设备各种配件多，体积较大，携带不方便。采样泵体需要有线缆和导管连接到井口上面，还要使用绕线盘将线缆和导管缠绕。为满足能够在较深的监测井使用，线缆和导管也会相应的增加长度，所以线缆和导管占据了很大一部分设备的体积和质量。在使用过程中造成了不便。

[0031] 因水泵抽水过程耗电量较高，供电的电源一般采用交流电或移动电源，交流电在野外使用很多场地没有，限制很多，潮湿到处是水的环境在使用过程有很大的安全隐患。移动电源为大容量的蓄电瓶，重量很大，携带不方便。并且水泵抽水的过程噪音较大。另外，利用上述装置对地下水进行采样时，需要人工定位采样泵体的采样深度，过程繁琐，采样效率低下。有鉴于此，本发明实施例提供了一种地下水体自动采集装置，用以缓解上文中所涉及的技术问题。

[0032] 实施例一

[0033] 图1为本发明实施例提供的一种地下水体自动采集装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：控制舱、水样采集舱、传感器舱和若干伸缩支撑杆；每个伸缩支撑杆的顶端设置滚轮。

[0034] 每个伸缩支撑杆的底端与控制舱相连接，控制舱、水样采集舱和传感器舱依次相连接；控制舱内设置控制电路和电池；水样采集舱内设置活塞抽水器；传感器舱内设置绝压型水位传感器。

[0035] 在确定开始工作之后，控制电路控制所有伸缩支撑杆处于伸展状态，同时控制滚轮由外向内转动，以使地下水体自动采集装置沿井管壁向下移动。

[0036] 绝压型水位传感器用于对地下水体自动采集装置的入水深度进行测量，并将入水深度值发送至控制电路。

[0037] 控制电路在确定入水深度值达到预设深度的情况下，控制滚轮停止转动，以使地下水体自动采集装置定位于预设深度；以及，控制活塞抽水器的活塞拉起，以使地下水样进入活塞抽水器。

[0038] 在水样采集完成之后，控制电路控制滚轮由内向外转动，以使地下水体自动采集装置沿井管壁向上移动，直至到达井口。

[0039] 基于上文中对本发明实施例提供的地下水体自动采集装置的结构介绍可知，该装置主要由控制舱、水样采集舱、传感器舱和若干伸缩支撑杆构成，并且，每个伸缩支撑杆的顶端设置滚轮。其中，滚轮起到支撑采集装置在井管中上下滚动的作用，如果控制滚轮由外向内转动，则装置在井管内向下移动；如果控制滚轮由内向外转动，则装置在井管内向上移动。通过控制滚轮的不同转动方向实现装置在井管内的上下移动，进而实现装置的自动往返。

[0040] 本发明实施例不对伸缩支撑杆的数量进行具体限定，用户可根据实际需求进行设定。可选地，装置顶部设置四个伸缩支撑杆，四个伸缩支撑杆连接四个滚轮，伸缩支撑杆为活动机械臂结构，可以根据装置的工作情况呈收缩状态或伸展状态。图2（a）为本发明实施例提供的伸缩支撑杆伸展状态俯视图，图2（b）为本发明实施例提供的伸缩支撑杆收缩状态俯视图。伸缩支撑杆不工作时为收缩状态，此时装置直径小于监测井的井管直径，可放入监测井中。在确定开始工作之后，伸缩支撑杆处于伸展状态，四个滚轮向四周扩展，可以触碰到监测井井管内壁，并施加一定的压力，使装置受到的一定程度摩擦力，可以将整个装置固定在井管某个位置，避免其上下移动。

[0041] 控制舱内设有为整套装置的正常运转提供电源的电池和对装置运行进行总控的控制电路。水样采集舱内可以固定装入活塞抽水器，本发明实施例通过活塞抽水器对地下水进行采集，活塞抽水器的活塞抽动之后，地下水即可通过进水孔进入活塞抽水器。

[0042] 为了使得装置具备指定深度下自动采集水样的功能，该装置上设置传感器舱，舱内配有绝压型水位传感器，通过绝压型水位传感器可监测装置的入水深度。具体的，因为短时间内监测井所处环境的大气压会保持不变，所以入水前，保持装置在水面上的大气环境中，首先利用传感器测量所处环境的大气压力值，并将数值保存，此时因压力传感器没有接触到水面，消除大气压力后，水位为零。当装置进入水体中后，将会受到水的压力，此时将传感器检测到的压力减去保存的大气压力，即可得到水位压力，从而通过压力与深度的换算公式确定装置的入水深度。

[0043] 基于以上对装置的各组件的功能介绍可知，工作人员在装置中预先设定好需要采样的预设深度之后，该装置即可实现预设深度下地下水体的自动采样。具体的，首先将装置放在监测井口内，控制电路控制所有伸缩支撑杆处于伸展状态，所有滚轮都压在井管壁上，使装置可以固定于井管内，在确定开始工作之后，控制电路控制所有滚轮由外向内转动，以使装置沿监测井井管向下移动。

[0044] 当绝压型水位传感器进入水体后，将会感受到水的压力，随着装置继续向下移动，传感器受到的压力越来越大。当压力值换算后的入水深度达到工作人员设定的预设深度，控制电路控制所有滚轮停止转动，装置定位在预设深度停止。此时即可开始进行地下水水样采集工作，控制电路控制活塞抽水器的活塞拉起，使得地下水样进入活塞抽水器，一般情况下，抽水开始时刻开始计时，指定时间段之后或者活塞无法继续拉起时，即可认为地下水采集完成。

[0045] 接下来采集装置进入返程模式，控制电路控制滚轮开始反向转动（由内向外转动），装置沿井管内壁向上方向移动，直至井口位置。到达井口后，滚轮将不再感受到四周井壁的阻力和压力，伸缩支撑杆向外打开伸展至最大，伸展后的直径超过井管井口的直径，悬卡在井口处，图3（a）为本发明实施例提供的地下水体自动采集装置在井管内的状态示意图，图3（b）为本发明实施例提供的地下水体自动采集装置在井口处的状态示意图。

[0046] 本发明所提供的地下水体自动采集装置，其内置的控制电路通过滚轮和绝压型水位传感器，可将该装置自主灵活的定位到预设深度的地下水体，不需要人工定位采样深度，提高了整套装置工作的智能化程度。并且，该装置通过控制电路控制活塞抽水器中活塞的抽拉动作来采集水样，代替通过采样泵、线缆和导管进行水质取样的工作，不仅降低了设备功耗需求，减轻了装置的体积和重量，还减少了水样暴露污染的风险。采样结束之后，控制电路通过控制滚轮的反向转动，带动地下水体自动采集装置自动上爬到井口位置，与人工收线的设备收回方式相比，极大地提升了采样的工作效率。

[0047] 在一个可选的实施方式中，活塞抽水器包括：滚轴、横杆、抽拉带、顶盖、采集瓶体和活塞。

[0048] 抽拉带的一端穿过顶盖与活塞相连接，默认状态下活塞位于采集瓶体的底部，采集瓶体的底部设有进水孔。

[0049] 抽拉带的另一端与横杆相连接，横杆与滚轴相连接，滚轴与控制电路相连接。

[0050] 在对地下水体进行采样时，控制电路控制滚轴滚动，以带动横杆自转，进而带动抽拉带自缠绕，以拉起活塞，以使地下水样通过进水孔进入采集瓶体。

[0051] 图4为本发明实施例提供的一种活塞抽水器的结构示意图（未示出滚轴和横杆），抽拉带的一端穿过顶盖连接活塞，顶盖可以阻挡活塞被拉出采集瓶体。抽拉带的另一端连接到横杆上，当需要抽取水样时，控制电路控制滚轴滚动带动横杆自转，带动抽拉带缠绕于横杆上，抽拉带随着缠绕越来越短，从而拉起活塞在采集瓶体内形成真空，将地下水通过进水孔抽取上来。本发明实施例采用软材质的抽拉带，这样设置可以很好的解决空间限制的问题，在小空间内也能完成抽水工作。

[0052] 在另一种实施方式中，如图5所示，还可将滚轴和横杆设于水样采集舱的顶部，水样采集舱的底部设有抽水孔，只包含抽拉带、顶盖、采集瓶体和活塞的活塞抽水器放入采集舱内，活塞抽水器的进水孔与舱底抽水孔固定连接。

[0053] 在一个可选的实施方式中，如图6所示，地下水体自动采集装置还包括：浮力舱，浮力舱的内部为空舱。

[0054] 浮力舱与传感器舱相连接；在地下水体自动采集装置不工作的情况下，浮力舱用于依靠浮力将地下水体自动采集装置悬浮于水面。

[0055] 具体的，浮力舱为一空舱，减轻了自身重量，可产生较大的浮力，可以使整套装置在不工作的时候浮起在水面上，避免装置沉没到水体中。可选地，浮力舱的直径稍大于控制舱、水样采集舱和传感器舱的直径，在投入使用时。可以在一定程度上消除水的冲击力，保障装置的使用安全。

[0056] 在一个可选的实施方式中，为了提高该装置的异常情况应对能力，本发明实施例针对装置的应急回收设计了以下两种方式：

[0057] 方式一，地下水体自动采集装置还包括：磁性触发开关，磁性触发开关设于所有伸缩支撑杆的底端，磁性触发开关与控制电路相连接。

[0058] 在磁性触发开关与外部磁性物体在磁力吸引下接触的情况下，磁性触发开关发送触发指令至控制电路。

[0059] 控制电路基于触发指令控制所有伸缩支撑杆处于收缩状态，同时控制地下水体自动采集装置停止工作。

[0060] 具体的，如受到外力，障碍或是系统故障等问题，本发明实施例支持直接采用人工辅助应急回收机制。当装置在工作中出现故障、电量低或其他问题不能自动返回时，可利用回收器（也即，上文中的外部磁性物体）帮助工作人员进行打捞。

[0061] 可选地，回收器采用尼龙绳固定一磁铁组成。磁性触发开关中心点位置为一磁性感应器，四周为金属铁物质。图7（a）为本发明实施例提供的回收器接近磁性触发开关的示意图，图7（b）为本发明实施例提供的回收器与磁性触发开关接触后，打捞地下水体自动采集装置时的示意图。当回收器接近装置的磁性触发开关时，金属铁与磁铁产生吸引力，两两相吸，很好的将回收器定位于磁性触发开关上。当磁性触发开关中心的磁性感应开关受到磁力后，发送触发指令至控制电路，此时，控制电路强制命令装置停止工作，同时控制所有伸缩支撑杆恢复收缩状态，此时，所有伸缩支撑杆顶端的滚轮紧紧抱住回收器，工作人员便可将装置打捞出井口。

[0062] 方式二，如果地下水体自动采集装置沿井管壁向下移动预设时间段之后，控制电路未控制活塞抽水器的活塞拉起，或者，水样采集完成预设时间段之后，控制电路未控制滚轮由内向外转动，则控制电路执行初始化操作，以使所有伸缩支撑杆处于收缩状态，进而使得地下水体自动采集装置在浮力舱的作用下悬浮于水面。

[0063] 在确定地下水体自动采集装置悬浮于水面的情况下，控制电路控制所有伸缩支撑杆处于伸展状态，同时控制滚轮由内向外转动，以使地下水体自动采集装置沿井管壁向上移动，直至到达井口。

[0064] 具体的，如果装置在某个操作步骤的工作时间超过预设时间段，还未执行下一步的程序指令，例如，地下水体自动采集装置沿井管壁向下移动预设时间段之后，控制电路未控制活塞抽水器的活塞拉起；水样采集完成预设时间段之后，控制电路未控制滚轮由内向外转动，那么即可认为装置出现故障，此时，控制电路将强制初始化，以使所有伸缩支撑杆收缩，不再固定支撑在监测井内壁上，进而使得装置在浮力舱的作用下悬浮于水面。此时，在绝压型水位传感器的反馈下，控制电路确定装置浮出水面之后，控制所有伸缩支撑杆处于伸展状态，且滚轮由内向外转动，使得装置沿井壁向井口移动。

[0065] 可选的，控制舱外壳上设有声光报警装置；声光报警装置与控制电路相连接。在确定地下水体自动采集装置悬浮于水面的情况下，控制电路控制还发送报警指令至声光报警装置；声光报警装置用于根据报警指令进行声光报警，以提醒现场工作人员。

[0066] 在一个可选的实施方式中，采集瓶体的外壁上设置管道式液位传感器。

[0067] 管道式液位传感器与控制电路相连接，用于在确定采集瓶体内存在水质样本的情况下，发送感应指令至控制电路，以使控制电路确定水样采集开始。

[0068] 如果未设置管道式液位传感器，那么工作人员无法确定活塞抽水器是否顺利抽取到地下水样，只能默认正常采集，无法保证采样水量。本发明实施例在采集瓶体的外壁上设置管道式液位传感器，当液位传感器确定采集瓶体内存在水质样本时，即可将感应指令发送至控制电路，以使其准确地确定水样采集开始，当滚轮无法继续转动或者经过预设采样时长之后，即可认定水样采集完成。

[0069] 在一个可选的实施方式中，传感器舱内还设置多参数水质传感器，多参数水质传感器为组合式的电极，可以监测水位、温度、pH值、溶解氧、氧化还原电位、电导率及浊度等地下水常规参数。温度传感器不仅可测量水温，并且可以对水质参数的测量结果进行温度补偿校正，数据更加精确。通过设置多参数水质传感器，可使得地下水环境自动采集装置具备水质检测功能。

[0070] 水质检测可以在地下水体自动采集装置定位于所述预设深度之后，对地下水体进行采样之前执行，当控制电路接收到水样检测结果之后，再控制活塞抽水器的活塞拉起。

[0071] 本发明实施例中，传感器舱为多孔或多缝隙结构，一方面可使得地下水体顺利进入舱内，另一方面可避免水中异物等杂质的碰撞及影响，起到保护舱内传感器的作用。

[0072] 在一个可选的实施方式中，控制舱包括：电池舱和电路舱；电池舱的内部放置电池，电路舱的内部放置控制电路。

[0073] 本发明实施例不使用外部电源进行供电，仅利用内置电池即可为地下水体自动采集装置的正常运转提供电力供应，因此，为了便于用户更换电池，以及避免更换电池时误损坏控制电路，本发明实施例设计独立的电池舱和电路舱。本发明实施例中各个单元/舱之间的连接，可通过螺纹连接，也可通过防水胶进行粘合。

[0074] 在一个可选的实施方式中，控制电路至少包括：微处理器、通讯模块、采样控制模块、信号调理模块、时钟电路、爬行控制模块和存储模块。

[0075] 微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界部件和逻辑部件交换信息等操作，是整个电路的核心运算控制部分；通讯模块可以无线连接上位机（例如，手机等通讯终端）进行参数命令设置及数据回收等功能；采样控制模块可设定装置在水下预设深度进行采样动作，将地下水抽入采集瓶体；信号调理模块能够将传感器测量到的地下水的数据信号通过放大、滤波等操作转换的处理，生成系统可以识别的标准的数字信号。

[0076] 时钟电路是整套设备的时钟基准，产生单片机工作所需要的时钟信号,唯一的时钟信号控制下的时序可以保证单片机各部件的同步工作，系统任何工作都按时间顺序进行；爬行控制模块可以让所有滚轮，实现正向、反向的转动，从而完成装置在井管内的上下移动；存储模块可以将监测到的地下水水质参数进行保存。

[0077] 综上所述，本发明实施例提供的地下水环境自动采集装置摆脱了线缆、导管及外界电源的限制，减轻了仪器设备的体积和重量，携带方便，避免绕线放线的额外工作，大大提高了工作效率。直接将整套置入地下水监测井口，即可实现预设深度地下水的自动采集、水质常规指标的测量和自动回收，提高了整套装置工作的便携性、高效性及智能化。并且，不使用采样泵抽水的方式采集地下水，使得整个工作过程中没有了噪音干扰。

[0078] 实施例二

[0079] 本发明实施例还提供了一种地下水环境自动采集系统，该地下水环境自动采集系统包括上述实施例一所提供的地下水体自动采集装置，还包括：上位机。

[0080] 上位机与地下水体自动采集装置相连接，用于发送控制指令至地下水体自动采集装置；其中，控制指令中包含预设深度。

[0081] 地下水体自动采集装置用于基于控制指令对地下水环境的水质进行自动采集。

[0082] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

[0083] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0084] 此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

[0085] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0086] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。