一种卫星同步表层柱状水样自动采集系统及采样装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种卫星同步表层柱状水样自动采集系统及采样装置，属于自动水样采集技术领域。
【背景技术】
[0002]在卫星水色遥感反演领域，为了反演建模需要和反演模型验证的需要，需要采集研究区域的水体样品。针对卫星水色遥感的采样需要满足四个基本要求:
时间上，要保证同步性，卫星图像与采样时间间隔内地物不能有显著的变化。水体水质指标，尤其是浮游生物变化速度很快，有时十几分钟内分布浓度就会有显著的变化。因此，一般要求在卫星过境半小时内要采集到表层水样，才能保证卫星图像与现场样本的同步性。
[0003]地理位置上，采样点必须在卫星覆盖范围内，并且不能布置在岸边，以免形成混淆像元。
[0004]天气条件上，由于云对太阳波段的辐射有强烈的反射，因此，采样点上空不能有云，否则卫星得不到水面地物辐射信息。
[0005]采样深度上，考虑到太阳辐射在湖水等二类水体中衰减速度很快，卫星获得的光谱信息集中在水体表层，并且湖泊中常见的蓝藻等浮游生物通常日间在水体表面富集，因此，一般需要采集表层30厘米左右的水样。
[0006]由于局部区域云量变化较快，云量分布不均匀，天气预报无法满足遥感采样要求，因此，必须根据实时获取的卫星图像来决定采样范围，水体采样必须能长期值守，快速反应。
[0007]目前水体采样方式有两种，人工采样和自动采样。
[0008]人工采样从采样组织方式上分为走航和定点两种方式。走航方式只适合较小水体，对于大型湖泊，由于耗时漫长，不能满足卫星同步采样对时间的要求。若采用定点方式，则需要多人多船同步实施，组织工作复杂，自动化水平低，人力物力耗费巨大，难以做到常规实施。采样方法上，人工采样通常采用薄膜吸附或者网兜捞取浮游生物。薄膜吸附装置成本高，对电源要求高，维护量大，不适合野外长期部署。网兜捞取方式样品必须采集后立即保存到专用容器中，不适合自动化实现。这两类采样方法由于只采浮游生物不采水样，不能用于浮游生物分布定量分析。
[0009]自动采样反应速度快，从时间上能满足卫星遥感的要求，但是，目前的自动水质采样设备只能采集水面以下样本，无法得到表层水样。自动水样采集设备采用的水泵抽吸，容易破坏表层浮游生物的分布结构，影响实验室分析结果的可靠性。
[0010]考虑到卫星水色遥感的要求，卫星同步的表层水样采集系统需要同时满足以下特性:
1、根据卫星过境时间和云层分布情况确定采样时间发布采样指令，自动进行采样。
[0011]2、结构简单，动作可靠，对电源要求低，维护容易，可以野外长期值守。
[0012]3、成本低，可以多点安装。
[0013]4、能采集表层柱状水样，且不破坏水面浮游生物分布结构。
【发明内容】
[0014]目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种卫星同步表层柱状水样自动采集系统及采样装置。
[0015]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种卫星同步表层柱状水样自动采集系统，包括:后台控制装置、现场装置，所述后台控制装置包括:云检测模块、叠加分析模块、指令生成模块、短信收发模块，所述云检测模块接收DVB-S提供的实时气象卫星图像和卫星过境时间表，自动生成卫星过境时刻的云边界图；所述叠加分析模块接收基础资料库提供的采样点坐标和SIM卡号码，将采样点坐标和SIM卡号码与云边界图进行叠加分析，输出没有被云覆盖的采样点的SIM卡号码；所述指令生成模块接收基础资料库提供的实时水位数据，计算出微型电动卷扬机动作时长，结合收到的SIM卡号码生成动作指令；所述短信收发模块向指定的SIM卡号码发出采样指令短信；所述现场装置包括:控制装置、采样装置，所述控制装置包括:短信控制器、微型电动卷扬机，所述短信控制器接收采样指令短信驱动微型电动卷扬机，所述微型电动卷扬机驱动采样装置进行水样采集；所述采样装置包括采样器、吊放机构，所述采样器包括:内筒、夕卜筒、手柄、限位杆、主轴、发条弹簧、铰链、弹性薄膜，所述内筒顶部与主轴底部相连接，主轴穿过发条弹簧中心位置，主轴中部与发条弹簧中心末端相连接；所述外筒顶部设置有通孔，外筒顶部穿过主轴顶端，外筒套接在内筒外侧，外筒内壁与发条弹簧外侧末端相连接；所述主轴上部侧面设置有铰链，铰链另一端连接有手柄；所述手柄底面设置有卡口 ；所述限位杆下部与外筒外壁相连接，限位杆顶部设置有卡钩，与手柄卡口相卡合；所述弹性薄膜设置为管状结构，弹性薄膜一端套接在内筒开口的外壁，弹性薄膜另一端向外翻转180°套接在外筒开口的外壁；所述吊放机构包括:导轨、套筒、横杆、浮子、主绳、手柄挂绳、控制箱，所述导轨设置为两根，导轨底部固定于水面之下；所述套筒设置为两根，两根套筒均套接在导轨上，可沿导轨上下移动，两根套筒顶部之间设置有横杆，横杆可随套筒上下移动，两根套筒底部均设置有浮子，用于支撑套筒与横杆停止于水面之上；所述控制箱设置在导轨顶部之间，控制箱内设置有短信控制器、微型电动卷扬机，所述主绳一端与微型电动卷扬机相连接，主绳另一端与主轴顶部相连接；所述手柄挂绳一端与手柄末端相连接，手柄挂绳另一端与横杆相连接。
[0016]一种采样装置，包括:采样器、吊放机构，所述采样器包括:内筒、外筒、手柄、限位杆、主轴、发条弹簧、铰链、弹性薄膜，所述内筒顶部与主轴顶部相连接，主轴穿过发条弹簧中心位置，主轴中部与发条弹簧中心末端相连接；所述外筒顶部设置有通孔，外筒顶部穿过主轴顶端，外筒套接在内筒外侧，外筒内壁与发条弹簧外侧末端相连接；所述主轴上部侧面设置有铰链，铰链另一端连接有手柄；所述手柄底面设置有卡口 ；所述限位杆下部与外筒外壁相连接，限位杆顶部设置有卡钩，与手柄卡口相卡合；所述弹性薄膜设置为管状结构，弹性薄膜一端套接在内筒开口的外壁，弹性薄膜另一端向外翻转180°套接在外筒开口的外壁；所述吊放机构包括:导轨、套筒、横杆、浮子、主绳、手柄挂绳、控制箱，所述导轨设置为两根，导轨底部固定于水面之下；所述套筒设置为两根，两根套筒均套接在导轨上，可沿导轨上下移动，两根套筒顶部之间设置有横杆，横杆可随套筒上下移动，两根套筒底部均设置有浮子，用于支撑套筒与横杆停止于水面之上；所述控制箱设置在导轨顶部之间，控制箱内设置有微型电动卷扬机，所述主绳一端与微型电动卷扬机相连接，主绳另一端与主轴顶部相连接；所述手柄挂绳一端与手柄末端相连接，手柄挂绳另一端与横杆相连接。
[0017]作为优选方案，一种采样装置，还包括内筒排气孔，所述内筒排气孔设置在内筒上部侧壁上，用于防止内筒正压，使采样水方便进入内筒。
[0018]作为优选方案，一种采样装置，还包括外筒排水孔，所述外筒排水孔设置在外筒下部侧壁上，用于将外筒与内筒之间的余水流出。
[0019]作为优选方案，一种采样装置，还包括绳环，所述绳环设置在横杆中部，所述主绳穿过绳环与主轴顶部相连接，用于防止采样器随主绳摆动。
[0020]一种采样器，包括:内筒、外筒、手柄、限位杆、主轴、发条弹簧、铰链、弹性薄膜，所述内筒顶部与主轴底部相连接，主轴穿过发条弹簧中心位置，主轴中部与发条弹簧中心末端相连接；所述外筒顶部设置有通孔，外筒顶部穿过主轴顶端，外筒套接在内筒外侧，外筒内壁与发条弹簧外侧末端相连接；所述主轴上部侧面设置有铰链，铰链另一端连接有手柄，手柄可沿铰链上下转动；所述手柄底面设置有卡口 ；所述限位杆下部与外筒外壁相连接，限位杆顶部设置有卡钩，与手柄卡口相卡合固定；所述弹性薄膜设置为管状结构，弹性薄膜一端套接在内筒开口的外壁，弹性薄膜另一端向外翻转180°套接在外筒开口的外壁。
[0021]作为优选方案，一种采样器，还包括内筒排气孔，所述内筒排气孔设置在内筒上部侧壁上，用于防止内筒正压，使采样水方便进入内筒。
[0022]作为优选方案，一种采样器，还包括外筒排水孔，所述外筒排水孔设置在外筒下部侧壁上，用于将外筒与内筒之间的余水流出。
[0023]有益效果:本发明提供的一种卫星同步表层柱状水样自动采集系统及采样装置，通过分析卫星过境时间和实时卫星图像，能根据卫星云层分布情况发出采样指令，实现自动化采样。采样装置采用自上而下竖直采样方式，能采集表层柱状水样，且不破坏水面浮游生物分布结构。采样器本体结构简单，运动部件少，没有精密元件，采用弹性薄膜扭转方式密封，成本低，动作可靠，容易维护，适合野外长期值守和多点安装部署。采样器采样之前悬吊在水面之上，避免湖水对采样器的污染，也避免了采样器对水体表层浮游生物分布的干扰，提高了样本的可信度。
【附图说明】
[0024]图1为卫星同步表层柱状水样自动采集系统的结构示意图；
图2为现场装置结构示意图；
图3为采样器结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0026]如图1所示，一种卫星同步表层柱状水样自动采集系统，包括:后台控制装置
1、现场装置2，后台控制装置I包括:云检测模块11、叠加分析模块12、指令生成模块13、短信收发模块14，所述云检测模块11接收DVB-S15 (DVB-S全称:Digital VideoBroadcasting-Satellite数字卫星广播系统,遥感卫星地面接收站使用该系统从卫星接收遥感图像。)提供的实时气象卫星图像和卫星过境时间表，自动生成卫星过境时刻的云边界图；所述叠加分析模块12接收基础资料库16提供的采样点坐标和SIM卡号码，将采样点坐标和SIM卡号码与云边界图进行叠加分析，输出没有被云覆盖的采样点的SIM卡号码；所述指令生成模块13接收基础资料库16提供的实时水位数据，计算出微型电动卷扬机212动作时长，结合收到的SIM卡号码生成动作指令；所述短信收发模块14向指定的SIM卡号码