本實(shí)用新型屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雨量控制的徑流樣品定時(shí)采樣器。

背景技術(shù)：

降雨過后，在蔬菜地形成的徑流會(huì)帶走土壤中的部分氮磷等元素，匯集到河流后造成水污染。因而，我們必須要弄清楚菜地的施肥情況以及暴雨過程對徑流水質(zhì)的影響。當(dāng)前市場上，涉及到這種菜地徑流樣采集的裝置也在不斷發(fā)展，如申請?zhí)枮?01110254031.6，名稱為用于徑流水的順序采樣器，公開號(hào)為102419270A的專利，可根據(jù)用戶預(yù)定的時(shí)間間隔借助控制器控制電致動(dòng)器單元的操作時(shí)間自動(dòng)且簡單地收集相對于時(shí)間分割的徑流水樣品，降雨后，雨水感應(yīng)器感應(yīng)到雨水便開始樣品的采集，其實(shí)對于采集徑流水樣的話，并不是一下雨就開始采集水樣，而是要等土壤濕潤并飽和后形成徑流才能開始采集；申請?zhí)枮?01010101367.4，名稱為一種城市降雨徑流自動(dòng)采樣器，公開號(hào)為101762409A的專利中，雨水收集到集水漏斗作為之后要采集的徑流水樣對于菜地徑流來說顯然不適合，其并未與地表接觸形成徑流；申請?zhí)枮?01510007735.1，名稱為一種輪式地表徑流采樣裝置，公開號(hào)為104596800A的專利，提出一種輪式地表徑流采樣裝置，采用輪胎毛細(xì)現(xiàn)象以及轉(zhuǎn)動(dòng)離心力，結(jié)合導(dǎo)流器及數(shù)控收集器，有效地對極淺地表徑流進(jìn)行收集。這種輪式地表徑流采樣在菜地中不利于固定采樣，并且采樣時(shí)間段得不到很好地控制；申請?zhí)枮?01510502913.8，名稱為一種自動(dòng)雨水徑流收集器，公開號(hào)為105136519A的專利，降雨時(shí)雨滴降落在雨水傳感器的接受面板上時(shí)，電路控制模塊的單片機(jī)判斷為有足夠雨強(qiáng)的雨水滴落，來控制之后徑流水樣的采集，并且可以多點(diǎn)同時(shí)采樣，但是沒有分階段的連續(xù)采樣，不方便研究該菜地點(diǎn)位徑流水樣的時(shí)間變化情況；申請?zhí)枮?01310630924.5，名稱為一種降雨觸發(fā)式徑流自動(dòng)采樣器及其方法，公開號(hào)為103698159A的專利，通過降雨觸發(fā)裝置來控制整個(gè)采樣器啟動(dòng)，在降雨量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，PLC控制器可按事先設(shè)定步驟和時(shí)間間隔依次啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、水泵和蠕動(dòng)泵等采集不同時(shí)段、不同點(diǎn)位的徑流水樣品并分配至相應(yīng)的采樣瓶中保存，放在需要采樣的河道附近，暴雨期間能自動(dòng)完成在無人值守的情況下的徑流水樣采集工作，但是對于菜地等旱地上的徑流，暴雨期間雨時(shí)下時(shí)停，徑流的有無也會(huì)隨之改變，這種采樣方式過于依賴雨水感應(yīng)器，不能很好的處理這種情況，而且對于分時(shí)段來說前一段采樣管中的徑流樣會(huì)影響下一時(shí)間段的徑流水樣。

研究旱地徑流流失規(guī)律，需要分階段、間歇性定時(shí)采集初期雨水在菜地形成的徑流樣品及后期雨水在菜地形成的徑流樣品。人為采集的話工作量太大，過于繁瑣，上述的自動(dòng)徑流采樣器，均達(dá)不到本研究要求。故此開發(fā)一種分階段，間隙性，并且各時(shí)間段徑流樣互不影響的徑流自動(dòng)采樣裝置勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種基于雨量控制的徑流樣品定時(shí)采樣器。本實(shí)用新型所采用的具體技術(shù)方案如下:

包括第一雨水感應(yīng)器、集水槽、集水槽蓋、雨水擋片、液位控制孔、第二雨水感應(yīng)器、直流電機(jī)、蠕動(dòng)泵、液位感應(yīng)器、轉(zhuǎn)盤、步進(jìn)電機(jī)、電路控制單元、硅膠管和采樣器外殼，采樣器外殼頂部設(shè)有集水槽，集水槽頂部設(shè)有上表面呈排水坡度的集水槽蓋，集水槽側(cè)壁上開設(shè)有液位控制孔，集水槽蓋由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，且集水槽蓋的旋轉(zhuǎn)路徑上設(shè)有與電路控制單元相連的第一光電開關(guān)和第二光電開關(guān)，分別用于控制集水槽蓋的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；所述的第一雨水感應(yīng)器設(shè)置于采樣器外殼頂部無遮擋區(qū)域；所述的液位控制孔的出水口下方的集水槽側(cè)壁上斜靠有第二雨水感應(yīng)器；第二雨水感應(yīng)器頂部設(shè)置阻擋雨水直接落入第二雨水感應(yīng)器的雨水擋片；采樣器外殼內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上周向放置若干水樣收集容器，硅膠管一端的出液口置于采樣器外側(cè)作為徑流樣品入口，另一端穿過蠕動(dòng)泵后置于水樣收集容器轉(zhuǎn)動(dòng)路徑的正上方，硅膠管的出液口附近還固定有探測下方水樣收集容器中液位的液位感應(yīng)器；轉(zhuǎn)盤附近安裝用于檢測取樣管是否準(zhǔn)確位于硅膠管出液口下方的第三光電開關(guān)；高于取樣管底部一定高度處安裝第四光電開關(guān)，用于檢測取樣管中收集液高度是否接近該高度；轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)過程中，所述的水樣收集容器逐個(gè)切換至硅膠管的出液口下方；所述的第一雨水感應(yīng)器、集水槽、第二雨水感應(yīng)器、直流電機(jī)、蠕動(dòng)泵、液位感應(yīng)器、光電開關(guān)和步進(jìn)電機(jī)均與電路控制單元相連，進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

本實(shí)用新型基于雨量控制的徑流樣品定時(shí)采樣器主要通過兩個(gè)雨水感應(yīng)器、一個(gè)集水槽啟動(dòng)初期徑流收集裝置。產(chǎn)生徑流的時(shí)間與降雨發(fā)生時(shí)間并不一致。降雨發(fā)生時(shí)，雨水首先潤濕地表，土壤達(dá)到飽和含水率后，開始下滲和形成徑流，因此形成徑流所需時(shí)間與下雨時(shí)間是不一致的，其主要與降雨量以及土壤的干裂程度有關(guān)。比如一般流域中降雨量達(dá)3mm時(shí)菜地一般出現(xiàn)徑流。采樣器頂部雨水感應(yīng)器接受信號(hào)，打開雨水集水槽蓋，當(dāng)降雨量達(dá)3mm時(shí)(也可根據(jù)區(qū)域情況可以適當(dāng)調(diào)整)，集水槽中的雨水從旁側(cè)小孔流入第二個(gè)雨水感應(yīng)器，接收信號(hào)，蠕動(dòng)泵、液位感應(yīng)器、步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)盤開始工作。

電路控制單元是整個(gè)自動(dòng)連續(xù)分階段采樣的控制中心，由PLC及其它線路元件組成。儀器主要控制過程如下：

開始下雨時(shí)，第一雨水感應(yīng)器感應(yīng)到雨水，并向電路控制單元發(fā)出信號(hào)，電路控制單元處理后并向直流電機(jī)發(fā)出命令，使其控制集水槽蓋打開；集水槽收集雨水，等到雨水漫過液位控制孔后，雨水流向第二雨水感應(yīng)器，液位控制孔上面有一雨水擋片，避免雨水直接打進(jìn)孔中，第二雨水感應(yīng)器同樣給電路控制單元發(fā)出信號(hào)，電路控制單元處理后給蠕動(dòng)泵、液位感應(yīng)器和步進(jìn)電機(jī)各自一個(gè)啟動(dòng)命令并控制集水槽蓋復(fù)位；蠕動(dòng)泵、液位感應(yīng)器和步進(jìn)電機(jī)開始工作，集水槽蓋復(fù)位；取樣硅膠管便開始吸取菜地徑流中的水樣。

作為優(yōu)選，所述的水樣收集容器結(jié)構(gòu)為：在轉(zhuǎn)盤上方放置若干個(gè)呈環(huán)狀設(shè)置且交錯(cuò)排列的取樣槽和硅膠管滯留液槽，轉(zhuǎn)盤由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；每個(gè)取樣槽和硅膠管滯留液槽中均插有一條敞口的取樣管。

進(jìn)一步的，第一光電開關(guān)作為集水槽蓋的完全打開集水槽開口時(shí)的限位，第二光電開關(guān)作為集水槽蓋的完全關(guān)閉集水槽開口時(shí)的限位。

作為優(yōu)選，所述的電路控制單元中采用FX1N-24MT-001型PLC。

更進(jìn)一步的，所述的電路控制單元包括PLC、隔離開關(guān)(QS)、熔斷器(FU)、啟動(dòng)按鈕(SB1)、復(fù)位按鈕(SB2)、繼電器KA1、繼電器KA2、運(yùn)行指示燈、報(bào)警指示燈M、繼電器KA3、交流轉(zhuǎn)換器電源12V和交流轉(zhuǎn)換器電源24V；外部220V交流電源火線L端通過隔離開關(guān)(QS)和熔斷器(FU)后，分別與PLC的正極L端、交流轉(zhuǎn)換器電源12V的正極、交流轉(zhuǎn)換器電源24V的正極相連；外部220V交流電源零線N端通過隔離開關(guān)(QS)后分別與PLC的零線N端、交流轉(zhuǎn)換器電源12V的零線端、交流轉(zhuǎn)換器電源24V的零線端相連；交流轉(zhuǎn)換器電源12V的正極與第一雨水感應(yīng)器正極、第二雨水感應(yīng)器正極、直流電機(jī)M一端相連，交流轉(zhuǎn)換器電源12V的零線端與第一雨水感應(yīng)器負(fù)極、第二雨水感應(yīng)器負(fù)極、直流電機(jī)M另一端相連，直流電機(jī)電極兩端分別通過繼電器KA1、繼電器KA2連接于交流轉(zhuǎn)換器電源12V兩劑上構(gòu)成正反轉(zhuǎn)控制電路；交流轉(zhuǎn)換器電源24V的正極與第一光電開關(guān)、第二光電開關(guān)、第三光電開關(guān)、第四光電開關(guān)的正極相連，交流轉(zhuǎn)換器電源24V的零線端與第一光電開關(guān)、第二光電開關(guān)、第三光電開關(guān)、第四光電開關(guān)的負(fù)極相連；第一雨水感應(yīng)器、第二雨水感應(yīng)器、第一光電開關(guān)、第二光電開關(guān)、第三光電開關(guān)、第四光電開關(guān)、啟動(dòng)按鈕(SB1)、復(fù)位按鈕(SB2)信號(hào)輸出端分別與PLC輸入端口的X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7相連，另一端與PLC的COM端相連；PLC輸出端的電源24V分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DC+、PUL+、dir+端相連，PLC輸出端的COM端、Y0、Y3分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的DC-、PUL-、dir-相連，繼電器KA1、繼電器KA2、運(yùn)行指示燈、報(bào)警指示燈、蠕動(dòng)泵M、繼電器KA3一端分別與PLC的輸出端口Y1、Y2、Y4、Y5、Y7、Y8相連，另一端與PLC電源24V相連；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)相連。

作為優(yōu)選，所述的集水槽設(shè)有可控制開閉的集水槽排水孔。

本實(shí)用新型的雨水徑流自動(dòng)分階段連續(xù)定時(shí)采樣器，能實(shí)現(xiàn)降雨期間的自動(dòng)連續(xù)分階段采樣。電路控制單元設(shè)置階段性采樣時(shí)間，將樣品按時(shí)間序列自動(dòng)采集，便于研究徑流水質(zhì)的變化。另外，其能實(shí)現(xiàn)暴雨期間短時(shí)間內(nèi)多次降雨的徑流樣采集，通過設(shè)置儀器的自啟動(dòng)與關(guān)閉時(shí)間，聯(lián)合液位感應(yīng)器，自動(dòng)化程度高，程序自動(dòng)控制開啟與關(guān)閉，操作便捷，無需采樣人員冒雨采樣，只需將儀器放置好適宜地點(diǎn)，接好電源，放置好徑流水樣吸取管便可。本實(shí)用新型可以用于夜間暴雨時(shí)徑流的自動(dòng)采集，無需人員守候。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的雨水徑流自動(dòng)分階段連續(xù)定時(shí)采樣器正視圖；

圖2為本實(shí)用新型的雨水徑流自動(dòng)分階段連續(xù)定時(shí)采樣器的俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型的一種自動(dòng)程序控制流程圖；

圖4為集水槽蓋開、?？刂七^程示意圖；

圖5為集水槽蓋關(guān)、?？刂七^程示意圖；

圖6為PLC控制采樣過程示意圖。

圖中：第一雨水感應(yīng)器1(圖中示為雨感1)、、集水槽2、集水槽蓋3、集水槽排水孔4、雨水擋片5、液位控制孔6、第二雨水感應(yīng)器7(圖中示為雨感2)、感應(yīng)器活動(dòng)室8、支撐架9、蠕動(dòng)泵固定架10、直流電機(jī)11、蠕動(dòng)泵12、進(jìn)樣支架13、液位感應(yīng)器14、取樣槽15、轉(zhuǎn)盤16、轉(zhuǎn)盤支架17、步進(jìn)電機(jī)18、電路控制單元19、硅膠管20、硅膠管孔21、采樣器外殼22、硅膠管滯留液槽23、第一光電開關(guān)(圖中示為光電開關(guān)1)、第二光電開關(guān)(圖中示為光電開關(guān)2)、第三光電開關(guān)(圖中示為光電開關(guān)3)、第四光電開關(guān)(圖中示為光電開關(guān)4)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型做進(jìn)一步闡述，以便更好的理解本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的技術(shù)特征在沒有沖突的情況下，均可進(jìn)行相互組合。

如圖1和2所示，為一種基于雨量控制的徑流樣品定時(shí)采樣器，包括第一雨水感應(yīng)器1、集水槽2、集水槽蓋3、雨水擋片5、液位控制孔6、第二雨水感應(yīng)器7、直流電機(jī)11、蠕動(dòng)泵12、液位感應(yīng)器14、轉(zhuǎn)盤16、步進(jìn)電機(jī)18(包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)、電路控制單元19(包含PLC)、硅膠管20和采樣器外殼22。采樣器外殼22頂部設(shè)有集水槽2，集水槽2頂部設(shè)有上表面呈排水坡度的集水槽蓋3，集水槽2側(cè)壁上開設(shè)有液位控制孔6，集水槽蓋3由直流電機(jī)11驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，能夠完全覆蓋集水槽2開口，使雨水無法進(jìn)入集水槽2。采樣器外殼22內(nèi)通過支撐架9固定直流電機(jī)11，當(dāng)集水槽蓋3旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠完全打開集水槽2開口，接納雨水。且集水槽蓋3的旋轉(zhuǎn)路徑上設(shè)有與電路控制單元19相連的光電開關(guān)此處設(shè)置的光電開關(guān)，具體包括第一光電開關(guān)、第二光電開關(guān)，第一光電開關(guān)安裝與集水槽一側(cè)，作為集水槽蓋3的完全打開集水槽2開口時(shí)的限位，當(dāng)集水槽蓋3完全打開時(shí)，第一光電開關(guān)感應(yīng)到其接近，向PLC發(fā)送信號(hào)；第二光電開關(guān)安裝于另一側(cè)，作為集水槽蓋3的完全關(guān)閉集水槽2開口時(shí)的限位，當(dāng)集水槽蓋3完全關(guān)閉時(shí)，第二光電開關(guān)感應(yīng)到其接近，向PLC發(fā)送信號(hào)。由此控制集水槽蓋3的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。

第一雨水感應(yīng)器1設(shè)置于采樣器外殼22頂部無遮擋區(qū)域，以直接感應(yīng)是否發(fā)生降雨。液位控制孔6的出水口下方的集水槽2側(cè)壁上斜靠有第二雨水感應(yīng)器7；第二雨水感應(yīng)器7頂部設(shè)置彎折狀的雨水擋片5，形成一個(gè)感應(yīng)器活動(dòng)室8，避免雨水直接打到第二雨水感應(yīng)器7中。液位控制孔6高度與啟動(dòng)采樣器開始采集徑流樣品的降雨高度一致。集水槽2設(shè)有可控制開閉的集水槽排水孔4，當(dāng)一次采樣完畢后，可以打開集水槽排水孔4，排出集水槽2中的雨水。

采樣器外殼22內(nèi)設(shè)有由步進(jìn)電機(jī)18驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤16，轉(zhuǎn)盤16由轉(zhuǎn)盤支架17進(jìn)行支撐。轉(zhuǎn)盤16上方放置個(gè)呈環(huán)狀設(shè)置的槽孔，槽孔分為兩類，分別為取樣槽15和硅膠管滯留液槽23，兩者交錯(cuò)排列布置。取樣槽15下一順位為硅膠管滯留液槽23，硅膠管滯留液槽23的下一順位又為取樣槽15。取樣槽15和硅膠管滯留液槽23中均插有取樣管。采樣器外殼22頂部通過進(jìn)樣支架13固定有硅膠管20，硅膠管20的出液口位于取樣管圍繞形成的環(huán)形線上方，硅膠管20的另一端穿過設(shè)置于采樣器外殼22底部的硅膠管孔21后，置于待采集水樣處，比如菜地的出水口。轉(zhuǎn)盤16附近還設(shè)有第三光電開關(guān)和第四光電開關(guān)(包括光釬放大器)。第三光電開關(guān)安裝于硅膠管出液口下方靠近轉(zhuǎn)盤處，用于檢測取樣管是否準(zhǔn)確位于硅膠管20出液口下方。第四光電開關(guān)安裝高度位于取樣管一定高度處，用于檢測當(dāng)前正在采集樣品的取樣管中收集液是否達(dá)到預(yù)設(shè)高度。硅膠管20附近還固定有用于探測硅膠管20出液口下方取樣管中液位的液位感應(yīng)器14。硅膠管20由蠕動(dòng)泵12提供抽水動(dòng)力，而蠕動(dòng)泵12通過蠕動(dòng)泵12固定架10固定于外殼頂部。轉(zhuǎn)盤16旋轉(zhuǎn)過程中，所述的取樣管逐個(gè)切換至硅膠管20的出液口下方。為了進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，第一雨水感應(yīng)器1、集水槽2、第二雨水感應(yīng)器7、直流電機(jī)11、蠕動(dòng)泵12、液位感應(yīng)器14和步進(jìn)電機(jī)18均與電路控制單元19中的PLC相連。

上述電路控制單元19可根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。本實(shí)施例中所采用的電路控制單元19包括PLC、隔離開關(guān)(QS)、熔斷器(FU)、啟動(dòng)按鈕(SB1)、復(fù)位按鈕(SB2)、繼電器KA1、繼電器KA2、運(yùn)行指示燈、報(bào)警指示燈M、繼電器KA3、交流轉(zhuǎn)換器電源12V和交流轉(zhuǎn)換器電源24V；外部220V交流電源火線L端通過隔離開關(guān)(QS)和熔斷器(FU)后，分別與PLC的正極L端、交流轉(zhuǎn)換器電源12V的正極、交流轉(zhuǎn)換器電源24V的正極相連；外部220V交流電源零線N端通過隔離開關(guān)(QS)后分別與PLC的零線N端、交流轉(zhuǎn)換器電源12V的零線端、交流轉(zhuǎn)換器電源24V的零線端相連；交流轉(zhuǎn)換器電源12V的正極與第一雨水感應(yīng)器1正極、第二雨水感應(yīng)器7正極、直流電機(jī)11M一端相連，交流轉(zhuǎn)換器電源12V的零線端與第一雨水感應(yīng)器1負(fù)極、第二雨水感應(yīng)器7負(fù)極、直流電機(jī)11另一端相連，直流電機(jī)11電極兩端分別通過繼電器KA1、繼電器KA2連接于交流轉(zhuǎn)換器電源12V兩劑上構(gòu)成正反轉(zhuǎn)控制電路；交流轉(zhuǎn)換器電源24V的正極與第一光電開關(guān)、第二光電開關(guān)、第三光電開關(guān)、第四光電開關(guān)的正極相連，交流轉(zhuǎn)換器電源24V的零線端與第一光電開關(guān)、第二光電開關(guān)、第三光電開關(guān)、第四光電開關(guān)的負(fù)極相連；第一雨水感應(yīng)器1、第二雨水感應(yīng)器7、第一光電開關(guān)、第二光電開關(guān)、第三光電開關(guān)、第四光電開關(guān)、啟動(dòng)按鈕(SB1)、復(fù)位按鈕(SB2)信號(hào)輸出端分別與PLC輸入端口的X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7相連，另一端與PLC的COM端相連；PLC輸出端的電源24V分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DC+、PUL+、dir+端相連，PLC輸出端的COM端、Y0、Y3分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的DC-、PUL-、dir-相連，繼電器KA1、繼電器KA2、運(yùn)行指示燈、報(bào)警指示燈、蠕動(dòng)泵12M、繼電器KA3一端分別與PLC的輸出端口Y1、Y2、Y4、Y5、Y7、Y8相連，另一端與PLC電源24V相連；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)18相連。該電路中，集水槽蓋開、停控制過程如圖4所示，集水槽蓋關(guān)、?？刂七^程如圖5所示，PLC控制采樣過程如圖6所示。

上述電路中，各元件具體型號(hào)為：PLC采用FX1N-24MT-001型PLC、步進(jìn)電機(jī)采用24V57步進(jìn)電機(jī)和4A/32細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，光電開關(guān)采用6-36VDC漫反射型紅外光電接近傳感器(光電開關(guān)1、2、3)和光纖傳感器光電開關(guān)4，雨水感應(yīng)器采用12V雨水傳感器模塊，每個(gè)模塊中各包含一只常開繼電器的雨感，直流電機(jī)采用12V直流減速電機(jī)M，交流轉(zhuǎn)換器電源24V采用220V轉(zhuǎn)24V交流轉(zhuǎn)換器電源，交流轉(zhuǎn)換器電源12V采用220V轉(zhuǎn)12V交流轉(zhuǎn)換器電源，蠕動(dòng)泵采用24V蠕動(dòng)泵。

基于上述采樣器設(shè)計(jì)了一種菜地雨水徑流自動(dòng)分階段連續(xù)定時(shí)采樣方法，具體步驟為：采樣前，確認(rèn)液位控制孔距離集水槽2底部的垂直高度與采樣區(qū)域產(chǎn)生徑流的降雨高度一致，例如本實(shí)施例中其高度為3mm。先用電腦連接電路控制單元中的PLC，設(shè)置蠕動(dòng)泵流速，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速及液位感應(yīng)器高度，本例中設(shè)置蠕動(dòng)泵流速為110ml/h，第四光電開關(guān)感應(yīng)的采樣管中最高液位高度為11cm，設(shè)置好后將菜地雨水徑流自動(dòng)連續(xù)定時(shí)采樣器放置于需要采集徑流樣的地點(diǎn)，接通好電源(交流220V)，將取樣硅膠管20的進(jìn)水口放置于菜地低洼處，便于采集徑流水樣。

閉合隔離開關(guān)(QS)，啟動(dòng)啟動(dòng)按鈕(SB1)，使裝置開始運(yùn)行；首先利用第一雨水感應(yīng)器1感應(yīng)降雨，當(dāng)感應(yīng)到降雨發(fā)生時(shí)，向電路控制單元19發(fā)出信號(hào)，由電路控制單元向直流電機(jī)11發(fā)出指令以控制集水槽臺(tái)蓋3旋轉(zhuǎn)，并完全打開集水槽開口；利用集水槽2收集雨水，雨水漫過液位控制孔6后，流向第二雨水感應(yīng)器7；雨水感應(yīng)器7感應(yīng)到溢流出的雨水后，向電路控制單元19發(fā)出信號(hào)，由電路控制單元19控制集水槽蓋3復(fù)位至完全關(guān)閉集水槽開口；同時(shí)，電路控制單元19啟動(dòng)蠕動(dòng)泵12、液位感應(yīng)器14和步進(jìn)電機(jī)18開始工作，轉(zhuǎn)盤16轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置使硅膠管滯留液槽23位于硅膠管20出液口下方，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵12，硅膠管20開始吸取菜地徑流中的水樣并將其注入出液口下方的取樣管中，此時(shí)，由于原先硅膠管20中還存在上一次采樣過程的殘留液，因此其目的是排出硅膠管20中殘留的水樣；一定時(shí)間后再次啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)18，使轉(zhuǎn)盤16轉(zhuǎn)動(dòng)，切換下一順位的取樣槽15至硅膠管20出液口下方，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵12進(jìn)行注液，注液過程中第四光電開關(guān)檢測到取樣管中收集液位高度，達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，停止注液；并在一定時(shí)間(本實(shí)施例中為30min)后，再次轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤16，切換下一順位的硅膠管滯留液槽23位于硅膠管20出液口下方，再次啟動(dòng)蠕動(dòng)泵12，排出硅膠管20中殘留的水樣；然后再次切換下一順位的取樣槽15至硅膠管20出液口下方，采集水樣；不斷重復(fù)上述步驟，直至轉(zhuǎn)盤16轉(zhuǎn)動(dòng)完一圈或采樣器收到關(guān)閉命令，則停止各部件的工作，采樣器關(guān)閉。

如圖3所示，以20個(gè)50mL取樣管為例，蠕動(dòng)泵12設(shè)置好取樣硅膠管20流速，步進(jìn)電機(jī)18由電路控制單元19控制，每次驅(qū)動(dòng)時(shí)使轉(zhuǎn)盤16定時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)18°角；轉(zhuǎn)盤上單數(shù)位，即1,3,5,7,9,11,13,15,17,19號(hào)位為取樣硅膠管20滯留液槽，雙數(shù)位2,4,6,8,10,12,14,16,18,20號(hào)位為取樣槽；取樣硅膠管開始吸取徑流中水樣至1號(hào)位，10s后采好第一個(gè)水樣，轉(zhuǎn)至2號(hào)位，30min后先將前一次采樣留下的滯留液排到滯留液槽再轉(zhuǎn)至3號(hào)位，然后開始下一個(gè)樣品的采集，以此類推。

另外，采樣過程中，如果集水槽蓋3的打開過程在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，即可正常開啟采樣器，運(yùn)行指示燈亮起，否則本次雨水感應(yīng)無效并通過報(bào)警指示燈報(bào)警，如要重啟裝置需啟動(dòng)復(fù)位按鈕。

另外，本實(shí)用新型的雨水徑流自動(dòng)分階段連續(xù)定時(shí)采樣器還考慮了短時(shí)間多次暴雨的徑流采集，通過設(shè)置采樣間隔時(shí)間、自啟動(dòng)與關(guān)閉時(shí)間、聯(lián)合液位感應(yīng)器控制實(shí)現(xiàn)了暴雨期間短時(shí)間內(nèi)多次降雨的采樣。主要過程如下：

液位感應(yīng)器14由電路控制單元19設(shè)置好感應(yīng)高度11cm，并且設(shè)置好采樣間隔時(shí)間與自啟動(dòng)與關(guān)閉時(shí)間30min。如果中途雨停了，徑流消失，取樣的硅膠管18中將抽取不到水樣，既在向取樣管中注液的過程中，取樣管中液位不再上升。若第四光電開關(guān)感應(yīng)到管內(nèi)水樣尚未達(dá)到11cm，且液位感應(yīng)器14感應(yīng)到取樣管中液位不再上升，則向電路控制單元19發(fā)送命令，終止采樣，儀器休眠。過30分鐘后可再自動(dòng)啟動(dòng)采樣，檢測液位有無升高，液位升高即中途再次下雨產(chǎn)生徑流，切換至下一順位的硅膠管滯留液槽23，排出滯留液，再切換至下一順位的取樣槽15進(jìn)行采樣。反之若沒有升高，表明中途沒有下雨，繼續(xù)每隔30分鐘自啟動(dòng)一次。不斷進(jìn)行上述循環(huán)，直到采集好20號(hào)位徑流樣整個(gè)儀器關(guān)閉或者等到人工關(guān)閉。一次采樣過后，排掉或收集好集水槽2的雨水，換上新的收集管，擦拭好兩個(gè)雨水感應(yīng)器及第二雨水感應(yīng)器所在的活動(dòng)室，便可用于下次采樣。

上述實(shí)施例僅用于解釋說明本實(shí)用新型要求保護(hù)的內(nèi)容，但并不是用于限制本實(shí)用新型的要求保護(hù)的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型精神內(nèi)所做的改進(jìn)和替換，均屬于保護(hù)范圍內(nèi)。