一种海洋大气环境因素近地面立体化观测装置及观测方法

摘要

本发明提供了一种海洋大气环境因素近地面立体化观测装置及观测方法，观测装置包括设置在钢丝绳上的样品架，且能够调节样品架在钢丝绳上的位置并将样品架固定在钢丝绳上；还包括在立柱顶部设置第一滑轮组；位于立柱两侧的地面设置有第二滑轮组和第三滑轮组，钢丝绳同时配合在第一滑轮组、第二滑轮组和第三滑轮组的滑轮上并构成能够顺着滑轮移动的闭环结构。观测方法步骤包括：确定采样高度；在样品架上安装采样设施；控制钢丝绳上升，将采样设施运送至预设高度；控制钢丝绳下降，回收采样设施；获取采样数据。本发明提供的观测装置结构简单，设施成本低，以极其简单、巧妙的构思实现了将环境因素采样设施送至不同高度并开展立体化观测。

说明书

技术领域

本发明属于环境试验技术领域，尤其涉及一种海洋大气环境因素近地面立体化观测装置及观测（使用）方法。

背景技术

受地面建筑、植被等影响，海洋大气环境因素在不同高度的分布可能存在较大差异，例如沿海风电塔架在不同高度下观测得到的盐雾浓度相差高达数倍，塔架结构在不同高度的腐蚀程度也存在较大差异。海洋大气环境因素与内陆相比，在空间范围、量值水平等方面存在极大差别，具有温度高、湿度大、太阳辐射强、盐雾浓度大等突出特点，气候条件十分恶劣。在热带海洋环境下使用的产品、设备受自然环境因素的长期作用也比内陆易发生腐蚀、故障和失效。因此，开展海洋大气环境因素近地面立体化观测，准确地掌握海洋大气环境因素在时空范围的量值水平，保障产品以及设备的正常工作尤为必要。

目前，海洋大气环境因素的观测主要是采用单一的环境因素观测设备进行地面环境因素包括温度、湿度、太阳辐射、盐雾等采集，基本上不涉及环境因素在空间高度上分布情况的实时监测。只在地面开展环境因素观测不便于分析不同空间高度环境因素的变化情况，所以，有必要开发一种可用于海洋大气环境因素近地面立体化观测的装置及观测方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种海洋大气环境因素近地面立体化观测装置及观测（使用）方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种海洋大气环境因素近地面立体化观测装置，包括样品架，其特征在于：样品架设置在钢丝绳上，且能够调节样品架在钢丝绳上的位置并将样品架固定在钢丝绳上；所述观测装置还包括立柱，在立柱顶部设置第一滑轮组；在位于立柱两侧的地面设置有第二滑轮组和第三滑轮组，钢丝绳同时配合在第一滑轮组、第二滑轮组和第三滑轮组的滑轮上并构成能够顺着滑轮移动的闭环结构。

为降低操作难度，在第二滑轮组与第三滑轮组之间设置有用于带动钢丝绳移动的驱动机构。

为提高观测装置的稳定性，以立柱轴线为对称线，第二滑轮组与第三滑轮组对称布置，以使所述闭环结构整体构成等腰三角形闭环结构。

作为本发明的另一优选方案，第三滑轮组靠近立柱底部，驱动机构位于第二滑轮组与立柱之间，第一滑轮组顶部至少设置两个滑轮，以使所述闭环结构整体构成直角三角形闭环结构。采用这样地结构，便于在第三滑轮组上方的钢丝绳上加装工具箱，便于将检修工具提升至任意高度使用。

为进一步降低采样设施观测的操作难度，样品架包括活动套设在钢丝绳上的板体，板体下端连接横梁，横梁上设置有锁紧件，当锁紧件解锁后样品架能够顺着钢丝绳移动，当锁紧件锁紧时，样品架被固定在钢丝绳上。

为进一步提高观测装置的稳定性，钢丝绳并排设置有两组。

进一步地，在立柱上设置有爬梯，在样品架上设置有挡雨板。

基于前述海洋大气环境因素近地面立体化观测装置的观测方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1，确定采样高度、时间，准备采样设施；

步骤2，在样品架上安装采样设施；

步骤3，控制钢丝绳上升，将采样设施运送至预设高度；

步骤4，控制钢丝绳下降，回收采样设施；

步骤5，获取采样数据。

作为本发明的优选方案，步骤2中，采样设施挂载在横梁上，或者采样设施固定在板体上。

为方便在不同高度对多采样设施同时实施环境因素观测，步骤3具体包括：先将第一个样品架固定在钢丝绳上，启动驱动机构使第一个样品架上升，当第一个样品架上升一个采样间隔高度时暂停驱动机构；随后，将第二个样品架固定在钢丝绳上，再次启动驱动机构使第二个样品架上升，当第二个样品架上升一个采样间隔高度时暂停驱动机构……以此类推，直到最后一个样品架上升至预设位置后关闭驱动机构。

有益效果：本发明提供的观测装置结构简单，设施成本低，以极其简单、巧妙的构思实现了将环境因素采样设施送至不同高度并开展立体化观测；本发明提供的观测装置操作难度小，采样成本低，观测过程中无需采用吊车或者大型机械设备（机械台班），且一个人就能轻松、快速地完成相关试验；采用本发明提供的观测装置实施海洋大气环境因素观测，可通过挂载不同高度的样品架进行多种环境因素同时观测，实现同种环境因素在不同空间高度的分布规律分析，操作方式简便，操作难度小，可为不同空间高度使用的设备及产品腐蚀、老化分析提供数据支撑。

附图说明

图1为实施例1中海洋大气环境因素近地面立体化观测装置示意图；

图2为实施例1中观测装置的样品架安装状态示意图；

图3为实施例2中海洋大气环境因素近地面立体化观测装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明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部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1所示，一种海洋大气环境因素近地面立体化观测装置，包括三个样品架，分别是第一个样品架11、第二个样品架12、第三个样品架13；每个样品架设置在钢丝绳2上，且能够调节样品架在钢丝绳2上的位置并将样品架固定在钢丝绳2上；所述观测装置还包括立柱6，在立柱6顶部设置第一滑轮组7；在位于立柱6两侧的地面设置有第二滑轮组3和第三滑轮组4，钢丝绳2同时配合在第一滑轮组7、第二滑轮组3和第三滑轮组4的滑轮上并构成能够顺着滑轮移动的闭环结构。更具体地，每个滑轮组配置两个滑轮，以立柱6轴线为对称线，第二滑轮组3与第三滑轮组4对称布置，以使所述闭环结构整体构成等腰三角形闭环结构。

本实施例中，在第二滑轮组3与第三滑轮组4之间设置有用于带动钢丝绳2移动的驱动机构5，驱动机构5包括三相电机、控制器和正反转开关，并为其设置挡雨棚，以防电机进水遭到损坏，三相电机自带刹车，通过正反转开关控制三相电机正反转。驱动机构5工作时，驱动机构5的三相电机工作带动滑轮转动，滑轮传递动力使得钢丝绳2向上或向下移动。

本实施例中，参照图2所示，每个样品架包括活动套设在钢丝绳2上的板体25，板体25下端连接横梁24，横梁24上设置有锁紧件23，当锁紧件23解锁后样品架能够顺着钢丝绳2移动，当锁紧件23锁紧时，样品架被固定在钢丝绳2上。锁紧件23采用两块夹装在钢丝绳2上的板23，两块板23通过螺栓26连接在一起，当螺栓26紧固后钢丝绳2被夹固在两块板23之间，当螺栓26松开后钢丝绳2能够在两块板23之间活动。

本实施例中，钢丝绳2并排设置有两组，分别是钢丝绳21和钢丝绳22；在立柱6上设置有爬梯，在样品架上设置有挡雨板，以防雨水干扰采样精度，甚至损坏整套装置。

在一具体应用方式中，立柱6固定在底座上，底座由面板和预埋件构成，面板与预埋件通过焊接构成整体，面板上预留有20个螺接孔位，预埋件由钢筋弯制成笼状，预埋件预先埋入地下至少2.5m，再浇入混凝土，构成观测装置地基。立柱采用不锈钢管材制得多段结构拼接而成，相邻阶段采用螺栓连接，立柱从下往上壁厚逐渐变小，立柱顶端封口处理，以防灌水，根据观测高度要求可增减立柱螺接的数量。

考虑样品架的耐腐蚀性，组建样品架选用的钢材均为316L不锈钢。

基于本实施例中海洋大气环境因素近地面立体化观测装置的观测方法，步骤如下：

步骤1，确定采样高度分别为1.5m、18m，此种情况下只需要使用两套样品架，采样时间均为30min，准备氯离子采样用的纱布挂片，挂片上方开有孔，用于挂片固定，纱布挂片平行样不少于3片；

步骤2，将采样设施（纱布挂片）挂在样品架下部的横梁24上；

步骤3，先将第一个样品架11固定在钢丝绳2上，启动驱动机构5使第一个样品架上升，当第一个样品架11上升一个采样间隔高度时暂停驱动机构5，即第一个样品架11升至16.5m高度时暂停驱动机构5；随后，将第二个样品架13固定在钢丝绳2上，再次启动驱动机构5使第二个样品架12上升，当第二个样品架12上升一个采样间隔高度时暂停驱动机构5，即第二个样品架12上升至1.5m高度时暂停驱动机构5；

步骤4，采样30min后进行纱布挂片回收，反向拨动驱动机构5的正反转开关，钢丝绳2向下移动1.5m后到达取样点时暂停电机，取下纱布挂片；接着，卸下第二个样品架12或者将锁紧件23解锁，随后继续控制钢丝绳2向下移动16.5m,，第一个样品架11到达取样点时关闭电机，继续取下纱布挂片；

步骤5，获取采样数据，将不同高度纱布挂片采集的氯离子样品进行色谱分析，得到1.5m和18m处的氯离子浓度分别为0.25mg/m

同理，若确定的采样位置分别为三个不同的高度，则需要采用图中所示的第一个样品架11、第二个样品架12、第三个样品架13，步骤包括：

步骤1，确定采样高度、时间，准备采样设施，采样设施包括温湿度传感器、氯离子采集用纱布试片等，部分采样设施上预先制备可与样品架固定的孔洞；

步骤2，挂载采样设施，将采样设施固定在样品架下部的横24上；

步骤3，先将第一个样品架11固定在钢丝绳2上，启动驱动机构5使第一个样品架11上升，当第一个样品架11上升一个采样间隔高度时暂停驱动机构5；随后，将第二个样品架12固定在钢丝绳2上，再次启动驱动机构5使第二个样品架12上升，当第二个样品架12上升一个采样间隔高度时暂停驱动机构5；接着将第三个样品架13固定在钢丝绳2上，再次启动驱动机构5使第三个样品架13上升，当第三个样品架13上升一个采样间隔高度时暂停驱动机构5，此时三个样品架全部就位；

步骤4，回收采样设施，启动驱动机构5的正反转开关，控制样品架向下移动，每当单个样品架到达地面取样点时，暂停驱动机构5，取下采样设施，随后松开样品架的锁紧件23，以此类推，回收其余高度的采样设施；

步骤5，读取采样数据。

实施例2

一种海洋大气环境因素近地面立体化观测装置，参照实施例1并结合图3所示，其与实施例1的主要区别在于：第三滑轮组4靠近立柱6底部，驱动机构5位于第二滑轮组3与立柱6之间，第一滑轮组7顶部至少设置两个滑轮，以使所述闭环结构整体构成直角三角形闭环结构。采用本实施例中的观测装置，便于在第三滑轮组4上方的钢丝绳2上加装工具箱，便于将检修工具提升至任意高度使用，尤其方便长期使用过程中的检修操作，降低检修劳动强度。

本发明提供的观测装置结构简单，设施成本低，以极其简单、巧妙的构思实现了将环境因素采样设施送至不同高度并开展立体化观测；本发明提供的观测装置操作难度小，采样成本低，观测过程中无需采用吊车或者大型机械设备（机械台班），且一个人就能轻松、快速地完成相关操作；采用本发明提供的观测装置实施海洋大气环境因素观测，可通过挂载不同高度的样品架进行多种环境因素同时观测，实现同种环境因素在不同空间高度的分布规律分析，操作方式简便，操作难度小，可为不同空间高度使用的设备及产品腐蚀、老化分析提供数据支撑。