地下水无扰动取样器

table width="624" cellspacing="0" cellpadding="0" border="1" align="center"tbodytr style=" height:25px" class="firstRow"td style="border: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"成果名称/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: windowtext windowtext windowtext currentcolor border-style: solid solid solid none border-width: 1px 1px 1px medium border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " valign="bottom" width="491" height="25"p style="text-align:center line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family:宋体"地下水采样器/span/strong/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"单位名称/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="491" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"北京市水科学技术研究院/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"联系人/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="168" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"金桂琴/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="161" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"联系邮箱/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="162" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"156116588@qq.com/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"成果成熟度/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="491" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 √可以量产/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"合作方式/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="491" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"□技术转让 □技术入股 √合作开发 □其他/span/p/td/trtr style=" height:304px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="624" height="304"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"成果简介：/span/strong/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/83a0c3da-34fd-42d3-a181-2258f8b30000.jpg" title="16.jpg" style="width: 400px height: 301px " width="400" vspace="0" hspace="0" height="301" border="0"//pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"本设备历经近十年的技术攻关和持续研发，突破了输水管线和电缆线缠绕技术瓶颈，研发了地下水取样和地下水水位同步测量技术，开发了人工控制模块，设计集成运输构架，解决了取样器容易前翻问题，实现了全自动、自定深、大样量、全地形的地下水样品采集和地下水水位监测。目前，已研制出第四代产品。/span/pp style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"主要技术指标：/span/strong/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/c69e93ab-6d0b-44d6-981b-e76dd26bf7ca.jpg" title="002.jpg"//pp style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"技术特点：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"本设备采用模块化设计，高度集成各系统功能。包括结构支架系统、控制和操作系统、电力传导系统、机械传动系统、绕线（管）系统、滑轮系统、提水系统、发电机等。通过外带小型发电机或附近的电源电力供给后，调节调速装置将电机的速度调至合适范围，把潜水泵送至指定液面。其后，潜水泵抽水经输水系统将水样输送至地面取样器中；同时，输水系统中的标尺和水位报警探头可以明确告知水泵所处位置，实现取样和水位监测同步。 /span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"1/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"、控制与操作系统：由电源总开关、电机调速器、水泵上升下降调节器、水泵开关、水位信号等组成。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"2/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"、电力传导系统：本设备运行是依靠发电机发电或外接电源作为动力。水泵的供电是通过电刷和摩擦板共同来完成，电机供电则通过电机开关控制直接供电。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"3/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"、机械传动系统：通过涡轮减速机控制速度，并传递给水管绕管器，绕管器中标为中轴，一端连接减速机，一端连接链条轮盘，链盘通过链条将动力传给电缆绕线器的一端链轮，从而带动绕线器盘动电缆。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"4/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"、缠绕系统：分为绕线系统和绕管系统，均由电机提供动力，缠绕系统主要是由轮盘和中轴组成，提过动力转动轮盘实现线管的缠绕，再通过定滑轮来实现线和管的上下运动，采用分线器解决线管缠绕问题。/span/p/td/trtr style=" height:75px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="624" height="75"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"应用前景：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"根据我国行政区划，县级及以上的行政区域达到3000多个，县级及以上的行政区域的水务、环保、国土等部门对地下水资源和地下水环境负有一定职责，存在对产品的需求。此外，国内的部分大专院校、科研机构等对地下水环境研究也存在采样设备需求。另据调查发现，目前国内还未发现同类设备。据此初步估算，国内每年需求量2000台左右，每台按7.5万元计，每年市场需求金额约1.5亿。/span/p/td/trtr style=" height:37px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="624" height="37"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"知识产权及项目获奖情况：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"本仪器获得实用性新型专利2项（多功能全自动地下水水样采集装置，ZL201620834516.0；便携式自动升降地下水动态采样器，ZL201020574275.3），外观设计专利1项（地下水取样机，ZL201730071804.5），荣获北京市科学技术委员会、北京市发展和改革委员会以及北京市经济和信息化委员会等6部门联合颁发的北京市新技术新产品（证书）1项。/span/p/td/tr/tbody/tablepbr//p

《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则》（HJ1019-2019）提出了地下水采样的几条具体操作要求。（1）洗井低速抽水。开始洗井（采样前洗井，并非成井洗井）时，以低流量抽水，速率应在100~500ml/min，洗井过程应实时测定地下水位，确保水位降幅＜10cm。（2）洗井过程中连续三次测定的水质稳定。记录抽水开始时间，同时洗井过程中每隔5分钟读取并记录pH、温度、电导率、溶解氧、氧化还原电位及浊度，连续三次采样达到以下要求（表1）即可结束洗井。检测指标稳定标准pH±0.1以内温度±0.5℃以内电导率±10%以内氧化还原电位±10mV以内，或在±10%以内溶解氧±0.3mg/L以内，或在±10%以内浊度≤10NTU，或在±10%以内（3）取样过程避免样品与空气接触。地下水洗井和采样都应避免对井内水体产生气提气曝等扰动，尤其是以VOC为分析目标的采样。各种对水体的扰动，都会引起溶解氧的变化和水中挥发性物质的散逸，导致样品分析结果不准确。因此，尽量避免取水全过程中水样与空气的接触。智能化地下水低速采样系统布设在采样井中，通过气囊泵采样、水质参数监控和智能化控制的系统，实现地下水自动化和定制化采样目标，完全符合HJ1019-2019的技术要求。现场布设完成后，即可实现自动化和标准化操作，大大提高了采样效率。主要原理智能化地下水低速采样系统，采用带有泄降控制单元的气囊泵，固定在地下水位以下，水体在水位压力的作用下自动充满气囊。地面智能控制器内的高压充气泵提供气源动力，对泵体内气囊进行挤压，将气囊中的水样提升至地面的水质智能检测单元，对pH、温度、电导率、氧化还原电位、溶解氧和浊度等6个参数进行实时监测。当6个参数的变化符合HJ1019-2019的技术要求时，水样自动流入样品收集器。采样过程中，地下水位的变化由泄降控制单元进行监控，当水位下降超过10cm时，控制器自动停止工作，当含水补给水位恢复到10cm以内时，控制器自动启动采样。水样与空气全过程无接触，气囊和水样管路均采用特定材料，对VOC没有化学吸附，最大程度地保留水样的原来状态。技术优势G.O.Sampler智能化地下水低速采样系统属于创新型产品，多项技术在国内属于首创，具有独特的技术优势。l 完全符合规范HJ1019-2019的标准化采样（低速、无扰动、洗井监测），全过程自动化。l 水位泄降控制单元与气囊泵一体化设计，具有大气压补偿功能，水位测量更准确。l 水路管道均为特定材料，无化学吸附，最大程度保持样品原状。l 采样信息自动记录。l 采样频次和监测频次可调节。l 洗井完成后水质数据可作为现场测量的指标存储和传输。l 多种数据协议接口，兼容第三方数据平台。l 系统维护频率低。主要构成G.O.Sampler智能化地下水低速采样系统主要包括：气囊泵、水位泄降控制单元、水质智能监测单元、智能控制器、管路系统。（1）气囊泵气囊泵（图1）是一种低流速、无扰动式地下水洗井及采样设备，适合于各类地下水尤其是VOC类污染物样品的采集，适于各种大小监测井。泵体内有气囊，上端连接进气管和出水管，分别与控制器和水质智能监测单元连接，全过程空气与水样无接触。气囊泵的应用，可以大大减少洗井水量，与传统的抽水泵洗井采样方式相比，具有低流量、低速率、无扰动的优势。（2）泄降控制单元泄降控制单元用于地下水采样中的水位降幅监测，通过地面的智能控制器内大气压力补偿，获取精准的地下水动态水位。泄降控制单元集成于气囊泵泵体，采用一体化设计，完全实现水位变化与泄降控制的协同自动化。（3）水质智能监测单元水质智能监测单元包括一个特定材料的流速池和多个水质测量传感器，可以对水样中的pH、温度、电导率、氧化还原电位、溶解氧和浊度等6个参数进行实时测量，用于采样条件的自动判定。同时也可以作为地下水水质连续监测的水质数据，为后续地下水水质监测大数据平台提供支撑。（4）智能控制器智能控制器是整个采样系统的中控枢纽，可实现提供气源、泄降控制启停、采样间隔设置、水质参数读取存储、洗井结束提示、废水管与样品出水管的自动切换、采样记录的显示与传输等多个功能。同时预留多种数据接口，可匹配接入大数据平台；还具有无线传输和手机App同步功能，可实现数据平台和手机的反向控制。智能控制器和水质智能监测单元作为一体化组合元件，设置在自动监测站内。（5）管路系统管路系统包括气路、水路和电路。其中，水路与气路相互独立，样品全程不与外源气体接触，确保样品的合规性。技术参数单元指标描述气囊泵泵身316不锈钢气囊材料惰性材料最小监测井内径5cm最大操作压力100 psi最小操作压力5 psi最大采样深度61m水质传感器pH范围0~14，精度±0.01温度精度±0.1℃溶解氧范围0~20mg/L，精度±0.2%FS电导率范围1~2000μS/cm，精度±1μS/cm浊度范围0~400NTU，精度±1.0%FS氧化还原电位范围-2000~2000mV，精度±0.01mV智能控制器RS-485通讯接口支持标准的Modbus RTU控制协议，最高支持不低于50Kbps的无差错传输速率。Modbus TCP控制协议以太网口支持标准，传输速率可达到100Mbps4G无线模块支持MQTT标准协议，传输速率5Mbps窄带物联网模块以NB模块为标准，带宽为180KHZ。支持移动、联通NB-IOT卡。创新点：智能化地下水低速采样系统布设在采样井中，通过气囊泵采样、水质参数监控和智能化控制的系统，实现地下水自动化和定制化采样目标，完全符合HJ1019-2019的技术要求。现场布设完成后，即可实现自动化和标准化操作，大大提高了采样效率。G.O.Sampler智能化地下水低速采样系统

随着地下水监测技术的不断发展，国内外研制出了适应不同地下水监测井类型、采样目的及要求的多种类型地下水采样设备。根据设备设计结构和采样原理，大致可分为取样筒式采样器、惯性式采样器、气体驱动式采样器和潜水电泵式采样器。　　1、取样筒式采样器　　取样筒式采样器由一绳索与采样筒组成。根据取样筒取样原理、制作材料，采样筒分为多种类型：(1)在采样筒上安装阀体控制地下水样品的采取，(2)通过液压及取样筒下放速度控制进行地下水样品采取，(3)筒体可采用不锈钢、PVC等多种材料制作，也可直接采用聚乙烯袋替代。采样时通过绳索将采样筒从井口下放至地下水采样层位，采样筒采取目标深度地下水试样，实现地下水采样。该采样器原理简单、制作方便、成本低，且受监测井井径、采样深度影响较小，由于采样器每次只能进行单筒采样，当采样深度较大及井径较小时采样效率较低。　　2、惯性式采样器　　惯性式采样器由采样管与惯性泵泵头组成。惯性泵泵头内设计有单向进水装置，安装在采样管底部，放入到地下水监测井中指定采样深度，采样管上部露出井口，徒手或者采用机械快速下压提拉采样管，在惯性力作用下快速下压时地下水进入采样管中，提拉时单向阀关闭，使采样管中地下水样品液面逐渐上升至采样管上端口流出。该类采样器外径小，可应用于小口径地下水监测井，采样深度可达到90m。　　3、气体驱动式采样器　　气体驱动式采样器由气体驱动管、采样管及泵体组成，根据泵体结构设计可分为有气囊泵、U形管采样器等。高压气体经过气体驱动管进入泵体中，驱动地下水进入采样管，然后将高压气体释放，地下水在地层压力作用下进入泵体，如此循环，地下水样品从采样管中返出地面，实现地下水采样。该类采样器结构较复杂，但适用范围广，采样深度可从十几米至几千米，除了极小井径的地下水监测井，可适用于大部分地下水监测井，并且采样效率较高。　　4、潜水电泵式采样器　　潜水电泵式采样器是将潜水电泵下入至采样层位，通过潜水电泵将地下水样品输送至地面实现采样操作，采样效率很高，但受电线及潜水电泵制作工艺限制，采样器要求井径较大、采样深度相对较浅。