本發(fā)明屬于微生物取樣設(shè)備，特別涉及一種含礦鹽湖鹵水微生物取樣裝置及取樣方法。

背景技術(shù)：

1、隨著世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地的建設(shè)和碳酸鋰價格的上漲，鹽湖提鋰行業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。鹽湖是重要的礦產(chǎn)資源基地，不僅蘊含豐富的鋰、鉀、鎂等礦物質(zhì)，還是獨特的微生物生態(tài)系統(tǒng)。

2、鹵水是指鹽類含量大于5％的液態(tài)礦產(chǎn)，根據(jù)其聚集位置可分為表鹵水(或湖鹵水)和地下鹵水。鹽湖鹵水通常具有高鹽度、高密度和強腐蝕性等特點，其密度可達1.200～1.300g/m3。鹵水中含有多種離子，如鉀、鎂、鋰等，這些離子的濃度和比例在不同深度可能存在顯著差異。

3、為了對鹽湖鹵水進行全面研究和有效開發(fā)，需要通過取樣器對不同深度的鹵水進行精確取樣。一般而言，地下鹵水的取樣深度范圍為0～50m，每次取樣量通常應(yīng)達到900～1400ml，以滿足后續(xù)分析需求。然而，由于鹽湖面積巨大，鹵水成分復(fù)雜，且存在礦物沉積等因素，精確的分層取樣面臨諸多挑戰(zhàn)。

4、近年來，隨著對鹽湖生態(tài)系統(tǒng)認識的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)鹽湖鹵水中存在著豐富多樣的微生物群落。這些微生物不僅在鹽湖生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色，更重要的是對成礦原理及找礦勘查具有重要的指引作用。微生物在礦物的形成、轉(zhuǎn)化和聚集過程中起著關(guān)鍵作用，通過研究不同深度鹵水中的微生物群落結(jié)構(gòu)和功能，可以為理解鹽湖礦產(chǎn)資源的形成機制提供重要線索。此外，某些特定的微生物群落可能與特定礦產(chǎn)資源的富集相關(guān)，因此對這些微生物的研究可以為找礦勘查提供新的思路和方法。鑒于鹽湖鹵水微生物研究對礦產(chǎn)資源開發(fā)的重要性，對其進行精確取樣和深入研究變得尤為重要。

5、然而，鹽湖鹵水微生物的取樣工作面臨著獨特的挑戰(zhàn)。首先，需要保證取樣的精確深度，以獲取不同水層的微生物樣本，從而準確分析微生物群落隨深度的變化及其與礦產(chǎn)資源分布的關(guān)系。其次，取樣過程中要避免不同層次樣本的交叉污染，以確保微生物數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。此外，還需要考慮鹵水的高鹽度和腐蝕性對取樣設(shè)備的影響，確保取樣設(shè)備能夠長期在惡劣環(huán)境中穩(wěn)定工作。

6、目前，已有一些微生物取樣裝置能夠采集不同深度的樣本。例如專利文件申請?zhí)?02211244505.3，公開了一種水下微生物檢測用樣品取樣設(shè)備，包括一種水下微生物檢測用樣品取樣設(shè)備，包括配重浮臺，所述配重浮臺的底部通過扭簧軸鉸接有取樣管卡座，且取樣管卡座沿配重浮臺的圓周方向均勻布設(shè)，取樣管卡座的外側(cè)設(shè)有與之限位配合的外環(huán)板，外環(huán)板沿豎直方向向下運動，所有的取樣管卡座通過扭簧相對于配重浮臺朝向旋轉(zhuǎn)，取樣管卡座內(nèi)部的取樣管支撐于外環(huán)板的頂部并呈多角度高低錯位布設(shè)，通過上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置，該發(fā)明中的外環(huán)板可實現(xiàn)對采樣管的外壁防護，同時可使不同方位的采樣管呈高低錯位布設(shè)，并對水面之下不同方向和不同深度進行樣品的采集，從而得到不同的樣本，以提升數(shù)據(jù)的檢測。

7、然而，該技術(shù)存在以下局限性：

8、取樣深度的靈活性不足：雖然取樣管可以呈多角度高低錯位布設(shè)，但每個取樣管的位置和角度都是預(yù)先設(shè)定的，難以根據(jù)實際需求進行調(diào)整。

9、取樣間距固定：受到外環(huán)板和扭簧的限制，取樣管之間的距離難以靈活調(diào)整，無法適應(yīng)不同取樣需求。

10、操作復(fù)雜：現(xiàn)有裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便，不利于在鹽湖環(huán)境中快速、高效地進行取樣工作。

11、微生物樣本完整性：無法保證在取樣過程中不會對微生物樣本造成破壞或污染。

12、因此我們需要提出一種含礦鹽湖鹵水微生物取樣裝置及取樣方法來解決上述存在的問題，使其能夠提高對不同深度樣品取樣的靈活性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供了一種含礦鹽湖鹵水微生物取樣裝置，包括配重浮臺，所述配重浮臺的下端固定有底座，所述底座的下端固定有底板，所述底座的四周等距離安裝有多個取樣桶，每個取樣桶上安裝有用于排液的出料水龍頭，所述配重浮臺的內(nèi)部安裝有氣泵和plc控制器，多個所述取樣桶均通過第一分管與氣泵的抽氣端連通，且所述第一分管上安裝有第一電磁閥，所述底座上安裝有收卷機構(gòu)，所述收卷機構(gòu)上纏繞有采樣管，所述采樣管的一端連接有能夠?qū)}湖鹵水進行初步過濾的采樣頭；

2、所述采樣管的另一端通過連接機構(gòu)與多個取樣桶的下端連通，且所述連接機構(gòu)上設(shè)置有與多個取樣桶對應(yīng)數(shù)量并控制樣本進入取樣桶內(nèi)部的第二電磁閥，所述底板的下表面可拆卸安裝有激光測距機構(gòu)，所述采樣頭的上端安裝有反射板，所述反射板用于反射激光測距機構(gòu)發(fā)出的激光信號，所述plc控制器分別與多個第一電磁閥、第二電磁閥、激光測距機構(gòu)、氣泵和收卷機構(gòu)電性連接，且與每個所述取樣桶連接的第一電磁閥和第二電磁閥同步工作，所述plc控制器的一端電性連接有蓄電池。

3、進一步的，所述plc控制器在采樣距離設(shè)定時，針對每個取樣桶設(shè)置相同或不相同的采樣距離。

4、進一步的，所述取樣桶包括桶體，所述桶體內(nèi)部滑動設(shè)置有與桶體內(nèi)徑相匹配的活塞塊，所述取樣桶的外壁設(shè)置有標簽紙。

5、進一步的，所述采樣頭包括不銹鋼材質(zhì)的上蓋和下蓋，所述上蓋與下蓋之間插接后通過螺釘連接，所述上蓋和下蓋之間可拆卸安裝有過濾板，所述下蓋的四周開設(shè)有進樣孔，所述反射板固定在上蓋的上表面，所述采樣管的下端與上蓋的上端連通。

6、進一步的，位于所述上蓋處的采樣管上安裝有第三電磁閥，所述第三電磁閥與plc控制器電性連接，所述過濾板設(shè)置為格柵板或無紡布過濾網(wǎng)板。

7、進一步的，所述底板與底座之間組合形成一個空腔，所述連接機構(gòu)位于空腔的內(nèi)部，所述連接機構(gòu)包括與每個取樣桶下端連通的第二分管以及與收卷機構(gòu)連接的連接頭，多個所述第二分管等角度分布在連接頭的外周，所述連接頭的一端與收卷機構(gòu)上的采樣管連通，所述第二電磁閥位于靠近連接頭處的第二分管上。

8、進一步的，所述底座上開設(shè)有與空腔連通的凹槽，所述收卷機構(gòu)包括安裝在凹槽一側(cè)的馬達和轉(zhuǎn)動安裝在凹槽內(nèi)部的空心的收卷輥，所述采樣管的另一端插入收卷輥內(nèi)并從收卷輥的端部引出與連接頭連通，所述收卷輥一端外壁和馬達的輸出軸上均安裝有傳動齒輪，且兩個所述傳動齒輪嚙合。

9、進一步的，所述配重浮臺的內(nèi)部開設(shè)有供氣泵安裝的安裝腔，所述安裝腔的上端開設(shè)有排氣孔，所述蓄電池和plc控制器均位于安裝槽的內(nèi)部。

10、進一步的，所述激光測距機構(gòu)包括激光測距傳感器，所述激光測距傳感器的外部套接有保護罩，所述保護罩位于激光測距傳感器發(fā)射端的一側(cè)設(shè)置有透明板，所述保護罩與透明板相對的一側(cè)蓋合有蓋板，所述蓋板與底板的下表面抵觸，所述保護罩通過螺栓件與底板可拆卸連接。

11、進一步的，所述保護罩與透明板相對的一側(cè)四周邊緣均安裝有螺栓件，所述螺栓件包括螺柱和螺帽，所述螺柱的一端穿過蓋板和底板與螺帽螺紋連接，且所述蓋板與保護罩之間設(shè)置有密封圈。

12、基于以上敘述的一種含礦鹽湖鹵水微生物取樣裝置，本發(fā)明還提供一種含礦鹽湖鹵水微生物取樣方法，包括如下步驟：

13、s1、通過plc控制器對每個取樣桶設(shè)置采樣距離的參數(shù)；

14、s2、通過plc控制器控制收卷機構(gòu)工作，使收卷機構(gòu)帶動采樣頭進行下放；

15、s3、通過激光測距機構(gòu)實時監(jiān)測采樣頭與底板之間的距離，當采樣頭與底板之間的距離達到設(shè)定的采樣距離時，氣泵工作，并通過plc控制器控制與取樣桶連接的第一電磁閥和第二電磁閥啟動進行采樣工作；

16、s4、待采樣完成后再通過控制plc控制器控制收卷機構(gòu)帶動采樣頭進行回拉；

17、其中，采樣距離在設(shè)置時依次對每個取樣桶設(shè)置相同或不同的采樣距離，在取樣時，當每個取樣桶采樣距離設(shè)置為相同時，當采樣頭下放的距離達到設(shè)定距離后，先啟動一半數(shù)量的取樣桶上的第一電磁閥和第二電磁閥，啟動氣泵對一半數(shù)量的取樣桶取樣，待一半數(shù)量的取樣桶取樣完成后，此一半數(shù)量的取樣桶用于儲存采樣管內(nèi)殘留的水分，然后再以相同的方式啟動另一半數(shù)量的取樣桶，此部分取樣桶用于收集采樣樣品；

18、當多個取樣桶采樣距離不相同時，當采樣頭下放的距離達第一個取樣桶設(shè)定的采樣距離時，先啟動與第一個取樣桶相鄰取樣桶對應(yīng)的第一電磁閥和第二電磁閥，然后啟動氣泵進行抽氣取樣將采樣管內(nèi)殘留的液體輸送至第一個取樣桶相鄰取樣桶內(nèi)，然后再關(guān)閉第一個取樣桶相鄰取樣桶對應(yīng)的第一電磁閥和第二電磁閥，同時開啟第一個取樣桶對應(yīng)的第一電磁閥和第二電磁閥，進行樣品取樣，取樣完成后關(guān)閉第一個取樣桶對應(yīng)的第一電磁閥和第二電磁閥；收卷機構(gòu)繼續(xù)對采樣頭進行下放，當采樣頭距離下放到第二個采樣桶設(shè)置的采樣距離時，采用與第一個取樣桶取樣方法進行第二個取樣桶取樣，如此重復(fù)，直至將所有取樣桶取樣完成即可

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、1、本發(fā)明通過激光測距機構(gòu)、plc控制器、第一電磁閥、第二電磁閥和氣泵的配合，能夠根據(jù)實際采樣深度需求，通過plc控制器設(shè)置采樣距離參數(shù)，通過plc控制器控制收卷機構(gòu)工作，使收卷機構(gòu)帶動采樣頭進行下放或回拉，利用激光測距機構(gòu)檢測采樣頭與底板之間的距離，當激光測距機構(gòu)檢測到的實際距離達到設(shè)定值時，通過plc控制器開啟待取樣桶上的第一電磁閥和第二電磁閥，啟動氣泵，通過氣泵抽氣的方式，將樣品從采樣頭進入，再經(jīng)過采樣管和第二電磁閥進入取樣桶的內(nèi)部，待取樣完成后再關(guān)閉與取樣桶連通的第一電磁閥和第二電磁閥，以完成樣品的取樣，通過此方式使得采樣距離能夠根據(jù)實際采樣需求進行靈活設(shè)置，操作簡單，使用便捷，同時提高了對不同深度樣品取樣的靈活性。

21、2、本發(fā)明提供的取樣裝置配備有多個獨立控制的取樣桶，實現(xiàn)了高度靈活的采樣策略。在多點同步取樣模式下，系統(tǒng)能夠在同一深度同時啟動多個取樣桶，收集來自不同水平位置的樣本，這對于研究特定深度的水平分布特性極為有用。而在分段取樣模式中，裝置可在不同深度逐一取樣，通過精確控制采樣頭的下降和回升，結(jié)合各取樣桶的獨立控制，實現(xiàn)了從表層到深層的連續(xù)采樣，為研究垂直分布特性提供了理想解決方案。這種靈活的取樣方式不僅顯著提高了取樣效率，還能獲得更全面、更具代表性的樣本數(shù)據(jù)，為鹽湖微生物群落的空間分布和成礦理論研究提供了強大支持。

22、3、本發(fā)明采取了多重保護措施，確保了樣本的純度和數(shù)據(jù)的可靠性。首先，獨立的取樣桶系統(tǒng)配有專用電磁閥，有效隔離了不同樣本。其次，過渡桶的設(shè)計用于清除采樣管內(nèi)的殘留物，顯著降低了不同深度樣本間的污染風險。通過plc控制器對電磁閥的精確控制，確保在取樣過程中只有目標取樣桶的閥門被打開，進一步降低了交叉污染的可能性。此外，采樣頭的可拆卸設(shè)計便于定期清潔，單向流動設(shè)計減少了反流風險，均降低了污染物積累的風險。這些措施的綜合應(yīng)用，大大提高了連續(xù)取樣過程中樣本的純度和可靠性。

23、4、本發(fā)明通過創(chuàng)新設(shè)計提供了一種高度靈活、精確、高效且適應(yīng)性強的鹽湖鹵水微生物取樣裝置及方法。通過plc控制器、激光測距機構(gòu)和可調(diào)節(jié)的收卷機構(gòu)，實現(xiàn)了對采樣深度的精確控制和全自動化取樣過程，大大提高了取樣的準確性和效率。取樣桶外的標簽紙設(shè)計進一步提高了樣本管理效率。這些創(chuàng)新不僅顯著提高了樣本數(shù)據(jù)的可靠性，為鹽湖成礦原理研究和找礦勘查提供了更加準確的科學(xué)依據(jù)，還通過提高取樣效率和減少人力時間成本，實現(xiàn)了顯著的經(jīng)濟效益。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的諸多問題，為鹽湖資源的深入研究和高效開發(fā)提供了強有力的技術(shù)支持，推動了相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用進展，對于提升鹽湖資源勘探和利用的科學(xué)水平具有重要意義。

24、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。