一种海洋水体中环境DNA智能采集装置

一种海洋水体中环境dna智能采集装置
技术领域
1.本实用新型涉及dna采集装置技术领域，具体而言，涉及一种海洋水体中环境dna智能采集装置。


背景技术：

2.物种分布，物种丰富度情况都是生态系统物种多样性研究的主要问题，这些对于实施生物多样性保护措施起到至关重要的作用。从物种生存环境中获取dna反映物种分布，丰度等信息，是一种非侵入，快速的物种检测手段。随着高通量测序技术的快速发展，基于环境dna和分子生物学技术(edna宏条形码技术)的物种多样性研究方法开始越来越多的应用到水生态健康评价中，显著提高了我们对生态系统物种多样性的认识水平。环境dna的应用最早是从土壤、沉积物中直接提取dna基因组，用来研究不可培养的微生物多样性以及物种鉴定，近年来，逐渐从微生物学扩展到动植物学研究领域，在两栖类、鱼类、昆虫幼虫、甲壳类及哺乳动物研究中均有很好的应用。在水体环境中，利用环境dna技术可很好的判断物种的分布情况，分析物种的群落结构，特别是在目标种生物密度较低的情况下，环境dna技术可很好的捕捉到目标种dna，用以分析研究。比如ficetda等研究者就曾成功利用环境dna检测方法，检测了天然池塘中入侵物种美国牛蛙的存在情况。
3.众所周知，分析过程的误差可以通过技术进步逐渐降低，但采样技术在很长一段时期内长进不足，因此分析测定最终结果的总误差常常是来自采样过程。与传统生物多样性调查的获取生物个体样本的取样方式不同，dna宏条形码技术需要快速获取受纳水体中的总环境dna，因此，要获得正确的、可靠的分析结果，所采样品的代表性、准确性以及完整性成为了水环境dna监测的首要问题。正确选择采样方法和装置，改进采样技术，对于提高分析监测质量是极其重要的。反之，如果采样失误，后续的分析过程将丧失意义，甚至造成巨大浪费。
4.传统的样品采集方法以人工采集为主，后续在实验室中进行脱水处理以获得环境dna采集样品，比如中国实用新型专利，授权公告号：cn203811429u，授权公告日：2014.09.3，公开了一种用于急流水体中浮游生物定性样品采集的网具，包括袋状的网体，网体的前端敞口末端设有阀门，网体的中部设有中空的管箍，管箍将网体分为漏斗状的网身和位于网身后方且与网身导通的网肚，可广泛用于浮游生物样品采集领域。但是，该方法具有以下明显缺陷：(1)人工操作，效率低下：受水体沿岸、船只等约束大，采样范围有限，样品代表性差；且花费太多人力、物力，工作效率低；(2)采样位置难以准确控制：受水流影响，浮游生物网取样时极易漂离取样点，以及船只等众多因素影响，对于某些水域无法进行船只采样；(3)滤水量的计算误差较大：由于浮游生物网采样深度的变化，根据钢丝绳释放长度、采样角度以及采样时间估算出的滤水量存在较大误差，而以该滤水量计算出的浮游植物生物密度与实际情况不符；(4)水环境样品极易发生变化，从采集到分析测定这段时间内，由于环境条件的改变，生物在水体中的新陈代谢活动、化学作用以及物理作用的影响，会引起所采集样品的变化，引起环境dna的变化甚至是降解，进而影响物种的检测率，同时，
也会影响物种分布等检测结果。并且这些变化是很快的，因此，必须采取必要的保护措施对样品进行保存。虽然edna宏条形码技术作为新兴的环境监测手段极大的提高了环境监测的效率和准确性，但是传统的生物采样方法并不满足这种新型监测技术的需求，也限制了该方法在环保系统的大规模推广应用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种海洋水体中环境dna智能采集装置，其便于对海洋水体样本进行采集，操作方便快捷，节省人力。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例提供一种海洋水体中环境dna智能采集装置，包括遥控船，遥控船设有拉绳和用于收放拉绳的收放组件，拉绳的一端与收放组件连接，拉绳的另一端设有采样桶；采样桶的内部为储水腔，采样桶的顶部设有与储水腔连通的第一开口，第一开口处设有第一电磁阀；采样桶的底部设有与储水腔连通的第二开口，第二开口处设有第二电磁阀；还包括处理器、电源和远程遥控模块，远程遥控模块与处理器无线连接，收放组件、电源、第一电磁阀和第二电磁阀均与处理器电连接。
8.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述收放组件包括收卷筒、转轴、设于遥控船的支架和第一驱动电机；转轴转动设于支架，第一驱动电机与转轴传动连接，第一驱动电机与处理器电连接；收卷筒固定套设于转轴的侧壁，拉绳远离采样桶的一端固定于收卷筒。
9.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述还包括用于限制转轴沿支架转动的限位组件，转轴与支架均与限位组件连接。
10.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述限位组件包括棘轮和棘爪，棘轮固定套设于转轴的侧壁；支架设有推拉式电磁铁，推拉式电磁铁包括伸缩推杆，棘爪设于伸缩推杆；推拉式电磁铁与处理器电连接。
11.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述转轴的侧壁固定套设有涡杆，遥控船设有计米器，计米器的传动轴设有与涡杆啮合的涡轮；计米器与处理器电连接。
12.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述拉绳为导线，导线的一端分别与第一电磁阀和第二电磁阀电连接，导线的另一端与处理器电连接。
13.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述遥控船设有抽水管和储水桶，抽水管设有与处理器电连接的水泵；抽水管包括抽水端和出水端，储水桶设于抽水管的出水端。
14.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述采样桶顶部的外侧壁为锥形，遥控船的侧壁设有与采样桶配合的导向孔，拉绳穿过导向孔；抽水管的抽水端设于导向孔，当采样桶嵌入导向孔后，抽水管的抽水端能插入采样桶内。
15.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述还包括转动设于遥控船的转盘，转盘的上侧壁设有多个安装槽；储水桶的数量为多个，任一安装槽设有一个储水桶；任一储水桶的开口处设有第三电磁阀，任一第三电磁阀与处理器电连接。
16.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述转盘与遥控船之间设有第二驱动电机，第二驱动电机设于遥控船，转盘固定于第二驱动电机的传动轴。
17.相对于现有技术，本实用新型实施例至少具有如下优点或有益效果：
18.本实用新型实施例提供一种海洋水体中环境dna智能采集装置，包括遥控船，遥控船设有拉绳和用于收放拉绳的收放组件，拉绳的一端与收放组件连接，拉绳的另一端设有采样桶；采样桶的内部为储水腔，采样桶的顶部设有与储水腔连通的第一开口，第一开口处设有第一电磁阀；采样桶的底部设有与储水腔连通的第二开口，第二开口处设有第二电磁阀；还包括处理器、电源和远程遥控模块，远程遥控模块与处理器无线连接，收放组件、电源、第一电磁阀和第二电磁阀均与处理器电连接。
19.实际使用时，将遥控船放置于水面，通过遥控器控制遥控船移动到需要采样的地方，第一电磁阀和第二电磁阀常闭，此时储水腔密封，水不能流入。
20.然后通过远程遥控模块发送命令到处理器，处理器控制收放组件工作，收放组件将拉绳放出，使采样桶下降沉入水里，当采样桶下降到一定的深度时，远程遥控模块发送命令到处理器，处理器控制第一电磁阀打开，此时外部的水流入储水腔中，完成采样作业。然后处理器控制第一电磁阀关闭即可，收放组件将拉绳收卷，使采样桶上升回到遥控船即可，如此可将第二电磁阀打开，将采样桶中的水体样品通过第二开口流出，以便于对水体样品进行分析。如此便于对海洋水体样本进行采集，操作方便快捷，节省人力。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本实用新型实施例提供的采集装置的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的导向孔位置的局部剖视图；
24.图3为本实用新型实施例提供的收放组件位置的结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例提供的限位组件位置的结构示意图；
26.图5为本实用新型实施例提供的转盘位置的结构示意图；
27.图6为本实用新型实施例提供的储水桶的剖视图。
28.图标：1-遥控船；2-拉绳；3-采样桶；4-储水腔；5-第一电磁阀；6-第二电磁阀；7-支架；8-收卷筒；9-转轴；10-第一驱动电机；11-棘轮；12-棘爪；13-推拉式电磁铁；14-伸缩推杆；15-涡轮；16-涡杆；17-计米器；18-导向孔；19-水泵；20-抽水管；21-储水桶；22-转盘；23-第三电磁阀；24-第二驱动电机。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本实用新型保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.此外，若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或者竖直，而是可以稍微的倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对于“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
34.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.实施例
36.请参照图1-图6，本实施例提供一种海洋水体中环境dna智能采集装置，包括遥控船1，遥控船1设有拉绳2和用于收放拉绳2的收放组件，拉绳2的一端与收放组件连接，拉绳2的另一端设有采样桶3；采样桶3的内部为储水腔4，采样桶3的顶部设有与储水腔4连通的第一开口，第一开口处设有第一电磁阀5；采样桶3的底部设有与储水腔4连通的第二开口，第二开口处设有第二电磁阀6；还包括处理器、电源和远程遥控模块，远程遥控模块与处理器无线连接，收放组件、电源、第一电磁阀5和第二电磁阀6均与处理器电连接。
37.实际使用时，将遥控船1放置于水面，通过遥控器控制遥控船1移动到需要采样的地方，第一电磁阀5和第二电磁阀6常闭，此时储水腔4密封，水不能流入。
38.然后通过远程遥控模块发送命令到处理器，处理器控制收放组件工作，收放组件将拉绳2放出，使采样桶3下降沉入水里，当采样桶3下降到一定的深度时，远程遥控模块发送命令到处理器，处理器控制第一电磁阀5打开，此时外部的水流入储水腔4中，完成采样作业。然后处理器控制第一电磁阀5关闭即可，收放组件将拉绳2收卷，使采样桶3上升回到遥控船1即可，如此可将第二电磁阀6打开，将采样桶3中的水体样品通过第二开口流出，以便于对水体样品进行分析。如此便于对海洋水体样本进行采集，操作方便快捷，节省人力。
39.需要说明的是，本实施例的遥控船1采用现有技术，可通过遥控器对遥控船1的移动进行远程遥控。本实施例的远程遥控模块可采用现有常用的无线遥控技术。本实施例的处理器可采用at89s51芯片。at89s51是一个低功耗，高性能cmos8位处理器，芯片内集成了通用8位中央处理器和isp flash存储单元，能对接收到的信息进行及时有效的处理。需要说明的是，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器可以是通用处理器，包括中央处理器、网络处理器等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。并不仅限于
本实施例中的at89s51芯片。
40.如图1-图6所示，在本实用新型的一些实施例中，上述收放组件包括收卷筒8、转轴9、设于遥控船1的支架7和第一驱动电机10；转轴9转动设于支架7，第一驱动电机10与转轴9传动连接，第一驱动电机10与处理器电连接；收卷筒8固定套设于转轴9的侧壁，拉绳2远离采样桶3的一端固定于收卷筒8。如此可通过处理器控制第一驱动电机10工作，第一驱动电机10带动转轴9转动，进而使收卷筒8转动，对拉绳2进行收卷或放开。
41.如图1-图6所示，在本实用新型的一些实施例中，上述还包括用于限制转轴9沿支架7转动的限位组件，转轴9与支架7均与限位组件连接。上述限位组件包括棘轮11和棘爪12，棘轮11固定套设于转轴9的侧壁；支架7设有推拉式电磁铁13，推拉式电磁铁13包括伸缩推杆14，棘爪12设于伸缩推杆14；推拉式电磁铁13与处理器电连接。
42.本实用新型通过设置限位组件，棘爪12限制棘轮11只能朝一个方向转动。如此当拉绳2拉动采样桶3上升时，棘轮11不受棘爪12的限制，棘轮11可自由转动，进而转轴9自由转动；当采样桶3下降时，此时棘轮11会受棘爪12的限制，通过处理器控制推拉式电磁铁13工作，推拉式电磁铁13的伸缩推杆14伸长，使棘爪12远离棘轮11，此时棘轮11失去棘爪12的限制，采样桶3可顺利下降。当采样桶3下降到一定的距离时，处理器控制推拉式电磁铁13工作，推拉式电磁铁13的伸缩推杆14缩短，使棘爪12与棘轮11啮合，此时棘轮11不能转动，如此采样桶3不能继续下降，让采样桶3能稳定的保持在该高度进行水体的采样作业，操作稳定。
43.如图1-图6所示，在本实用新型的一些实施例中，上述转轴9的侧壁固定套设有涡杆16，遥控船1设有计米器17，计米器17的传动轴设有与涡杆16啮合的涡轮15；计米器17与处理器电连接。
44.本实用新型通过设置涡杆16，遥控船1设有计米器17，如此当转轴9转动时，可带动涡杆16转动，进而带动涡轮15转动，涡轮15带动计米器17的传动轴转动，进而通过计米器17对转轴9的转动圈数进行计数并发送到处理器，进而转换成拉绳2的移动距离，如此便于对采样桶3的下降深度进行控制，不需要人工去估算采样桶3的下降深度，方便快捷。可选地，本实施例的计米器17可采用h7jc2系列智能计数器。
45.需要说明的是，拉绳2卷绕在收卷筒8上，由于卷绕层数的不同，其卷绕的直径不同，会造成不同层数时，收卷筒8随着转轴9转动一圈，不同层数的拉绳2所移动的距离有差异，会造成移动距离的误差。但是一般取样时，每次的取样深度误差在几米甚至几十米内，因此计米器17的计数误差会在合理的误差范围内，不影响取样。而且也可通过提前计算好转轴9各个转动圈数所对应的拉绳2的移动距离，以降低误差。
46.如图1-图6所示，在本实用新型的一些实施例中，上述拉绳2为导线，导线的一端分别与第一电磁阀5和第二电磁阀6电连接，导线的另一端与处理器电连接。
47.本实用新型通过设置拉绳2为导线，如此便于通过导线将信号传输到第一电磁阀5和第二电磁阀6。需要说明的是，导线的数量为两个，第一电磁阀5和第二电磁阀6分别对应一个导线，便于其独立控制。
48.如图1-图6所示，在本实用新型的一些实施例中，上述遥控船1设有抽水管20和储水桶21，抽水管20设有与处理器电连接的水泵19；抽水管20包括抽水端和出水端，储水桶21设于抽水管20的出水端。
49.本实用新型通过设置抽水管20和储水桶21，如此当采样完成后，可将抽水管20的抽水端置入储水腔4中，通过水泵19将水体样本泵入储水桶21中进行储存。
50.如图1-图6所示，在本实用新型的一些实施例中，上述采样桶3顶部的外侧壁为锥形，遥控船1的侧壁设有与采样桶3配合的导向孔18，拉绳2穿过导向孔18；抽水管20的抽水端设于导向孔18，当采样桶3嵌入导向孔18后，抽水管20的抽水端能插入采样桶3内。
51.本实用新型通过设置导向孔18，当拉绳2拉动采样桶3上升，使采样桶3移动到导向孔18中，然后通过处理器控制第一电磁阀5打开，此时抽水管20的抽水端通过第一开口插入采样桶3内，如此便于将水体样本泵入储水桶21中进行储存，操作方便。
52.如图1-图6所示，在本实用新型的一些实施例中，上述还包括转动设于遥控船1的转盘22，转盘22的上侧壁设有多个安装槽；储水桶21的数量为多个，任一安装槽设有一个储水桶21；任一储水桶21的开口处设有第三电磁阀23，任一第三电磁阀23与处理器电连接。
53.本实用新型通过设置转盘22，转盘22的上侧壁设有多个安装槽，如此便于将储水桶21放置于安装槽内，当一个储水桶21存储好采样后的水体样本后，可移动遥控船1到下一个需要采样的地方，然后采取样本后，转动转盘22，使下一个空的储水桶21移动到抽水管20的出水端位置，处理器控制该储水桶21的第三电磁阀23打开，此时将水体样本泵入该储水桶21内即可。如此可采用多个样本，提高采样效率。
54.如图1-图6所示，在本实用新型的一些实施例中，上述转盘22与遥控船1之间设有第二驱动电机24，第二驱动电机24设于遥控船1，转盘22固定于第二驱动电机24的传动轴。本实用新型通过设置第二驱动电机24，如此便于通过第二驱动电机24驱动转盘22转动，使各个储水桶21均能转动到抽水管20的出水端位置。
55.综上，本实用新型的实施例提供一种海洋水体中环境dna智能采集装置，包括遥控船1，遥控船1设有拉绳2和用于收放拉绳2的收放组件，拉绳2的一端与收放组件连接，拉绳2的另一端设有采样桶3；采样桶3的内部为储水腔4，采样桶3的顶部设有与储水腔4连通的第一开口，第一开口处设有第一电磁阀5；采样桶3的底部设有与储水腔4连通的第二开口，第二开口处设有第二电磁阀6；还包括处理器、电源和远程遥控模块，远程遥控模块与处理器无线连接，收放组件、电源、第一电磁阀5和第二电磁阀6均与处理器电连接。
56.实际使用时，将遥控船1放置于水面，通过遥控器控制遥控船1移动到需要采样的地方，第一电磁阀5和第二电磁阀6常闭，此时储水腔4密封，水不能流入。
57.然后通过远程遥控模块发送命令到处理器，处理器控制收放组件工作，收放组件将拉绳2放出，使采样桶3下降沉入水里，当采样桶3下降到一定的深度时，远程遥控模块发送命令到处理器，处理器控制第一电磁阀5打开，此时外部的水流入储水腔4中，完成采样作业。然后处理器控制第一电磁阀5关闭即可，收放组件将拉绳2收卷，使采样桶3上升回到遥控船1即可，如此可将第二电磁阀6打开，将采样桶3中的水体样品通过第二开口流出，以便于对水体样品进行分析。如此便于对海洋水体样本进行采集，操作方便快捷，节省人力。
58.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。