CN111474325A - 一种土壤生态环境监测设备及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤生态环境监测设备及方法。设备包括设备本体、取样装置及第一驱动装置。取样装置包括检测插杆、样品输送器及样品收集器，检测插杆远离插杆头的一端设置在设备本体上且与样品输送器连接，样品输送器与样品收集器连接，检测插杆内部设置有样品输送腔，样品输送腔与样品输送器的内腔连通，样品输送器能够将土壤样品从样品输送腔传送至样品收集器。第一驱动装置设置在设备本体上，第一驱动装置能够驱动检测插杆***土壤。本发明公开的土壤生态环境监测设备能够一次性地***深度不同的土层，对各土层的土壤情况进行检测，将土壤样品取出，实现按土层深度对土壤进行取样，通过样品收集器能够方便地对土壤样品进行其他方式的检测。

Description

一种土壤生态环境监测设备及监测方法

技术领域

本发明属于地质检测技术领域，尤其涉及一种土壤生态环境监测设备及监测方法。

背景技术

土壤环境监测，是了解土壤环境质量状况的重要措施，以防治土壤污染危害为目的，对土壤污染程度、发展趋势的动态分析测定。土壤环境监测包括土壤环境质量的现状调查、区域土壤环境背景值的调查、土壤污染事故调査和污染土壤的动态观测等等。土壤环境监测一般包括布点采样、样品制备、分析测试、结果表征、资料统计与质量技术评价等步骤。

目前，土壤环境监测布点采样通常采用多个不同长度的检测插杆相互间隔一定距离后***地下进行土质检测，依次检测同一地点不同深度土壤的土质数据。如果要检测同一位置不同深度的土质数据，则需要反复多次将检测插杆***地下。在进行土质检测时，重复将插杆***容易使上层的土质掉落至下层，下层的土质在抽出插杆时被带到上层，造成各层之间的土质混杂、污染，影响土质检测结果的准确性。另外，通过上述方式不能实现土壤样品的取出，不利于后续对土壤样品进行其他方式的检测。

因此，现在迫切需要研发出一种新型的土壤生态环境监测设备及监测方法来解决上述问题。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容

本发明实施例提供了一种土壤生态环境监测设备及监测方法，以至少解决或缓解现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提供了一种土壤生态环境监测设备，其中包括设备本体、取样装置与第一驱动装置。取样装置包括检测插杆、样品输送器及样品收集器，检测插杆远离插杆头的一端设置在设备本体上且与样品输送器连接，样品输送器与样品收集器连接，检测插杆内部设置有样品输送腔，样品输送腔与样品输送器的内腔连通，样品输送器能够将土壤样品从样品输送腔传送至样品收集器。第一驱动装置设置在设备本体上，第一驱动装置能够驱动检测插杆***土壤。

通过第一驱动装置驱动检测插杆***土壤，土壤进入检测插杆内部的样品输送腔，然后通过样品输送器，将在不同深度土层得到的土壤样品，按照土层深度变化将土壤样品传送到样品收集器中保存。本发明实施例提供的土壤生态环境监测设备能够一次性地***深度不同的土层，对各土层的土质情况进行准确地检测，对土壤样品进行收集、取样，方便后续各种检测。

在土壤生态环境监测设备的一种实施例中，检测插杆外部设置有螺旋齿；取样装置还包括第二驱动装置，第二驱动装置设置在设备本体上且与检测插杆传动连接，第二驱动装置能够驱动检测插杆旋转。土壤组成成分复杂，有些土层土质比较坚硬，对于土质干燥坚硬，阻力较大的土层，通过旋转式钻探且在检测插杆外部设置螺旋齿能够更好地深入土层内部对土壤样品进行取样。

在土壤生态环境监测设备的一种实施例中，检测插杆与设备本体之间的连接方式为可拆卸式连接。采用可拆卸式连接，可以方便更换检测插杆；在设备不工作时将检测插杆卸下，可以保护检测插杆、减小设备体积、增长设备寿命。

在土壤生态环境监测设备的一种实施例中，样品收集器上设置有多个取样孔。土壤样品在样品收集器中按土层深度变化排布，在样品收集器上设置多个取样孔，能够方便对样品收集器中的土壤样品进行取样。

进一步地，取样孔设置为非均匀排布，样品收集器靠近样品输送器一端的取样孔的孔距小于样品收集器远离样品输送器一端的取样孔的孔距。取样孔非均匀排布能够更准确的对土壤样品进行取样。

进一步地，样品收集器远离样品输送器的一端设置有压力传感器。通过设置压力传感器能够检测出样品收集器后部土壤样品的压力，当土壤样品的压力达到设定阈值时可以触发相关操作。

在土壤生态环境监测设备的一种实施例中，设备包括至少两个第一驱动装置，至少两个第一驱动装置以取样装置的轴线为对称轴均匀设置。设置多个第一驱动装置，并将多个第一驱动装置按取样装置的轴线为对称轴均匀设置可以增加检测插杆的导向性，保证检测插杆能够更垂直地***地面，同时确保检测插杆拔出时的冲击力均匀，避免检测插杆损坏的情况。

进一步地，第一驱动装置包括驱动元件与复位组件，驱动元件与复位组件均设置在设备本体上且复位组件的轴线与驱动元件的轴线平行；驱动元件能够驱动复位组件从初始位置移动至拉伸位置，复位组件能够从拉伸位置复位至初始位置，在拉伸位置检测插杆***土壤。

进一步地，复位组件包括弹簧与导向管，弹簧设置在设备本体上，导向管设置在弹簧内部。通过设置导向管，可以防止弹簧在伸缩过程中摆动量过大，造成驱动元件与复位组件之间定位不准确。

在土壤生态环境监测设备的一种实施例中，设备还包括至少两个固定插杆，固定插杆一端与所述设备本体连接，另一端能够***土壤内。通过设置多个固定插杆有效地可以防止设备在进行土壤取样时发生歪倒、倾覆的问题。

在土壤生态环境监测设备的一种实施例中，设备还包括检测插杆保护罩，检测插杆保护罩一端与设备本体连接，另一端与检测插杆接触。检测插杆保护罩可以有效地保护检测插杆与设备本体连接处，增长设备与检测插杆的使用寿命。

在土壤生态环境监测设备的一种实施例中，检测插杆上还至少设置有以下一种传感器：土壤温湿度传感器、土壤PH传感器、土壤水势传感器、土壤盐分传感器。通过在检测插杆上设置传感器，不仅能对土壤进行取样，还能够实时对土壤的温湿度、PH值、水势、盐分等信息进行采集、检测。

本发明实施例另一方面提供了一种基于上述任一项所述的土壤生态环境监测设备的土壤生态环境监测方法，其中，方法包括以下步骤：第一驱动装置驱动检测插杆***土壤；进入检测插杆内部的样品输送腔的土壤通过样品输送器传送至样品收集器。本发明实施例提供的土壤生态环境监测方法能够实现一次性地监测深度不同的土层，对各土层的土质情况进行准确地，对土壤样品进行收集、取样，方便后续各种检测。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步地方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应当理解的是，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

在附图中：

图1绘示了本发明一实施例中土壤生态环境监测设备的一种结构示意图；

图2绘示了本发明一实施例中土壤生态环境监测设备的另一种结构示意图；

图3绘示了本发明一实施例中样品收集器的一种结构示意图。

附图标记：

10-设备本体；20-取样装置；30-第一驱动装置；40-固定插杆；

21-检测插杆；22-样品输送器；23-样品收集器；24-检测插杆保护罩；

211-螺旋齿；212-第二驱动装置；

231-取样孔；232-压力传感器；

31-驱动元件；32-弹簧。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

首先，对本发明所揭示的技术方案的技术构思进行说明。现有的土壤环境监测技术在检测同一位置不同深度的土质数据时，需要反复多次将插杆***地下，这样操作容易使上层土壤掉落至下层，下层土壤在抽出插杆时被带到上层，造成各层之间的土壤样本混杂、污染，影响土壤检测结果的准确性。另外，上述方法难以实现土壤样品的取出，不利于后续对土壤进行其他方式的检测。因此，现在需要研发出一种新型的土壤生态环境监测设备来解决上述问题。

考虑到现有设备的上述问题，本发明提供了一种新型的土壤生态环境监测设备。下面结合说明书附图，对本发明进行说明。

具体采取的方案是：

图1用以说明土壤生态环境监测设备的一种实施方式的结构示意图。如图1所示，一种土壤生态环境监测设备，其中包括设备本体10、取样装置20与第一驱动装置30。取样装置20包括检测插杆21、样品输送器22及样品收集器23，检测插杆21远离插杆头的一端设置在设备本体10上且与样品输送器22连接，样品输送器22与样品收集器23连接，检测插杆21内部设置有样品输送腔，样品输送腔与样品输送器22的内腔连通，样品输送器22能够将土壤样品从样品输送腔传送至样品收集器23。第一驱动装置30设置在设备本体10上，第一驱动装置30能够驱动检测插杆21***土壤。

通过第一驱动装置30驱动检测插杆21***土壤，土壤进入检测插杆21内部的样品输送腔，然后通过样品输送器22，将在不同深度土层得到的土壤样品，按照土层深度变化将土壤样品传送到样品收集器23中保存。本发明实施例提供的土壤生态环境监测设备能够一次性地***深度不同的土层，对各土层的土质情况进行准确地检测，对土壤样品进行收集、取样，方便后续各种检测。

检测插杆21的具体结构可采用下述各实施例中的其中一种：

实施方式1：检查插杆外部为光滑表面，内部设置有样品输送腔的。

实施方式2：如图2所示，检测插杆21外部设置有螺旋齿211，内部设置有样品输送腔的。当检测插杆21采用实时方式2时，取样装置20上比如还可以设置第二驱动装置212。第二驱动装置212设置在设备本体10上且与检测插杆21传动连接，第二驱动装置212能够驱动检测插杆21旋转。

由于土壤组成成分往往比较复杂，有些土层的土质比较松软，检测插杆21采用实施方式1可以通过冲击式钻探***地下对土壤样品进行取样。但是，还有些土层的土质比较坚硬，对于土质干燥坚硬，钻探阻力大的土层，检测插杆21可以采用实施方式2，通过外部设置螺旋齿211并配合第二驱动装置212驱动，通过旋转式钻探能够更好地深入较坚硬的土层内部，对土壤样品进行取样。当然可以理解的是，根据设计需要的不同，检测插杆21还可以采用其他结构或形式。

在本实施例中，第二驱动装置212采用伺服电机，并配合齿轮组传动或皮带传动(图中未示出)。

检测插杆21与设备本体10之间的连接方式为可拆卸式连接。可拆卸式连接比如可以采用螺纹连接、卡扣连接或铰链连接等方式。采用可拆卸式连接，可以方便更换检测插杆21；在设备不工作时将检测插杆21卸下，可以保护检测插杆21、减小设备体积、增长设备寿命。

在一种实施例中，样品输送器22采用绞龙。当然可以理解的是，根据设计需要的不同，样品输送器22还可以采用其他的结构或形式，只要能够将土壤样品从样品输送腔中传输至样品收集器23内即可。

在一种实施例中，样品收集器23上设置有多个取样孔231。土壤样品在样品收集器23中按土层深度变化排布，在样品收集器23上设置多个取样孔231，能够方便按土层深度对样品收集器23中的土壤样品进行取样，便于对土壤样品进行其他方式的检测。

进一步地，如图3所示，取样孔231设置为非均匀排布，样品收集器23靠近样品输送器22一端的取样孔231的孔距小于样品收集器23远离样品输送器22一端的取样孔231的孔距。取样孔231非均匀排布能够更准确的对土壤样品进行取样。土壤样品在样品收集器23中并非按土层深度变化均匀排布，样品收集器23远离样品输送器22一端的土壤样品较稀疏，密度小于靠近样品输送器22一端的土壤样品密度。因此，将取样孔231设置为非均匀排布，能够更真实、准确地反映被检测土壤的实际情况，按深度差自上而下对不同土层的土壤样品进行取样。

进一步地，样品收集器23远离样品输送器22的一端设置有压力传感器232。通过设置压力传感器232能够检测出样品收集器23后部土壤样品的压力，当土壤样品的压力达到设定阈值时可以触发相关操作。相关操作比如可以是进行报警、提示更换样品收集器23或自动关机等等。

在一种实施例中，设备包括至少两个第一驱动装置30，至少两个第一驱动装置30以取样装置20的轴线为对称轴均匀设置。设置多个第一驱动装置30，并将多个第一驱动装置30按取样装置20的轴线为对称轴均匀设置可以增加检测插杆21的导向性，保证检测插杆21能够更垂直地***地面，同时确保检测插杆21拔出时的冲击力均匀，避免检测插杆21损坏的情况。

第一驱动装置30包括驱动元件31与复位组件，驱动元件31与复位组件均设置在设备本体10上且复位组件的轴线与驱动元件31的轴线平行；驱动元件31能够驱动复位组件从初始位置移动至拉伸位置，复位组件能够从拉伸位置复位至初始位置，在拉伸位置检测插杆21***土壤。在本实施例中驱动元件31采用液压缸，液压缸能够提供更大动力，相对于丝杠等装置来说，能够更好地实现对检测插杆21的驱动功能。而且相对于其他能够提供动力的装置，液压缸的体积较小，能够使设备整体更加紧凑、小巧。当然可以理解的是，根据设计需要的不同，驱动元件31还可以采用其他的结构或形式，例如气缸等。

复位组件包括弹簧32与导向管，弹簧32设置在设备本体10上，导向管(图中未示出)设置在弹簧32内部。通过设置导向管(图中未示出)，可以防止弹簧32在伸缩过程中摆动量过大，造成驱动元件31与复位组件之间定位不准确。当然可以理解的是，根据设计需要的不同，复位组件还可以采用其他结构或形式，如蓄能器等。

在一种实施例中，设备还包括至少两个固定插杆40，固定插杆40一端与所设备本体10连接，另一端能够***土壤内。通过设置多个固定插杆40有效地可以防止设备在进行土壤取样时发生歪倒、倾覆的问题。

在一种实施例中，设备还包括检测插杆保护罩24，检测插杆保护罩24一端与设备本体10连接，另一端与检测插杆21接触。检测插杆保护罩24可以有效地保护检测插杆21与设备本体10连接处，增长设备与检测插杆21的使用寿命。

在一种实施例中，检测插杆21上还可以设置有各种传感器。这些传感器比如可以包括土壤温湿度传感器、土壤PH传感器、土壤水势传感器、土壤盐分传感器等。通过在检测插杆21上设置传感器，不仅能对土壤进行取样，还能够实时对土壤的温湿度、PH值、水势、盐分等信息进行采集、检测。

为达到上述目的，本实施例另一方面提供了一种基于上述任一项所述的土壤生态环境监测设备的土壤生态环境监测方法，其中，方法包括以下步骤：第一驱动装置30驱动检测插杆21***土壤；进入检测插杆21内部的样品输送腔的土壤通过样品输送器22传送至样品收集器23。本发明实施例提供的土壤生态环境监测方法能够实现一次性地监测深度不同的土层，对各土层的土质情况进行准确地，对土壤样品进行收集、取样，方便后续各种检测。

本发明中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

Claims (10)

1.一种土壤生态环境监测设备，其特征在于，包括：

设备本体；

取样装置，所述取样装置包括检测插杆、样品输送器及样品收集器，所述检测插杆远离插杆头的一端设置在所述设备本体上且与所述样品输送器连接，所述样品输送器与所述样品收集器连接，所述检测插杆内部设置有样品输送腔，所述样品输送腔与所述样品输送器的内腔连通，所述样品输送器能够将土壤样品从所述样品输送腔传送至所述样品收集器；

第一驱动装置，所述第一驱动装置设置在所述设备本体上，所述第一驱动装置能够驱动所述检测插杆***土壤。

2.根据权利要求1所述的土壤生态环境监测设备，其特征在于：

所述检测插杆外部设置有螺旋齿；

所述取样装置还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置设置在所述设备本体上且与所述检测插杆传动连接，所述第二驱动装置能够驱动所述检测插杆旋转。

3.根据权利要求1所述的土壤生态环境监测设备，其特征在于：

所述检测插杆与所述设备本体之间的连接方式为可拆卸式连接。

4.根据权利要求1所述的土壤生态环境监测设备，其特征在于：

所述样品收集器上设置有多个取样孔。

5.根据权利要求4所述的土壤生态环境监测设备，其特征在于：

所述取样孔设置为非均匀排布，所述样品收集器靠近所述样品输送器一端的取样孔的孔距小于所述样品收集器远离所述样品输送器一端的取样孔的孔距。

6.根据权利要求1所述的土壤生态环境监测设备，其特征在于：

所述样品收集器远离所述样品输送器的一端设置有压力传感器。

7.根据权利要求1所述的土壤生态环境监测设备，其特征在于：

所述设备包括至少两个所述第一驱动装置，至少两个所述第一驱动装置以所述取样装置的轴线为对称轴均匀设置。

8.根据权利要求7所述的土壤生态环境监测设备，其特征在于，所述第一驱动装置包括：

驱动元件，所述驱动元件设置在所述设备本体上；

复位组件，所述复位组件包括弹簧和导向管，所述弹簧设置在所述设备本体上，所述导向管设置在所述弹簧内部；

所述复位组件的轴线与所述驱动元件的轴线平行，所述驱动元件能够驱动所述复位组件从初始位置移动至拉伸位置，所述复位组件能够从所述拉伸位置复位至所述初始位置，在所述拉伸位置所述检测插杆***土壤。

9.根据权利要求1所述的土壤生态环境监测设备，其特征在于，所述设备还包括：

至少两个固定插杆，所述固定插杆一端与所述设备本体连接，另一端能够***土壤内。

10.一种基于权利要求1-9所述的土壤生态环境监测设备的土壤生态环境监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一驱动装置驱动所述检测插杆***土壤；

进入所述检测插杆内部的所述样品输送腔的土壤通过所述样品输送器传送至所述样品收集器。

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