CN108871450B - 一种多功能环境检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能环境检测装置，同时具有空气、水源、土壤的检测或者采样功能，可移动性强，检测准确，自动化程度高，结构新颖，且采用纯洁能源驱动，样品保存采集方便，具有良好的推广前景。

Description

一种多功能环境检测装置

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种多功能环境检测装置。

背景技术

随着工业技术和现代科技的进步，人们对环境的重视程度越来越高，环境监测，尤其是户外环境监测，成为了必不可少的一个课题。环境监测，包括了空气、水源、土壤等的监测，有在线监测，也有取样后的送实验室检测。本发明旨在提供一种同时具有空气、水源、土壤监测和取样功能的多功能环境检测装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种多功能环境检测装置

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种多功能环境检测装置，包括底板和固接于底板上的主壳体，主壳体左侧固接有至少两个支杆，支杆的末端固接有轴圈，轴圈中穿过转轴，转轴由轴电机驱动旋转，转轴的中部固接有风速检测探头；主壳体内左部为水样品室，水样品室由抽水泵供水，抽水泵具有吸入软管，水样品室的侧壁上设置有液位开关，水样品室的上部固接有固定板，固定板上开设有供PH探杆穿过的探杆螺孔，具有外螺纹的PH探杆的前端为PH探头,PH探杆由探杆电机驱动；所述底板的底端通过两个第一电动伸缩杆固接有土壤采样检测单元；主壳体的左部为电控室，电控室上镶固有温度传感器、湿度传感器、控制器和声光报警器，电控室内部还设置有逆变器，主壳体的顶部设置有太阳能电池板，太阳能电池板、逆变器和控制器依次电连接，逆变器分别向轴电机、探杆电机、抽水泵的动力电机供电；所述土壤采样检测单元包括电机、钻杆和托盘，钻杆由电机驱动旋转，第一电动伸缩杆固接于托盘的上端，钻杆的末端具有锥形钻头，托盘上开设有供钻杆旋过的螺纹孔；所述钻杆的上半段为具有外螺纹的实心段，下半段为空心段，空心段上具有多个样品收纳单元；样品收纳单元包括固接于空心段内壁上的隔板，隔板将多个样品收纳单元分隔开来，每个样品收纳单元的内壁上通过至少两个连杆固接有一个微型双输出轴电机，微型双输出轴电机的上端输出轴与上开闭板固接，下端输出轴与下开闭板固接，上开闭板和下开闭板均为四分之三圆板，上开闭板容纳于锥形凸沿中，所述锥形凸沿的上端为左半圆开口、右半圆闭口的圆壳体；下开闭板下方的空间为样品存储空间，下端输出轴穿过固接于空心段内壁右侧上的半圆板与下开闭板固接，样品存储空间的底壁上固接有立柱，立柱的顶端右侧镶固有投光光源灯，投光光源灯正对的右侧空心段内壁上固接有光敏感应器，每个锥形凸沿的底端固接有水分检测器，所述半圆板上固接有微控制器，微控制器分别与微型双输出轴电机、水分检测器、光敏感应器电连接。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是风速检测探头相关的驱动构件；

图3是本发明电连接关系图；

图4是取样装置的剖视图；

图5是取样装置的外部轴测图；

图6是图4中A处下方样品收纳单元的局部放大图；

图7是上开闭板、微型双输出轴电机、半圆板和下开闭板的爆炸图；

图8是立柱的轴测图；

图9是上开闭板由打开都关闭的状态图；

图10是下开闭板由打开都关闭的状态图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

如图1-3所示的一种多功能环境检测装置，包括底板100和固接于底板100 上的主壳体101，主壳体101左侧固接有至少两个支杆107，支杆107的末端固接有轴圈102，轴圈102中穿过转轴103，转轴103由轴电机104驱动旋转，转轴103的中部固接有风速检测探头105；主壳体101内左部为水样品室106，水样品室106由抽水泵107供水，抽水泵107具有吸入软管108，水样品室106 的侧壁上设置有液位开关109，水样品室106的上部固接有固定板110，固定板 110上开设有供PH探杆111穿过的探杆螺孔112，具有外螺纹的PH探杆111 的前端为PH探头113,PH探杆113由探杆电机114驱动；所述底板100的底端通过两个第一电动伸缩杆115固接有土壤采样检测单元116；主壳体101的左部为电控室117，电控室117上镶固有温度传感器118、湿度传感器119、控制器120和声光报警器121，电控室117内部还设置有逆变器123(图1中未示出)，主壳体101的顶部设置有太阳能电池板124，太阳能电池板124、逆变器123、和控制器120依次电连接，逆变器123分别向轴电机104、探杆电机114、抽水泵107的动力电机125供电。

作为进一步的优选方案，所述PH探头113采用BPH8010探头传感器，PH探杆111采用焊接的方式固接于PH探头113上；所述风速检测探头105采用现有的热敏式风速检测探头。

作为进一步的优选方案，所述底板100的右端固接有把手126，所述底板 100的底端安装有万向轮。

本发明工作时，首先向控制器120输入设定的空气温度、湿度和PH阈值，当检测到的空气温度、湿度和水源PH值超过阈值时，控制器通过声光报警器发出声光警报；工作人员通过吸入软管108将水源送入水样品室106内，直至液位到达液位开关109的限位，此时启动探杆电机114，使得PH探头113向下螺旋下移，直至PH探头113插入样品液体中，对其PH值进行检测，检测完毕后，反向旋转探杆电机114，升起PH探头113，防止其长期浸没于污水中缩短其使用寿命。风速检测探头105使用时，驱动轴电机旋转至如图1所示的位置，进行风速测量，当不使用时，向左转下，收纳于主壳体101的左侧，防止移动的过程中撞击异物损坏探头。

发明人经研究发现，在传统的土壤取样中，往往是采用粗放型的取样，即简单地、不加区别地将某个深度的土壤作为样品取入。对于土壤的数据分析来说，土壤中的水分含量是其中一个十分重要的指标，同一位置的土壤随着深度的变化，其水分含量往往是连续变化的,在一些场合中，我们往往需要取得同一个位置不同深度、特定水分含量范围的土壤样品，而并非是所有水分含量范围的土壤样品混合物，但是现有的土壤取样工具中，还没有专门针对多个特定水分含量范围而设计的一次性专用取样工具。

如图4-10所示，土壤采样检测单元包括电机1、钻杆2和托盘3，钻杆2 由电机1驱动旋转，第一电动伸缩杆固接于托盘的上端，钻杆2的末端具有锥形钻头26，托盘3上开设有供钻杆2旋过的螺纹孔4；所述钻杆2的上半段为具有外螺纹的实心段5，下半段为空心段6，空心段6上具有多个样品收纳单元；样品收纳单元包括固接于空心段内壁上的隔板7，隔板7将多个样品收纳单元分隔开来，每个样品收纳单元的内壁上通过至少两个连杆8固接有一个微型双输出轴电机9，微型双输出轴电机9的上端输出轴10与上开闭板11固接，下端输出轴12与下开闭板13固接，上开闭板11和下开闭板13均为四分之三圆板，上开闭板11容纳于锥形凸沿14中，所述锥形凸沿14的上端为左半圆开口、右半圆闭口的圆壳体；下开闭板13下方的空间为样品存储空间15，下端输出轴12穿过固接于空心段内壁右侧上的半圆板16与下开闭板13固接，样品存储空间15的底壁上固接有立柱17，立柱17的顶端右侧镶固有投光光源灯18，投光光源灯18正对的右侧空心段内壁上固接有光敏感应器19，每个锥形凸沿14 的底端固接有水分检测器20，所述半圆板16上固接有微控制器21，微控制器 21分别与微型双输出轴电机9、水分检测器20、光敏感应器19电连接。

作为进一步的优选方案，所述下开闭板13的底端固接有第二电动伸缩杆22，第二电动伸缩杆22的底端固接有下端开口的筒体23，筒体23可套于立柱17 的顶端，筒体23的内壁固接有海绵体，第二电动伸缩杆22由微控制器21控制。

作为进一步的优选方案，所述锥形凸沿14的外径与钻头26的外径相同，上开闭板11和下开闭板13的初始位置相同。

作为进一步的优选方案，当上开闭板11与下开闭板13均打开时，样品存储空间15能与外部环境连通。

作为进一步的优选方案，所述投光光源灯18采用OK-L20ED01-20J08光源，所述光敏感应器19采用LXD/GB3-A1DPS光敏感应器，水分检测器20采用CSY 系列检测探头。

作为进一步的优选方案，所述微型双输出轴电机9、投光光源灯18、微控制器21均由内部电池供电，电机1由外部电源供电。微型双输出轴21的转动限位角度由其内置行程开关控制，属于现有技术范畴，本实施例中不再详述。

该土壤取样单元使用时，首先向微控制器输入需要的水分含量范围，这个水分含量范围可以有多个，以本实施例中设置有两个样品收纳单元为例，如果需要40％-50％和20％-30％两个水分含量范围的样品，那么将下方样品收纳单元中的微控制器水分含量范围阈值设置为20％-30％，将上方样品收纳单元中的微控制器水分含量范围阈值设置为40％-50％(因为由于蒸发的原因，一般越上层的土壤水分含量越低)。将钻头26对准需要取样的土壤位置，启动电机1转动使得钻头26向下旋转慢慢钻入土壤中，此时上开闭门11和下开闭门13都处于关闭状态，即两个四分之三圆板分别将锥形凸沿14的左半圆开口24、半圆板16的右边开口25关闭(如图9和图10所示的关闭状态)。当下方样品收纳单元的水分检测器20不断的下移，检测到的土壤水分含量进入20％-30％之间时，微控制器记录20％、30％水分含量两个节点的钻杆位置(对应了电机1的转动总角度)，然后将电机1回旋至20％和30％之间的中间点处，微控制器21控制微型双输出轴电机9启动，带动上开闭板11和下开闭板13的位置转动至如图9和图10所示的打开状态，此时锥形凸沿14的左半圆开口24和半圆板16的右边开口25被同时打开，前面被钻头26钻碎甩至周侧的土壤从锥形凸沿14的左半圆开口24 落入，最后进入样品存储空间15中。随着土壤样品的不断进入，样品存储空间 15的逐渐被土壤填充，由于样品收纳单元整体是位于土壤中的，因此除了投光光源灯的光源，样品存储空间15中不会存在其它光源，当土壤样品堆积至淹没投光光源灯18时，光敏感应器19接收到的光度会急剧下降，当其下降到设定的光度阈值时，微控制器21控制微型双输出轴电机9自动反向旋转，同步关闭锥形凸沿14的左半圆开口24和半圆板16的右边开口25，停止取样，同时闭锁下方样品收纳单元中微型双输出轴电机9的动作。此后，钻头26继续下移，直至上方样品收纳单元的水分检测器检测到的水分含量落入40％-50％范围内，重复与下方样品收纳单元相同的上述采样工作工程。至此，下方样品收纳单元和上方样品收纳单元中就分别采集了20％-30％和40％-50％两个指定水分含量范围的土壤样品。

有益效果：1、研发了一种同时具有空气、水源、土壤的检测或者采样功能，可移动性强，检测准确，自动化程度高，结构新颖，且采用纯洁能源驱动，样品保存采集方便，具有良好的推广前景。

2、创新性地设计了一种能够一次性采集同一位置、不同指定水分含量范围的土壤样品的取样装置，而且能够将这些不同水分含量范围的样品分开自动存储，自动化程度高。

3、具有同步动作的上开闭板和下开闭板，能够方便有效地打开和关闭存储空间，根据存储空间的无外光特性，设计了可靠的基于光敏度的关闭构件，这样能够有效防止存储空间中的样品过多过满，过多的土壤进入到微型双输出轴电机和微控制器所在的空间中，影响其正常工作或导致其损坏(虽然仍然会有少量土壤进入，但是基本不影响其正常工作)。由于本发明采用的是多个样品收纳空间，这样的设计相对于一般的采用重量感应器来判断固体样品是否过满来说，动作更加可靠，不会受到其它样品收纳空间存土量的影响，能有效防止误动。

4、发明人经研究发现，由于土壤容易对投光光源灯的表面造成污染，长时间运行后光敏感应器接收到的初始光度会减弱甚至失效，因此还设计了一个内部投光光源灯表面清理构件。当需要清理投光光源灯表面时(应该在非采样时段进行清理维护)，启动第二电动伸缩杆下移，将筒体套于立柱的顶端覆盖住投光光源灯的表面，然后转动微型双输出轴电机，使得筒体内部的海绵体不断旋转摩擦投光光源灯表面进行清理。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种多功能环境检测装置，其特征是，包括底板和固接于底板上的主壳体，主壳体左侧固接有至少两个支杆，支杆的末端固接有轴圈，轴圈中穿过转轴，转轴由轴电机驱动旋转，转轴的中部固接有风速检测探头；主壳体内左部为水样品室，水样品室由抽水泵供水，抽水泵具有吸入软管，水样品室的侧壁上设置有液位开关，水样品室的上部固接有固定板，固定板上开设有供PH探杆穿过的探杆螺孔，具有外螺纹的PH探杆的前端为PH探头,PH探杆由探杆电机驱动；所述底板的底端通过两个第一电动伸缩杆固接有土壤采样检测单元；主壳体的左部为电控室，电控室上镶固有温度传感器、湿度传感器、控制器和声光报警器，电控室内部还设置有逆变器，主壳体的顶部设置有太阳能电池板，太阳能电池板、逆变器和控制器依次电连接，逆变器分别向轴电机、探杆电机、抽水泵的动力电机供电；所述土壤采样检测单元包括电机、钻杆和托盘，钻杆由电机驱动旋转，第一电动伸缩杆固接于托盘的上端，钻杆的末端具有锥形钻头，托盘上开设有供钻杆旋过的螺纹孔；所述钻杆的上半段为具有外螺纹的实心段，下半段为空心段，空心段上具有多个样品收纳单元；样品收纳单元包括固接于空心段内壁上的隔板，隔板将多个样品收纳单元分隔开来，每个样品收纳单元的内壁上通过至少两个连杆固接有一个微型双输出轴电机，微型双输出轴电机的上端输出轴与上开闭板固接，下端输出轴与下开闭板固接，上开闭板和下开闭板均为四分之三圆板，上开闭板容纳于锥形凸沿中，所述锥形凸沿的上端为左半圆开口、右半圆闭口的圆壳体；下开闭板下方的空间为样品存储空间，下端输出轴穿过固接于空心段内壁右侧上的半圆板与下开闭板固接，样品存储空间的底壁上固接有立柱，立柱的顶端右侧镶固有投光光源灯，投光光源灯正对的右侧空心段内壁上固接有光敏感应器，每个锥形凸沿的底端固接有水分检测器，所述半圆板上固接有微控制器，微控制器分别与微型双输出轴电机、水分检测器、光敏感应器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能环境检测装置，其特征是，所述PH探头采用BPH8010探头传感器，探杆采用焊接的方式固接于PH探头上；所述风速检测探头采用热敏式风速检测探头。

3.根据权利要求2所述的一种多功能环境检测装置，其特征是，所述底板的右端固接有把手，所述底板的底端安装有万向轮。

4.根据权利要求3所述的一种多功能环境检测装置，其特征是，所述下开闭板的底端固接有第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆的底端固接有下端开口的筒体，筒体可套于立柱的顶端，筒体的内壁固接有海绵体，第二电动伸缩杆由微控制器控制。

5.根据权利要求4所述的一种多功能环境检测装置，其特征是，所述锥形凸沿的外径与钻头的外径相同。

6.根据权利要求5所述的一种多功能环境检测装置，其特征是，当上开闭板与下开闭板均打开时，样品存储空间能与外部环境连通。

7.根据权利要求6所述的一种多功能环境检测装置，其特征是，所述投光光源灯采用OK-L20ED01-20J08光源，所述光敏感应器采用LXD/GB3-A1DPS光敏感应器。

8.根据权利要求7所述的一种多功能环境检测装置，其特征是，所述微型双输出轴电机、投光光源灯、微控制器均由内部电池供电。

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