CN109127699A - 一种利用太阳能的土壤修复装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能的土壤修复装置及使用方法，属于土壤修复装置领域，一种利用太阳能的土壤修复装置，包括太阳能光伏板，还包括上端卡接有顶壳的修复桩体，顶壳内端连接有供电系统，供电系统包括蓄电池，顶壳外端连接有手动开关，修复桩体内部开凿有空腔，空腔中连接有控制系统，修复桩体下端螺纹连接有桩头，桩头上连接有土壤传感器，顶壳外表面连接有显示器，显示器、控制系统和土壤传感器均与供电系统电性连接，修复桩体外端连接有修复枝，可以在对土壤情况监测的同时，自动利用光和热对深层土壤内部进行及时的修复，该装置制作成本低，且使用方法简单，利用太阳能光伏板为整个装置供电，高效环保。

Description

一种利用太阳能的土壤修复装置及使用方法

技术领域

本发明涉及土壤修复装置领域，更具体地说，涉及一种利用太阳能的土壤修复装置及使用方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存的物质基础，也是经济社会发展不可或缺的环境要素。然而经过我国经济近三十年来的飞速发展，伴随而来的是工业化造成的环境污染和生态破坏。在这种大形势下，环境修复产业应运而生。但是在行业发展壮大的同时，对受污染土壤实施修复的活动本身伴随着对能源、资源的消耗。在对土壤采取修复工作过程中，土壤传感器是不可或缺的监测器件。

土壤传感器，是监测土壤墒情的总称，可分为：土壤水分传感器、土壤水分仪、土壤湿度计、土壤墒情仪、土壤墒情传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器。土壤含水量有重量含水量和体积含水量(容积含水量)两种表示方法。重量含水量通过取土烘干法测量得到，通过土壤水分传感器测量得到的含水量均为体积含水量，即土壤水分传感器就是测量单位土壤总容积中水分所占比例的仪器。一些土壤水分传感器能同时测量土壤的水分含量、土壤温度及土壤中总盐分含量三个参数。

土壤修复的方案有多种，在专利号为CN206671327U中提到一种修复污染土壤的植物仿生智能监测装置，显示器与土壤传感器连接用于显示土壤传感器测得的数据，显示器通过控制系统与供电系统连接；本实用新型的装置结构简单灵活，经济适用，但是该专利仅仅起到监测的作用，不能起到自动修复的效果，专利号为CN101642772B中提到一种微生物土壤修复剂及其制备方法，修复剂包括吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物，腐熟的有机物和枯草芽孢杆菌固体菌剂，利用微生物土壤修复剂将有益微生物施入土壤中，优化土壤微生物区系，改善土壤物理性状，修复板结退化的土壤，增强土壤生物活性，调节作物代谢；促进作物生长，并降解和转化土壤中的污染物，抑制土传病害；增强作物抗逆性、提高产量、改善品质、生态环保，该方案在对土壤进行修复时无法进行监测，得不到及时的反馈。特别是一些处于较潮湿环境中的土壤，微生物土壤修复剂容易被表层潮气带走，导致土壤内部修复效果不好，且浪费修复材料。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用太阳能的土壤修复装置及使用方法，它可以在对土壤情况监测的同时，自动利用光和热对深层土壤内部进行及时的修复，该装置制作成本低，且使用方法简单，利用太阳能光伏板为整个装置供电，高效环保。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种利用太阳能的土壤修复装置，包括太阳能光伏板，还包括上端卡接有顶壳的修复桩体，所述太阳能光伏板连接于顶壳的顶端，所述顶壳内端连接有供电系统，所述供电系统包括蓄电池，所述蓄电池与顶壳的内壁连接，所述顶壳外端连接有手动开关，所述修复桩体内部开凿有空腔，所述空腔中连接有控制系统，所述修复桩体下端螺纹连接有桩头，所述桩头上连接有土壤传感器，所述顶壳外表面连接有显示器，所述显示器、控制系统和土壤传感器均与供电系统电性连接，所述修复桩体外端连接有修复枝，可以在对土壤情况监测的同时，自动利用光和热对深层土壤内部进行及时的修复，该装置制作成本低，且使用方法简单，利用太阳能光伏板为整个装置供电，高效环保。

进一步的，所述土壤传感器包括土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤温湿度传感器、土壤氧化还原电位传感器和土壤电导盐分传感器，多项数据监测，便于用户了解土壤中各项数据。

进一步的，所述修复枝设有多个，多个所述修复枝自上而下均匀排布于修复桩体外端，所述修复桩体外表面刻设有刻度纹，便于确认修复桩体插入土壤中的深度，且不同位置的修复枝可对不同深度的土壤进行修复。

进一步的，所述修复枝为空心枝，所述修复枝内底端设有微生物修复菌落，所述修复枝上端开凿有出菌口，所述出菌口处连接有密封薄膜，所述修复枝靠近修复桩体的一端连接有供光灯，所述供光灯与控制系统电性连接，当所检测到的土壤数据超出预定综合阈值时，土壤传感器将所检测到的土壤数据传给控制系统，通过控制系统处理，使得供光灯自动打开，光照促进微生物修复菌落繁殖，另外，光的传导过程中伴随着一定的温度，使得修复枝内部发热，进一步加速微生物修复菌落的繁殖，微生物修复菌落大量繁殖后，挤破密封薄膜并从出菌口溢出，进入土壤中继续繁殖，改善土壤。

进一步的，所述修复枝内部连接有倍频晶体块，所述倍频晶体块位于供光灯和出菌口之间，倍频晶体块可改变波长，使得射出的波长更加有利于微生物修复菌落的繁殖。

进一步的，所述修复枝内壁涂有反光涂层，所述反光涂层与修复枝内壁之间还涂有防脱落夹层，所述防脱落夹层由ZS-711无机防腐涂料与200目石英粉制成，反光涂层有利于增强光照，从而加速微生物修复菌落的繁殖。

进一步的，所述微生物修复菌落为光合细菌，且修复枝的内底端还设有供光合细菌生长的必要营养物质，光合细菌在厌氧光照条件下，能利用低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子受体，进行光能异养生长，在黑暗条件下能利用有机物作为呼吸基质进行好氧或异养生长，且光合细菌具有很高的营养价值，可以很好的改善土壤质量。

进一步的，所述密封薄膜为3D打印材料，且采用3D打印技术打印而成，所述密封薄膜的厚度为1.2mm-1.5mm，易挤破，且易降解，无污染。

进一步的，所述顶壳内端还连接有无线控制系统，所述无线控制系统与供电系统电性连接，所述无线控制系统通过移动网络、蓝牙或红外线发送监测数据到客户端，所述客户端包括PC端和手机端，所述PC端包括PC网页版，所述手机端包括Android版和IOS版，便于远程查看。

一种利用太阳能的土壤修复装置，其使用方法为：

步骤二、用户在客户端设置好土壤监测的综合阈值，通过无线控制系统将综合阈值传到控制系统中；

步骤二、用户握住顶壳处，用力向下将修复桩体插入土壤中，观察修复桩体表面的刻度纹，根据需要插入合适的深度；

步骤三、手动打开顶壳上的手动开关，桩头上的土壤传感器开始对所在土壤的酸碱度进行实时监测；

步骤四、通过显示器直接观察土壤传感器所监测的各项数据和综合数据，也可以通过客户端间接查看所监测的各项数据和综合数据以及所监测的各项数据和综合数据的历史记录。

步骤五、当所检测到的土壤数据超出预定综合阈值时，土壤传感器将所检测到的土壤数据传给控制系统，通过控制系统处理，使得显示器的屏幕闪动，同时通过无线控制系统将土壤数据传给客户端，客户端发出提示，提示用户所检测到的土壤数据超出预定的综合阈值，提醒用户更换该装置，用户手握顶壳处，用力向上将修复桩体拔出土壤即可。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以在对土壤情况监测的同时，自动利用光和热对深层土壤内部进行及时的修复，该装置制作成本低，且使用方法简单，利用太阳能光伏板为整个装置供电，高效环保。

(2)土壤传感器包括土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤温湿度传感器、土壤氧化还原电位传感器和土壤电导盐分传感器，多项数据监测，便于用户了解土壤中各项数据。

(3)修复枝设有多个，多个修复枝自上而下均匀排布于修复桩体外端，修复桩体外表面刻设有刻度纹，便于确认修复桩体插入土壤中的深度，且不同位置的修复枝可对不同深度的土壤进行修复。

(4)修复枝为空心枝，修复枝内底端设有微生物修复菌落，修复枝上端开凿有出菌口，出菌口处连接有密封薄膜，修复枝靠近修复桩体的一端连接有供光灯，供光灯与控制系统电性连接，当所检测到的土壤数据超出预定综合阈值时，土壤传感器将所检测到的土壤数据传给控制系统，通过控制系统处理，使得供光灯自动打开，光照促进微生物修复菌落繁殖，另外，光的传导过程中伴随着一定的温度，使得修复枝内部发热，进一步加速微生物修复菌落的繁殖，微生物修复菌落大量繁殖后，挤破密封薄膜并从出菌口溢出，进入土壤中继续繁殖，改善土壤。

(5)修复枝内部连接有倍频晶体块，倍频晶体块位于供光灯和出菌口之间，倍频晶体块可改变波长，使得射出的波长更加有利于微生物修复菌落的繁殖。

(6)修复枝内壁涂有反光涂层，反光涂层与修复枝内壁之间还涂有防脱落夹层，防脱落夹层由ZS-711无机防腐涂料与200目石英粉制成，反光涂层有利于增强光照，从而加速微生物修复菌落的繁殖。

(7)微生物修复菌落为光合细菌，且修复枝的内底端还设有供光合细菌生长的必要营养物质，光合细菌在厌氧光照条件下，能利用低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子受体，进行光能异养生长，在黑暗条件下能利用有机物作为呼吸基质进行好氧或异养生长，且光合细菌具有很高的营养价值，可以很好的改善土壤质量。

(8)密封薄膜为3D打印材料，且采用3D打印技术打印而成，密封薄膜的厚度为1.2mm-1.5mm，易挤破，且易降解，无污染。

(9)顶壳内端还连接有无线控制系统，无线控制系统与供电系统电性连接，无线控制系统通过移动网络、蓝牙或红外线发送监测数据到客户端，客户端包括PC端和手机端，PC端包括PC网页版，手机端包括Android版和IOS版，便于远程查看。

附图说明

图1为本发明的部分剖面结构示意图；

图2为图1中A处的结构示意图；

图3为本发明修复枝处的结构示意图；

图4为本发明微生物修复菌落繁殖时的修复枝处的结构示意图；

图5为本发明微生物修复菌落溢出出菌口时的修复枝处的结构示意图；

图6为本发明供光灯开启时修复枝处的结构示意图；

图7为本发明的正面结构示意图；

图8为本发明的内部系统连接关系图；

图9为本发明的内外系统连接关系图。

图中标号说明：

1修复桩体、2顶壳、3太阳能光伏板、4显示器、5控制系统、6桩头、7土壤传感器、8修复枝、9供光灯、10倍频晶体块、11密封薄膜、12微生物修复菌落、13凹陷、14出菌口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-9，一种利用太阳能的土壤修复装置，包括太阳能光伏板3，还包括上端卡接有顶壳2的修复桩体1，太阳能光伏板3连接于顶壳2的顶端，顶壳2内端连接有供电系统，供电系统包括蓄电池，蓄电池用于储存太阳能光伏板3接收并转化的电能，由供电系统为整个装置的用电系统提供电力，蓄电池与顶壳2的内壁连接，顶壳2外端连接有手动开关，修复桩体1内部开凿有空腔，空腔中连接有控制系统5，修复桩体1下端螺纹连接有桩头6，桩头6上连接有土壤传感器7，顶壳2外表面连接有显示器4，显示器4、控制系统5和土壤传感器7均与供电系统电性连接，修复桩体1外端连接有修复枝8，可以在对土壤情况监测的同时，自动利用光和热对深层土壤内部进行及时的修复，该装置制作成本低，且使用方法简单，利用太阳能光伏板3为整个装置供电，高效环保。

土壤传感器7包括土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤温湿度传感器、土壤氧化还原电位传感器和土壤电导盐分传感器，多项数据监测，便于用户了解土壤中各项数据。

修复枝8设有多个，多个修复枝8自上而下均匀排布于修复桩体1外端，修复桩体1外表面刻设有刻度纹，便于确认修复桩体1插入土壤中的深度，且不同位置的修复枝8可对不同深度的土壤进行修复。

修复枝8为空心枝，修复枝8内底端设有微生物修复菌落12，修复枝8上端开凿有出菌口14，出菌口14处连接有密封薄膜11，密封薄膜11可在微生物修复菌落12大量繁殖至挤破密封薄膜11并从出菌口14溢出之前，保持修复枝8内部与外界隔绝，有利于微生物修复菌落12的存放培养，修复枝8靠近修复桩体1的一端连接有供光灯9，供光灯9与控制系统5电性连接，当所检测到的土壤数据超出预定综合阈值时，土壤传感器7将所检测到的土壤数据传给控制系统5，通过控制系统5处理，使得供光灯9自动打开，光照促进微生物修复菌落12繁殖，另外，光的传导过程中伴随着一定的温度，使得修复枝8内部发热，进一步加速微生物修复菌落12的繁殖，微生物修复菌落12大量繁殖后，挤破密封薄膜11并从出菌口14溢出，进入土壤中继续繁殖，改善土壤。

修复枝8内部连接有倍频晶体块10，倍频晶体块10位于供光灯9和出菌口14之间，倍频晶体块10可改变波长，使得射出的波长在450μm-550μm之间，450μm-550μm的波长光更加有利于微生物修复菌落12的繁殖。

修复枝8内壁涂有反光涂层，反光涂层与修复枝8内壁之间还涂有防脱落夹层，防脱落夹层由ZS-711无机防腐涂料与200目石英粉制成，反光涂层有利于增强光照，从而加速微生物修复菌落12的繁殖。

微生物修复菌落12为光合细菌，且修复枝8的内底端还设有供光合细菌生长的必要营养物质，光合细菌在厌氧光照条件下，能利用低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子受体，进行光能异养生长，在黑暗条件下能利用有机物作为呼吸基质进行好氧或异养生长，且光合细菌具有很高的营养价值，可以很好的改善土壤质量。

密封薄膜11为3D打印材料，且采用3D打印技术打印而成，密封薄膜11的厚度为1.2mm-1.5mm，易挤破，且易降解，无污染。

顶壳2内端还连接有无线控制系统，无线控制系统与供电系统电性连接，无线控制系统通过移动网络、蓝牙或红外线发送监测数据到客户端，客户端包括PC端和手机端，PC端包括PC网页版，手机端包括Android版和IOS版，便于远程查看。

一种利用太阳能的土壤修复装置，其使用方法为：

步骤二、用户在客户端设置好土壤监测的综合阈值，通过无线控制系统将综合阈值传到控制系统5中；

步骤二、用户握住顶壳2处，用力向下将修复桩体1插入土壤中，观察修复桩体1表面的刻度纹，根据需要插入合适的深度；

步骤三、手动打开顶壳2上的手动开关，桩头6上的土壤传感器7开始对所在土壤的酸碱度进行实时监测；

步骤四、通过显示器4直接观察土壤传感器7所监测的各项数据和综合数据，也可以通过客户端间接查看所监测的各项数据和综合数据以及所监测的各项数据和综合数据的历史记录。

步骤五、当所检测到的土壤数据超出预定综合阈值时，土壤传感器7将所检测到的土壤数据传给控制系统5，通过控制系统5处理，使得显示器4的屏幕闪动，同时通过无线控制系统将土壤数据传给客户端，客户端发出提示，提示用户所检测到的土壤数据超出预定的综合阈值，提醒用户更换该装置，用户手握顶壳2处，任意方向转动顶壳2，顶壳2带着修复桩体1转动一定角度，用力向上将修复桩体1拔出土壤即可。

步骤六、取下修复枝8远离出菌口14一端凹陷13处的土壤样品，对不同深度土壤中的各项成分进行二次检测。

本装置可以在利用土壤传感器7对土壤情况监测的同时，利用修复枝8内部的微生物修复菌落12自动利用光和热对深层土壤内部进行及时的修复，同时该装置制作成本低，且使用方法简单，合理利用太阳能光伏板3为整个装置供电，利用光和热共同促进微生物修复菌落12的生长繁殖，加速微生物修复菌落12对土壤的修复，高效环保，同时还能对不同深度处的土壤进行单独取样，供后续二次检测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用太阳能的土壤修复装置，包括太阳能光伏板(3)，其特征在于：还包括上端卡接有顶壳(2)的修复桩体(1)，所述太阳能光伏板(3)连接于顶壳(2)的顶端，所述顶壳(2)内端连接有供电系统，所述供电系统包括蓄电池，所述蓄电池与顶壳(2)的内壁连接，所述顶壳(2)外端连接有手动开关，所述修复桩体(1)内部开凿有空腔，所述空腔中连接有控制系统(5)，所述修复桩体(1)下端螺纹连接有桩头(6)，所述桩头(6)上连接有土壤传感器(7)，所述顶壳(2)外表面连接有显示器(4)，所述显示器(4)、控制系统(5)和土壤传感器(7)均与供电系统电性连接，所述修复桩体(1)外端连接有修复枝(8)。

2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：所述土壤传感器(7)包括土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤温湿度传感器、土壤氧化还原电位传感器和土壤电导盐分传感器。

3.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：所述修复枝(8)设有多个，多个所述修复枝(8)自上而下均匀排布于修复桩体(1)外端，所述修复桩体(1)外表面刻设有刻度纹。

4.根据权利要求3所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：所述修复枝(8)为空心枝，所述修复枝(8)内底端设有微生物修复菌落(12)，所述修复枝(8)上端开凿有出菌口(14)，所述出菌口(14)处连接有密封薄膜(11)，所述修复枝(8)靠近修复桩体(1)的一端连接有供光灯(9)，所述供光灯(9)与控制系统(5)电性连接。

5.根据权利要求2所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：所述修复枝(8)内部连接有倍频晶体块(10)，所述倍频晶体块(10)位于供光灯(9)和出菌口(14)之间。

6.根据权利要求4所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：所述修复枝(8)内壁涂有反光涂层，所述反光涂层与修复枝(8)内壁之间还涂有防脱落夹层，所述防脱落夹层由ZS-711无机防腐涂料与200目石英粉制成。

7.根据权利要求4所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：所述微生物修复菌落(12)为光合细菌，且修复枝(8)的内底端还设有供光合细菌生长的必要营养物质。

8.根据权利要求4所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：所述密封薄膜(11)为3D打印材料，且采用3D打印技术打印而成，所述密封薄膜(11)的厚度为1.2mm-1.5mm。

9.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：所述顶壳(2)内端还连接有无线控制系统，所述无线控制系统与供电系统电性连接，所述无线控制系统通过移动网络、蓝牙或红外线发送监测数据到客户端，所述客户端包括PC端和手机端，所述PC端包括PC网页版，所述手机端包括Android版和IOS版。

10.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的土壤修复装置，其特征在于：其使用方法为：

步骤二、用户在客户端设置好土壤监测的综合阈值，通过无线控制系统将综合阈值传到控制系统(5)中；

步骤二、用户握住顶壳(2)处，用力向下将修复桩体(1)插入土壤中，观察修复桩体(1)表面的刻度纹，根据需要插入合适的深度；

步骤三、手动打开顶壳(2)上的手动开关，桩头(6)上的土壤传感器(7)开始对所在土壤的酸碱度进行实时监测；

步骤四、通过显示器(4)直接观察土壤传感器(7)所监测的各项数据和综合数据，也可以通过客户端间接查看所监测的各项数据和综合数据以及所监测的各项数据和综合数据的历史记录。

步骤五、当所检测到的土壤数据超出预定综合阈值时，土壤传感器(7)将所检测到的土壤数据传给控制系统(5)，通过控制系统(5)处理，使得显示器(4)的屏幕闪动，同时通过无线控制系统将土壤数据传给客户端，客户端发出提示，提示用户所检测到的土壤数据超出预定的综合阈值，提醒用户更换该装置，用户手握顶壳(2)处，用力向上将修复桩体(1)拔出土壤即可。