CN110045086A - 基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，通过设置土壤传感器模块、通信模块、控制模块和采样模块；传感器模块可拆卸，使得装置在简单拆卸后能便携式作业；控制模块在接收到通信模块警报信号，或判断土壤污染指数实测值大于阈值时，传递采样指令至采样模块，采样模块进行采样，其中，当控制模块判断土壤污染指数实测值大于阈值时，控制模块发送警报指令至通信模块，再由通信模块发送警报信号至其他监控终端上的通信模块，其它监控终端进行采样；终端将工业园区和居民区进行联合监控，能够使工业区的土壤污染保持在闭路状态，防止污染扩散，确保土壤污染超标时及时发现和采样，实现土壤信息的动态监管研究。

Description

基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置

技术领域

本发明涉及远程土壤监管装置，尤其涉及一种基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置。

背景技术

随着我国工业化、城市化的快速发展，工业区排放情况也越来越复杂，大量的工业废弃物甚至是有毒有害物质通过各种排放途径渗入土壤环境中，并在自然因素的作用下汇集、残留在土壤中，造成土壤污染，破坏土壤结构及机能。其中，工业区土壤污染防治是环境保护工作的重点，并且在实际治理中发现，污染预防、风险管控、治理修复的投入比例为1:10:100，从经济效益、后续效果上结合来看，土壤污染的治理必须以预防为主。

由于工业区覆盖范围大，污染排放点多，导致监控布点具有很大难度；同时部分企业为了逃避监管，排放超标后对土壤紧急处理，制造监控错报的假象，造成后续取样调查的困难；也有可能绕过监控点排放，造成土壤污染。并且土壤污染具有不均匀性，绕过监测点的排放有可能随着地质结构扩散到附近居民区，危害到居民的身体健康；申请号CN201810935845.8的文件公开了一种监控土壤环境质量的户外土壤定点监测仪，但该监测仪不能对污染超标信息进行警报，最主要是无法及时留样，做不到“证物”齐全，使得工作人员对土壤污染指标实测值真实性还需二次判断。因此，在土壤污染预防领域急需一种能够及时采样，及时保存污染超标临界点的土样；对异地排放造成周边居民区土壤污染也能实时监控的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供集土壤污染的检测与实测值采集、及时采样，联合布控、多区域预防于一体的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，包括多个监控终端，每个所述监控终端包括土壤传感器模块、通信模块、控制模块、采样模块；

所述土壤传感器模块用于实时采集土壤污染指数实测值，并将土壤污染指数实测值传送给所述控制模块；所述控制模块在接收到所述通信模块警报信号，或判断土壤污染指数实测值大于阈值时，传递采样指令至所述采样模块，所述采样模块进行采样，其中，当控制模块判断土壤污染指数实测值大于阈值时，所述控制模块发送警报指令至所述通信模块，再由通信模块发送警报信号至其他监控终端上的通信模块，此时，所述其它监控终端也进行采样。

其中，所述监控终端设置有工业区土壤监控终端和居民区土壤监控终端；所述工业区土壤监控终端设置在工业区排放点和原辅材料放置区；所述居民区土壤监控终端放置于工业区周边居民区。

其中，所述通信模块包括无线通讯装置和GPS装置；GPS装置实时采集监控终端的定位信息；无线通讯装置与服务器连接，所述无线通讯装置将土壤污染指标实测值、GPS定位信息实时传送至服务器。

其中，还包括电源模块，所述电源模块为整个监控终端供能，所述电源模块为太阳能电池板。

其中，土壤传感器模块包括土壤重金属传感器、土壤PH值传感器、土壤EC值传感器，所述土壤重金属传感器、土壤PH值传感器和土壤EC值传感器与控制模块、通信模块无线连接。

其中，所述土壤重金属传感器、土壤PH值传感器、土壤EC值传感器埋设于地下，且可拆卸；在所述土壤传感器模块拆卸后，其余模块构成另一独立工作装置，所述另一独立工作装置能够便携式采样。

其中，所述采样模块设置有取样器、旋转电机，当接收到所述控制模块发出的采样指令后，旋转电机驱动取样器进行土壤取样；所述取样器上还包括样品容纳槽，所述容纳槽中心位置与所述土壤传感器埋设深度一致。

其中，所述采样模块接收到采样指令采样完毕后，取出土壤样品并进行复位操作才接收下一次采样指令。

其中，还包括设置于主机壳体顶部外置的警报灯，所述警报灯与所述通信模块连接，当通信模块接收到所述警报指令时，警报灯闪烁。

其中，还包括服务器，所述服务器用于收集和存储各模块采集的信息，服务器所存储的信息能被客户端获取。

本发明的有益之处在于：与现有技术相比，一种基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，可以通过土壤传感器监控土壤污染指标实测值，并在污染超标时进行警报处理，特别设置有采样模块自动进行采样，留存土壤样品以备分析，防止传感器误报和误判土壤污染指标实测值，同时预防工业区紧急处理污染地块隐瞒污染信息；并且对工业区周围最近距离居民区进行监控，保证居民区的土壤无污染，防止工业区污染无规律扩散、转移至居民区；这样定点监测能够拟定长期监测点，也就是能够满足土壤环境的长期监控，获得土壤污染的积累变化数据和规律；除此之外，任一监控终端执行采样动作时，其它监测终端也执行采样，这样的组合方案能够让土壤研究者掌握在同一时间跨度下、同一地块范围的土壤污染指标实测值，为后续土壤污染预防研究提供最准确、真实的土壤资料。

附图说明

图1为基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置系统关系示意图；

图2为土壤监控终端系统关系图；

图3为土壤监控终端工作流程示意图；

图4为土壤监控终端结构关系示意图。

主要元件符号说明如下：

1、服务器 11、工业区土壤监控终端

12、居民区土壤监控终端 111、第一土壤传感器模块

112、第一电源模块 113、第一控制模块

114、第一通信模块 115、第一采样模块

121、第二土壤传感器模块 122、第二电源模块

123、第二控制模块 124、第二通信模块

125、第二采样模块。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1-图2，一种基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，包括工业区土壤监控终端11、居民区土壤监控终端12，工业区土壤监控终端11放置在工业区排污处理区、原辅材料放置区，居民区土壤监控终端12放置在离工业区距离最近的居民区，这样设置可以更有针对性的进行地域监控，将工业区可能造成的土壤污染控制在一个封闭区域，防止工业区的土壤污染对居民区造成严重影响，其中，工业区土壤监控终端11和居民区土壤监控终端12都与同一服务器1无线连接。在实际操作中，工业区的排污是存在显著风险的，那么这样设置的好处是，长期的定点测试和地域性的联合监控能够对污染积累的变化进行记录，也就能够提供珍贵的具有连续性的土壤数据，为土壤污染的风险表征提供有益数据，对土壤污染的重复积累到临界变化的这个过程进行负荷研究。

工业区土壤监控终端11设置有第一土壤传感器模块111，其中包括有用来采集土壤重金属含量、土壤PH值、土壤EC值的土壤重金属传感器、土壤PH传感器和土壤EC值传感器；同时，第一土壤传感器模块111还会将土壤污染指标实测值传递至第一通信模块114和第一控制模块113；第一通信模块114设置有第一无线通讯装置1141和第一GPS装置1142；第一无线通讯装置1141负责将第一土壤传感器模块111采集到的土壤污染指标实测值上传至服务器1；第一电源模块112为各模块提供电能。

第一控制模块113在接收到第一通信模块警报信号，或判断土壤污染指数实测值大于阈值时，传递采样指令至第一采样模块115，第一采样模块115进行采样。

其中，第一控制模块113在接收到第一土壤传感器模块111发送的土壤污染指标实测值后，将土壤污染指标实测值与预存的阈值进行比较，当土壤污染指标实测值大于阈值时则说明土壤污染已超标，第一控制模块113发现超标后控制模块113发送警报指令至第一通信模块114，同时发送采样指令至第一采样模块115，第一采样模块115进行采样。

第一通信模块113在接收到第一控制模块113发出的警报指令时，通过无线通讯装置1131传送警报信号至服务器，同时将警报信号传送至其它监控终端的第二通信模块，此时其它监控终端也进行采样。

在本实施例中，居民区土壤监控终端12设置有第二土壤传感器模块121，第二土壤传感器模块121中包含有用来采集土壤重金属含量、土壤PH值、土壤EC值的土壤重金属传感器、土壤PH值传感器和土壤EC值传感器；第二电源模块122为各模块提供电能；第二控制模块123在接收到第二土壤传感器模块121发送的土壤污染指标实测值与第二控制模块123预存的阈值进行比较，当土壤污染指标实测值值大于阈值时则判断为污染超标，并发送警报指令至第二通信模块124，同时发送采样指令至第二采样模块125；第二通信模块124设置有第二无线通讯装置1241和第二GPS装置1242；第二无线通讯装置1241负责将第二土壤传感器121采集到的土壤污染指标实测值上传至服务器，并且在接收到控制模块123发出的警报指令时，第二通讯装置1231将附加传送警报信号至服务器，同时将警报信号传送至其他控制终端的第一通信模块；第二采样模块125等候第二控制模块的采样指令，在接收到采样指令后进行采样；这样设置是为了能够让控制模块在接收到其他终端传输的警报信号时能够及时采样，并且自身也具有判断过程，如果控制模块判断土壤污染超标也会通知其他终端进行采样留存。

在本实施例中，工业区土壤监测终端与居民区监测终端预存的土壤阈值并不一致，工业区土壤监测终端预存阈值按照工业区土壤环境质量标准设置，居民区土壤监测终端预存阈值按照居民区土壤环境质量标准设置，这样设置能够更准确的监控工业区土壤情况，也能更好的保护工业区周边居民的土壤环境；并且，本实施例中所述终端并未把工业区土壤监控终端和居民区土壤监测终端数量限定为一个，为了表述方便，只着重描述其中一个终端的工作流程。

在本实施例中，在本装置需要长期定点监控时，在土壤联合监测采样装置安装时，将土壤传感器111埋设于地下1m处，土壤重金属传感器、土壤PH值传感器、土壤EC值传感器相互呈三叉星位置分布，防止各传感器互相干扰；并在主机壳体外安装有报警灯和太阳能电池板；但土壤传感器模块是可以拆卸的，所以，在不需要长时间的定点采集土壤数据并自动监控时，可以将土壤传感器模块拆卸，而其余模块能够形成独立工作的便携式采样装置，并且在便携式采样过程中，也可以将采样点的GPS信息和样品编号上传至服务器。这样设置是为了，节省设备资源，提高利用率，在需要长期定点监测时进行土壤传感器的埋设，实现终端互联的土壤联合监控采样；当不需要长时间定点监测，只需要进行人工采样时，可以将本发明中的土壤传感器模块拆卸，此时其余模块构成另一独立工作装置，且该装置能够满足便携式采样；比如在终端进行采样时，工作人员进行实地考察后，能够对终端的传感器进行拆卸，直接取用剩余装置进行选点采样，减轻了工作人员的工作负担，也就能够提高装置的利用率。

请参阅图3，本发明土壤联合监测装置的具体工作流程如图3所示：各土壤监测终端开始工作后；任一土壤监控终端以以下工作流程运行：土壤传感器模块中的土壤重金属传感器、土壤PH值传感器和土壤EC值传感器开始采集土壤污染指标实测值，采集的信息传递至控制模块和通信模块；控制模块将土壤污染指标实测值与预存在控制模块中的土壤阈值进行比较：当土壤污染指标实测值比阈值更小时说明土壤污染指标实测值正常，土壤环境还在正常范围内，土壤传感器模块下的土壤重金属传感器、土壤PH值传感器和土壤EC值传感器继续采集土壤污染指标实测值；当土壤污染指标实测值比阈值更大时说明土壤污染值超标，那么控制模块将传递采样指令至采样模块，并传递警报指令至通信模块；采样模块在接收到采样指令后，进行采样操作，其采样深度为传感器埋设深度1m，采样完成后，采样器收回至主机壳内，直至工作人员取出土样并进行复位操作后再进行信号接收；通信模块在接收到警报信号时，向服务器实时传递土壤污染指标实测值和GPS定位信息的同时附加传送警报信号，报警灯此时闪烁，并且通信模块还会传送警报信号至其他监测终端的通信模块；其他监测终端的通信模块在接收到另一监控终端发送的警报信号时，将警报信号传递给控制模块，控制模块再发送采样指令至采样模块，即组合模块下任一终端在发现警报后所有终端都进行采样。在整个监控终端进行工作时，除了控制模块判断土壤污染指标实测值大于阈值时会进行采样，监控终端还会在接收到其它模块下通信模块发送过来的警报信号时进行采样。这样设置的好处是，在整个监控过程中，防止其中一个终端的土壤传感器模块遭到破坏时，恰好发生了土壤污染超标事件，从而会导致污染沿着土壤结构无规律扩散出去却无法及时发现和处理，而设置在其它位置的终端，能防止污染的无限扩散，并且由于各个终端能够联合监控采样，土壤传感器模块损害的终端也能在其它终端采样时也进行采样，保证了及时留存土壤样品，为后续的土壤研究和环境保护提供更加全面的信息。

在此方案的实施下，终端互联和联合监控的装置能够满足对于土壤污染高风险地区的定点长期监控，对获得长期的、连续的、变化的、实时的土壤信息具有非常显著的效果，而这些长期的监控数据，是土壤污染长期管控的信息、数据支撑。并且基于终端互联，对地区的联合监控和采样使得如工业区等的高风险区域发生的偶然污染事件能够及时检测，对于偶然性的超标排放或者超过临界值的污染积累，及时取样能够保证样品的无变性，对后续的样品分析能够提供更可靠的信息。土壤污染由于具有隐蔽性和滞后性，而这两个特点都是因为土壤污染不能直观的通过感官去发现，但是在土壤污染超过临界值时，便会对此土壤环境造成破坏；那么，风险地块的长期监测方案，能够对土壤积累过程中的土壤污染值以及变化动态有所监控，也就能够提供土壤污染预防的研究数据，这些实时的记录数据还能给土壤研究中对土壤进行的风险表征工作提供帮助。并且，将需要埋设于地下的土壤传感器模块设置为可拆卸部分，当工作人员在终端所在地块需要多点取样时，能够将传感器模块拆卸，仅使用剩余的装置进行采样操作，实现了便携式功能，简化了工作人员的操作难度和操作流程。实现了一体多用，在终端使用方式上提供了多种选择，也就能够满足终端设备的多处利用，提高了终端的利用率。

在此方案的实施下，结合《场地环境监测技术导则》（HJ 25.2-2014）的要求，可以进行污染物浓度调查和空间分布调查，也就是能够同时进行污染证实和风险评估调查两个阶段，并且为场地的环境管理提供实质依据（污染土样），本发明正好使土壤污染调查工作能够更好地程序化和系统化，保证调查过程的科学性和客观性，再依据采集到的土壤污染信息可以选择物理、化学和生物的办法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物等土壤修复技术中的其中一种来进行实地修复。

本发明的优势在于：

1）工业区监控终端和居民区监控终端的联合监控，能够使工业区造成的土壤污染保持在闭路状态，在威胁到对周围居民区土壤环境时及时发现，防止工业区污染扩散；

2）污染超标时能够及时报警，在第一时间通知工作人员开展土壤调查，又能及时采集污染土样，做到证物齐全，防止部分企业排污后进行客土回填逃避监管；

3）基于终端互联的监防装置能够防止其中一个土壤传感器损坏造成的监控盲区。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，包括多个监控终端，每个所述监控终端包括土壤传感器模块、通信模块、控制模块、采样模块；

所述土壤传感器模块用于实时采集土壤污染指数实测值，并将土壤污染指数实测值传送给所述控制模块；所述控制模块在接收到所述通信模块警报信号，或判断土壤污染指数实测值大于阈值时，传递采样指令至所述采样模块，所述采样模块进行采样，其中，当控制模块判断土壤污染指数实测值大于阈值时，所述控制模块发送警报指令至所述通信模块，再由通信模块发送警报信号至其他监控终端上的通信模块，此时其它监控终端也进行采样。

2.根据权利要求1所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，所述监控终端包括工业区土壤监控终端、居民区土壤监控终端；所述工业区土壤监控终端设置于工业区排放点、原辅材料放置区；所述居民区土壤监控终端放置于工业区周边居民区。

3.根据权利要求1所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，所述通信模块包括无线通讯装置和GPS装置；GPS装置实时采集监控终端的定位信息；无线通讯装置与服务器连接，所述无线通讯装置将土壤污染指标实测值、GPS定位信息实时传送至服务器。

4.根据权利要求1所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块为整个监控终端供能；其中，所述电源模块为太阳能电池板。

5.根据权利要求1所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，土壤传感器模块包括土壤重金属传感器、土壤PH值传感器、土壤EC值传感器，所述土壤重金属传感器、土壤PH值传感器和土壤EC值传感器与控制模块、通信模块无线连接。

6.根据权利要求5所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，所述土壤重金属传感器、土壤PH值传感器、土壤EC值传感器埋设于地下，且可拆卸；在所述土壤传感器模块拆卸后，其余模块构成独立工作装置，能够进行便携式采样。

7.根据权利要求1所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，所述采样模块设置有取样器、旋转电机；所述采样模块在接收到所述控制模块发出的采样指令后，旋转电机驱动取样器进行土壤取样；所述取样器上还包括样品容纳槽，所述容纳槽中心位置与所述土壤传感器埋设深度一致。

8.根据权利要求7所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，所述采样模块接收到采样指令采样完毕后，取出土壤样品并进行复位操作才接收下一次采样指令。

9.根据权利要求1所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，还包括警报灯，所述警报灯与所述通信模块连接，当通信模块接收到所述警报指令时，警报灯闪烁。

10.根据权利要求1所述的基于终端互联的用于土壤联合监控采样的监防装置，其特征在于，还包括服务器，所述服务器用于收集和存储各模块采集的信息，服务器所存储的信息能被客户端获取。