CN112067790A - 一种智能土壤修复在线监测系统 - Google Patents

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李树震
师圆生
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Abstract

本发明公开了一种智能土壤修复在线监测系统，包括处理器、UPS电源、逆变器、自动供药模块、视频分配器、喷洒执行系统、数据变送模块和执行模块，所述处理器通过导线分别连接有执行模块、Python绘图模块和数字显示器，所述逆变器与UPS电源、监视器和数字显示器通过导线电性相连，所述数据变送模块通过信号输送线分别连接有土壤检测仪、PH检测仪和紧密度测定仪，所述自动供药模块分别通过导线连接喷洒执行系统和配比模块，所述喷洒执行系统通过导线连接远程遥控模块，所述视频分配器与360智能摄像机和硬盘录像机通过导线相连。该新型智能土壤修复在线监测系统功能多样，操作简单，便于生产，满足了使用中的多种需求，适合广泛推广使用。

Description

一种智能土壤修复在线监测系统
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种智能土壤修复在线监测系统。
背景技术
铬在自然界中主要以Cr(III)和Cr(VI)的形式存在，Cr(III)毒性较低，而Cr(VI)毒性较高，它主要以HCrO4-、Cr 2O72-等阴离子形式存在，在土壤中迁移性较强，可通过消化道、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体，对上呼吸道、肝脏、肾脏等造成严重损害。Cr(VI)被列为环境保护重点防控的污染物之一。铬污染主要来源于铬盐生产、印染、电镀及皮革行业，其中以铬盐行业产生的铬渣污染最重。据统计，从20世纪中期开始，我国多年累积产生的铬渣达600多万吨，其中有400多万吨没有得到有效处置，这给当地环境和人体健康带来巨大威胁。所有历史堆存铬渣全部得到有效处理与处置，但铬渣的长期不规范贮存导致的土壤污染仍存在巨大威胁。现有技术中，应用比较普遍的铬污染土壤处理方法主要是化学法、生物法或生物化学法。采用化学法进行铬渣及铬污染土壤处理时，先将污染土壤pH调节为酸性，加入化学还原药剂，如硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁铵、硫化钠、焦亚硫酸钠等，还原反应完成后，Cr(VI)被还原生成Cr(Ⅲ)，用熟石灰调节体系pH为中性或碱性，使Cr(Ⅲ)与氢氧根结合形成Cr(OH)3沉淀，破碎要求较高，实际施工困难，反应过程中对pH和温度控制都要求严格，不利于实际工程施工；土方工程量过大，药剂成本高，直接造成修复成本升高，如污染土壤体量较大，最终封存处置方式将受到一定限制甚至无法执行，为此，我们提出一种智能土壤修复在线监测系统。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种智能土壤修复在线监测系统，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种智能土壤修复在线监测系统，包括处理器、UPS电源、逆变器、自动供药模块、视频分配器、喷洒执行系统、数据变送模块和执行模块，所述处理器通过导线分别连接有执行模块、Python绘图模块和数字显示器，所述逆变器与UPS电源、监视器和数字显示器通过导线电性相连，所述数据变送模块通过信号输送线分别连接有土壤检测仪、PH检测仪和紧密度测定仪，所述自动供药模块分别通过导线连接喷洒执行系统和配比模块，所述喷洒执行系统通过导线连接远程遥控模块，所述视频分配器与360智能摄像机和硬盘录像机通过导线相连，且硬盘录像机与监视器电性相连，选用化学还原药剂、稳定化药剂、生物化学还原药剂。
进一步的，所述逆变器通过导线连接UPS电源，且UPS电源的导线连接太阳能光伏板。
进一步的，所述Python绘图模块与数据变送模块通过网线网络相连。
进一步的，所述配比模块与执行模块电性相连。
进一步的，所述化学还原药剂为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁铵、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠或硫化钠。
进一步的，所述稳定化药剂为CaO。
进一步的，所述生物化学还原药剂为Fe0与有机营养物质的复配药剂，糖类，有机酸，或秸秆、糠皮或麦麸，利用360智能摄像机对处理现场进行摄录，并且将数据传送到视频分配器内经处理后进入硬盘录像机内备份，便于作为宣传资料使用，最终通过数字显示器进行显示，便于人员知晓。
进一步的，所述土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界浓度为200～1500mg/Kg，优选为300～1200mg/Kg，进一步优选为500～1000mg/Kg。
进一步的，所述在土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界线深度为0.5m～3.0m，优选1.5m～2.5m，更优选2m。
进一步的，所述处理器通过导线连接有历史曲线模块、对比分析模块和查询模块。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.利用土壤检测仪对土壤的有害物质进行检测，并且记录在册；利用PH检测仪和紧密度测定仪对取样的土体进行检测，测量土壤的酸碱度和密实度，并且检测数据经数据变送模块传送到Python绘图模块内进行绘制图形，并且利用处理器对数据进行分析处理，按数据信息利用配比模块配置混合处理液，通过自动供药模块进行供药，搅拌混合后备用。
2.利用360智能摄像机对处理现场进行摄录，并且将数据传送到视频分配器内经处理后进入硬盘录像机内备份，便于作为宣传资料使用，最终通过数字显示器进行显示，便于人员知晓，方便远程进行监控。
附图说明
图1为本发明一种智能土壤修复在线监测系统的整体结构示意图。
图中：1、Python绘图模块；2、视频分配器；3、硬盘录像机；4、监视器；5、逆变器；6、UPS电源；7、太阳能光伏板；8、数字显示器；9、处理器；36010、智能摄像机；11、数据变送模块；12、土壤检测仪；13、PH检测仪；14、紧密度测定仪；15、执行模块；16、配比模块；17、自动供药模块；18、喷洒执行系统；19、远程遥控模块。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例一
如图1所示，一种智能土壤修复在线监测系统，包括处理器9、UPS电源6、逆变器5、自动供药模块17、视频分配器2、喷洒执行系统18、数据变送模块11和执行模块15，所述处理器9通过导线分别连接有执行模块15、Python绘图模块1和数字显示器8，所述逆变器5与UPS电源6、监视器4和数字显示器8通过导线电性相连，所述数据变送模块11通过信号输送线分别连接有土壤检测仪12、PH检测仪13和紧密度测定仪14，所述自动供药模块17分别通过导线连接喷洒执行系统18和配比模块16，所述喷洒执行系统18通过导线连接远程遥控模块19，所述视频分配器2与360智能摄像机10和硬盘录像机3通过导线相连，且硬盘录像机3与监视器4电性相连，选用化学还原药剂、稳定化药剂、生物化学还原药剂。
根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统的土壤修复方法如下：采用异位或原位还原稳定化法修复轻度铬污染土壤。
步骤1、计算修复点位及影响半径，确定修复范围内的总工作点位数和修复药剂量，影响半径一般为0.9～5.0m，优选为1.0～3.0m，进一步优选为1.1～1.5m，按照规定进行取样，利用土壤检测仪12对土壤的有害物质进行检测，并且记录在册；
步骤2、利用PH检测仪13和紧密度测定仪14对取样的土体进行检测，测量土壤的酸碱度和密实度，并且检测数据经数据变送模块11传送到Python绘图模块1内进行绘制图形，并且利用处理器9对数据进行分析处理，按数据信息利用配比模块16配置混合处理液，通过自动供药模块17进行供药，搅拌混合后备用，用原位注入或搅拌设备在每一个工作点位依次钻进至指定深度，注入化学或生物化学还原药剂、稳定化药剂；
步骤3、现场记录标定出检测的有害区域，并进行划线区分，药剂混合后，修复药剂与CrVI反应并生成CrOH3或Fe、CrⅢ、OH-矿物态或CrⅢ的有机螯合物，沉淀在土壤内，便于分解；
步骤4、利用喷洒执行系统18对配比模块16发出的信号进行分析处理，将配比后的药物装载到无人机上，通过远程遥控模块19自动控制无人机对标定的有害区域进行喷洒处理液，重复2-3遍。
其中，所述逆变器5通过导线连接UPS电源6，且UPS电源6的导线连接太阳能光伏板7。
其中，所述Python绘图模块1与数据变送模块11通过网线网络相连。
其中，所述配比模块16与执行模块15电性相连。
其中，所述化学还原药剂为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁铵、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠或硫化钠。
其中，所述稳定化药剂为CaO。
其中，所述生物化学还原药剂为Fe0与有机营养物质的复配药剂，糖类，有机酸，或秸秆、糠皮或麦麸，利用360智能摄像机10对处理现场进行摄录，并且将数据传送到视频分配器2内经处理后进入硬盘录像机3内备份，便于作为宣传资料使用，最终通过数字显示器8进行显示，便于人员知晓。
其中，所述土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界浓度为200～1500mg/Kg，优选为300～1200mg/Kg，进一步优选为500～1000mg/Kg。
其中，所述在土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界线深度为0.5m～3.0m，优选1.5m～2.5m，更优选2m。
其中，所述处理器9通过导线连接有历史曲线模块、对比分析模块和查询模块。
实施例二
如图1所示，一种智能土壤修复在线监测系统，包括处理器9、UPS电源6、逆变器5、自动供药模块17、视频分配器2、喷洒执行系统18、数据变送模块11和执行模块15，所述处理器9通过导线分别连接有执行模块15、Python绘图模块1和数字显示器8，所述逆变器5与UPS电源6、监视器4和数字显示器8通过导线电性相连，所述数据变送模块11通过信号输送线分别连接有土壤检测仪12、PH检测仪13和紧密度测定仪14，所述自动供药模块17分别通过导线连接喷洒执行系统18和配比模块16，所述喷洒执行系统18通过导线连接远程遥控模块19，所述视频分配器2与360智能摄像机10和硬盘录像机3通过导线相连，且硬盘录像机3与监视器4电性相连，选用化学还原药剂、稳定化药剂、生物化学还原药剂。
根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统的土壤修复方法如下：采用异位或原位还原稳定化法修复轻度铬污染土壤。
步骤1、计算修复点位及影响半径，确定修复范围内的总工作点位数和修复药剂量，影响半径一般为0.9～5.0m，优选为1.0～3.0m，进一步优选为1.1～1.5m，按照规定进行取样，利用土壤检测仪12对土壤的有害物质进行检测，并且记录在册；
步骤2、利用PH检测仪13和紧密度测定仪14对取样的土体进行检测，测量土壤的酸碱度和密实度，并且检测数据经数据变送模块11传送到Python绘图模块1内进行绘制图形，并且利用处理器9对数据进行分析处理，按数据信息利用配比模块16配置混合处理液，通过自动供药模块17进行供药，搅拌混合后备用，用原位注入或搅拌设备在每一个工作点位依次钻进至指定深度，注入化学或生物化学还原药剂、稳定化药剂；
步骤3、现场记录标定出检测的有害区域，并进行划线区分，药剂混合后，修复药剂与CrVI反应并生成CrOH3或Fe、CrⅢ、OH-矿物态或CrⅢ的有机螯合物，沉淀在土壤内，便于分解；
步骤4、利用喷洒执行系统18对配比模块16发出的信号进行分析处理，将配比后的药物装载到无人机上，通过远程遥控模块19自动控制无人机对标定的有害区域进行喷洒处理液，重复2-3遍。
其中，所述逆变器5通过导线连接UPS电源6，且UPS电源6的导线连接太阳能光伏板7。
其中，所述Python绘图模块1与数据变送模块11通过网线网络相连。
其中，所述配比模块16与执行模块15电性相连。
其中，所述化学还原药剂为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁铵、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠或硫化钠。
其中，所述稳定化药剂为CaOH2。
其中，所述生物化学还原药剂为Fe0与有机营养物质的复配药剂，糖类，有机酸，或秸秆、糠皮或麦麸，利用360智能摄像机10对处理现场进行摄录，并且将数据传送到视频分配器2内经处理后进入硬盘录像机3内备份，便于作为宣传资料使用，最终通过数字显示器8进行显示，便于人员知晓。
其中，所述土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界浓度为200～1500mg/Kg，优选为300～1200mg/Kg，进一步优选为500～1000mg/Kg。
其中，所述在土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界线深度为0.5m～3.0m，优选1.5m～2.5m，更优选2m。
其中，所述处理器9通过导线连接有历史曲线模块、对比分析模块和查询模块。
实施例三
如图1所示，一种智能土壤修复在线监测系统，包括处理器9、UPS电源6、逆变器5、自动供药模块17、视频分配器2、喷洒执行系统18、数据变送模块11和执行模块15，所述处理器9通过导线分别连接有执行模块15、Python绘图模块1和数字显示器8，所述逆变器5与UPS电源6、监视器4和数字显示器8通过导线电性相连，所述数据变送模块11通过信号输送线分别连接有土壤检测仪12、PH检测仪13和紧密度测定仪14，所述自动供药模块17分别通过导线连接喷洒执行系统18和配比模块16，所述喷洒执行系统18通过导线连接远程遥控模块19，所述视频分配器2与360智能摄像机10和硬盘录像机3通过导线相连，且硬盘录像机3与监视器4电性相连，选用化学还原药剂、稳定化药剂、生物化学还原药剂。
根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统的土壤修复方法如下：采用异位或原位还原稳定化法修复轻度铬污染土壤。
步骤1、计算修复点位及影响半径，确定修复范围内的总工作点位数和修复药剂量，影响半径一般为0.9～5.0m，优选为1.0～3.0m，进一步优选为1.1～1.5m，按照规定进行取样，利用土壤检测仪12对土壤的有害物质进行检测，并且记录在册；
步骤2、利用PH检测仪13和紧密度测定仪14对取样的土体进行检测，测量土壤的酸碱度和密实度，并且检测数据经数据变送模块11传送到Python绘图模块1内进行绘制图形，并且利用处理器9对数据进行分析处理，按数据信息利用配比模块16配置混合处理液，通过自动供药模块17进行供药，搅拌混合后备用，用原位注入或搅拌设备在每一个工作点位依次钻进至指定深度，注入化学或生物化学还原药剂、稳定化药剂；
步骤3、现场记录标定出检测的有害区域，并进行划线区分，药剂混合后，修复药剂与CrVI反应并生成CrOH3或Fe、CrⅢ、OH-矿物态或CrⅢ的有机螯合物，沉淀在土壤内，便于分解；
步骤4、利用喷洒执行系统18对配比模块16发出的信号进行分析处理，将配比后的药物装载到无人机上，通过远程遥控模块19自动控制无人机对标定的有害区域进行喷洒处理液，重复2-3遍。
其中，所述逆变器5通过导线连接UPS电源6，且UPS电源6的导线连接太阳能光伏板7。
其中，所述Python绘图模块1与数据变送模块11通过网线网络相连。
其中，所述配比模块16与执行模块15电性相连。
其中，所述化学还原药剂为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁铵、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠或硫化钠。
其中，所述稳定化药剂为NaOH。
其中，所述生物化学还原药剂为Fe0与有机营养物质的复配药剂，糖类，有机酸，或秸秆、糠皮或麦麸，利用360智能摄像机10对处理现场进行摄录，并且将数据传送到视频分配器2内经处理后进入硬盘录像机3内备份，便于作为宣传资料使用，最终通过数字显示器8进行显示，便于人员知晓。
其中，所述土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界浓度为200～1500mg/Kg，优选为300～1200mg/Kg，进一步优选为500～1000mg/Kg。
其中，所述在土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界线深度为0.5m～3.0m，优选1.5m～2.5m，更优选2m。
其中，所述处理器9通过导线连接有历史曲线模块、对比分析模块和查询模块。
需要说明的是，本发明为一种智能土壤修复在线监测系统，工作时，利用土壤检测仪12对土壤的有害物质进行检测，并且记录在册；利用PH检测仪13和紧密度测定仪14对取样的土体进行检测，测量土壤的酸碱度和密实度，并且检测数据经数据变送模块11传送到Python绘图模块1内进行绘制图形，并且利用处理器9对数据进行分析处理，按数据信息利用配比模块16配置混合处理液，通过自动供药模块17进行供药，搅拌混合后备用，用原位注入或搅拌设备在每一个工作点位依次钻进至指定深度，注入化学或生物化学还原药剂、稳定化药剂。使药剂与土壤内的有害物质发生反应，使其快速降解，利用喷洒执行系统18对配比模块16发出的信号进行分析处理，将配比后的药物装载到无人机上，通过远程遥控模块19自动控制无人机对标定的有害区域进行喷洒处理液，重复2-3遍，处理效果显著提高，节省人力物力，适合推广使用。利用360智能摄像机10对处理现场进行摄录，并且将数据传送到视频分配器2内经处理后进入硬盘录像机3内备份，便于作为宣传资料使用，最终通过数字显示器8进行显示，便于人员知晓，方便远程进行监控。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种智能土壤修复在线监测系统，包括处理器(9)、UPS电源(6)、逆变器(5)、自动供药模块(17)、视频分配器(2)、喷洒执行系统(18)、数据变送模块(11)和执行模块(15)，其特征在于：所述处理器(9)通过导线分别连接有执行模块(15)、Python绘图模块(1)和数字显示器(8)，所述逆变器(5)与UPS电源(6)、监视器(4)和数字显示器(8)通过导线电性相连，所述数据变送模块(11)通过信号输送线分别连接有土壤检测仪(12)、PH检测仪(13)和紧密度测定仪(14)，所述自动供药模块(17)分别通过导线连接喷洒执行系统(18)和配比模块(16)，所述喷洒执行系统(18)通过导线连接远程遥控模块(19)，所述视频分配器(2)与360智能摄像机(10)和硬盘录像机(3)通过导线相连，且硬盘录像机(3)与监视器(4)电性相连，选用化学还原药剂、稳定化药剂、生物化学还原药剂。
2.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述逆变器(5)通过导线连接UPS电源(6)，且UPS电源(6)的导线连接太阳能光伏板(7)。
3.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述Python绘图模块(1)与数据变送模块(11)通过网线网络相连。
4.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述配比模块(16)与执行模块(15)电性相连。
5.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述化学还原药剂为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁铵、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠或硫化钠。
6.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述稳定化药剂为CaO。
7.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述生物化学还原药剂为Fe0与有机营养物质的复配药剂，糖类，有机酸，或秸秆、糠皮或麦麸，利用360智能摄像机(10)对处理现场进行摄录，并且将数据传送到视频分配器(2)内经处理后进入硬盘录像机(3)内备份，便于作为宣传资料使用，最终通过数字显示器(8)进行显示，便于人员知晓。
8.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界浓度为200～1500mg/Kg，优选为300～1200mg/Kg，进一步优选为500～1000mg/Kg。
9.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述在土壤深度上重度铬污染土壤和轻度铬污染土壤的分界线深度为0.5m～3.0m，优选1.5m～2.5m，更优选2m。
10.根据权利要求1所述的一种智能土壤修复在线监测系统，其特征在于：所述处理器(9)通过导线连接有历史曲线模块、对比分析模块和查询模块。
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