CN112761630A - 土壤样本取样及分类存储一体设备及方法、地质勘探方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地质勘探技术领域，公开了一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备及方法，包括支架，该设备还包括钻土机构、取样机构、存样机构和调节机构；钻土机构包括安装于支架上端前侧的连接座，连接座的下表面中部连接有中心管；取样机构包括开设于中心管外表面临近螺旋叶的取样口，对应取样口处安装有第一推杆，第一推杆的一端连接有取样管。本发明将土壤取样和存储集成式设计，利用多个取样管配合推杆的使用，对不同深度的土壤层进行分类取样，实现机械化取样，也实现了对样品的智能取出操作，同时取样后的样品通过分类放置，并采用真空保存，即完成了一次性多组取样操作，也完成了样品的分类密封存储，而且样品存储质量高。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探技术领域，具体是土壤样本取样及分类存储一体设备及方法、地质勘探方法。
背景技术
"地质勘探"是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动，是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作，在地质勘探过程中，对土壤层内的土壤取样、检测是必不可少的一部分，因此所应用到的土壤取样设备较多，并且针对样品的存储也是必不可少的。
目前的土壤取样设备，要么较为简单，取样时，劳动力较大，且取样效果差，要么就是体积过大，携带不够便捷，且对于土壤取样机械性较差，特别针对不同深度的土壤层取样，无法一次性精确完成，费时费力，操作繁琐，而且针对土壤样品的存储，需要独立的设备进行存储，导致工作人员的设备量较大，同时存储设备对样品的保存质量至关重要。因此，本领域技术人员提供了一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供土壤样本取样及分类存储一体设备及方法、地质勘探方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：地质勘探方法、土壤样本取样及分类存储一体设备及方法，包括支架，该设备还包括钻土机构、取样机构、存样机构和调节机构；
所述调节机构包括对应安装于支架上端前侧的调节螺杆，且支架与调节螺杆的上下端连接处均设置有轴座，所述调节螺杆的底端连接有副皮带辊，所述副皮带辊的外表面套接有皮带，且副皮带辊通过皮带连接有主皮带辊，所述主皮带辊的底端位于支架的下端连接有皮带；
所述钻土机构包括安装于支架上端前侧的连接座，所述连接座的上表面设置有驱动电机，且连接座的下表面中部连接有中心管，所述中心管的外表面环绕有螺旋叶；
所述取样机构包括开设于中心管外表面临近螺旋叶的取样口，所述中心管的内部对应取样口处安装有第一推杆，所述第一推杆的一端连接有取样管；
所述存样机构包括安装于支架上表面一侧对应取样口处的存储箱，所述存储箱的内部分隔有管线腔和若干个存储腔，且存储箱的上端设置有机箱。
进一步的，所述支架的下端四个拐角处均设置有锥齿，且支架的顶端连接有推手，所述机箱的上表面设置有控制面板，所述支架的后侧中部安装有电源箱，所述支架的后侧底端临近锥齿的一侧对应设置有行走轮。
进一步的，所述调节电机与支架通过螺栓固定连接，且调节电机的输出端与主皮带辊的底端相连接，所述副皮带辊与调节螺杆固定连接，所述调节螺杆与调节电机通过皮带、主皮带辊和副皮带辊传动连接，所述轴座共设置有两组，每组共设置有两个，分别对应设置于两个所述调节螺杆的上下两端，且轴座与调节螺杆转动连接。
进一步的，所述连接座的后侧位于调节螺杆的外表面安装有连接套筒，所述连接套筒的内表面与调节螺杆的外表面均设置有螺纹，所述连接套筒与调节螺杆螺纹连接，所述连接套筒与连接座通过螺栓固定连接。
进一步的，所述存储箱的前表面对应存储腔处设置有密封门，所述存储箱的前表面内侧壁对应密封门处开设有卡槽，所述管线腔的内部对应存储腔处设置有抽气管，所述机箱的内部设置有真空泵，所述密封门的厚度与卡槽的宽度相适配，且卡槽的内侧设置有密封条，所述抽气管的一端与存储腔相连通，且抽气管的另一端通过管道贯穿机箱与真空泵的输入端相连通。
进一步的，所述中心管的上端连接有连接柱，且中心管的上端靠近连接柱的一侧开设有插槽，所述插槽的内侧插接有插板，所述中心管的上端侧面安装有USB充电口，所述中心管为一种空心圆柱体结构，所述连接柱的一端贯穿连接座与驱动电机的输出端相连接，且连接柱的另一端与中心管相连接，所述插板的表面对应取样口处开设有通孔，且插板的顶端侧面设置有刻度线，所述中心管、螺旋叶和插板均为一种钢材质的构件。
进一步的，所述中心管的内部位于第一推杆的一侧设置有锂电池，所述锂电池的下端位于中心管的内壁并列设置有接收芯片和发射芯片，所述第一推杆与取样管之间设置有压力传感器，所述压力传感器的输出端与接收芯片的输入端相连接，所述接收芯片的输出端与发射芯片的输入端相连接，所述发射芯片的输入端与锂电池的输出端相连接。
进一步的，所述取样管为一种空心钢材质的构件，且取样管的内部一端安装有第二推杆，所述第二推杆的一端连接有推盘，所述推盘的外径与取样管的内径相适配，且取样管与推盘通过第二推杆相连接，所述取样管与中心管通过第一推杆相连接，所述第一推杆和取样管的外径均小于取样口的内径。
一种地质勘探方法，采用如权利要求1-6任一所述的地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备，在实际操作时，将土壤取样和存储集成式设计，整个设备简捷，移动方便，通过利用多个取样管配合推杆的使用，可以对不同深度的土壤层进行分类取样，实现机械化取样操作，而且也实现了对样品的智能取出操作，同时取样后的样品通过分类放置，并采用真空保存，即完成了一次性多组取样操作，也完成了样品的分类密封存储，而且样品存储质量高，整个设备自动化操作，省时省力，取样效率高，操作更加简捷。
附图说明
图1为一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备的结构示意图；
图2为一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备中调节机构的结构示意图；
图3为一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备中存储箱的结构示意图；
图4为一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备中取样管的安装示意图；
图5为一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备中插板的结构示意图；
图6为一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备中中心管的内部结构示意图。
图中：1、支架；2、螺旋叶；3、中心管；4、连接座；5、取样口；6、存储箱；7、机箱；8、调节螺杆；9、控制面板；10、轴座；11、驱动电机；12、推手；13、锥齿；14、行走轮；15、副皮带辊；16、调节电机；17、皮带；18、主皮带辊；19、连接套筒；20、电源箱；61、管线腔；62、抽气管；63、密封门；64、卡槽；65、存储腔；66、真空泵；31、USB充电口；32、插槽；33、插板；34、连接柱；35、通孔；36、刻度线；51、第一推杆；52、取样管；53、压力传感器；54、第二推杆；55、推盘；56、锂电池；57、接收芯片；58、发射芯片。
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。
请参阅图1～6，本发明实施例中，土壤样本取样及分类存储一体设备及方法、地质勘探方法，包括支架1，该设备还包括钻土机构、取样机构、存样机构和调节机构；支架1的下端四个拐角处均设置有锥齿13，且支架1的顶端连接有推手12，机箱7的上表面设置有控制面板9，支架1的后侧中部安装有电源箱20，电源箱20内也设置有高续航储蓄电池，支架1的后侧底端临近锥齿13的一侧对应设置有行走轮14，需要推动该设备时，将支架1略微向后拉起，从而使得锥齿13离地，使得行走轮14作为该设备的支持点，通过推动推手12，从而利用行走轮14进行行走，在工作时，将该设备的支架1垂直放立，使得支架1下端的锥齿13着地，通过锥齿13与地面的抓力，从而提高该设备的稳定性，操作简捷。
调节机构包括对应安装于支架1上端前侧的调节螺杆8，且支架1与调节螺杆8的上下端连接处均设置有轴座10，调节螺杆8的底端连接有副皮带辊15，副皮带辊15的外表面套接有皮带17，且副皮带辊15通过皮带17连接有主皮带辊18，主皮带辊18的底端位于支架1的下端连接有皮带17，调节电机16与支架1通过螺栓固定连接，且调节电机16的输出端与主皮带辊18的底端相连接，副皮带辊15与调节螺杆8固定连接，调节螺杆8与调节电机16通过皮带17、主皮带辊18和副皮带辊15传动连接，轴座10共设置有两组，每组共设置有两个，分别对应设置于两个调节螺杆8的上下两端，且轴座10与调节螺杆8转动连接，连接座4的后侧位于调节螺杆8的外表面安装有连接套筒19，连接套筒19的内表面与调节螺杆8的外表面均设置有螺纹，连接套筒19与调节螺杆8螺纹连接，连接套筒19与连接座4通过螺栓固定连接，工作时，当设备准备就绪后，通过控制面板9控制调节电机16工作，进而调节电机16即可带动主皮带辊18转动，由主皮带辊18通过皮带17带动副皮带辊15转动，从而副皮带辊15即可带动调节螺杆8转动，受轴座10的作用，使得调节螺杆8在转动时，其位置不会发生变化，进而，连接套筒19则受螺纹的作用，会在调节螺杆8上进行上下直线运动，由此，连接套筒19则会带动连接座4在调节螺杆8上进行上下直线运动，实现连接座4的上下调节；
钻土机构包括安装于支架1上端前侧的连接座4，连接座4的上表面设置有驱动电机11，且连接座4的下表面中部连接有中心管3，中心管3的外表面环绕有螺旋叶2，工作时，通过控制驱动电机11工作，进而驱动电机11会带动中心管3进行旋转，配合其表面的螺旋叶2即可完成钻土作业，并且受连接座4在调节螺杆8上的上下直线运动，从而会带动中心管3进行下移钻土或者上移远离地面；
取样机构包括开设于中心管3外表面临近螺旋叶2的取样口5，中心管3的内部对应取样口5处安装有第一推杆51，第一推杆51的一端连接有取样管52，取样管52为一种空心钢材质的构件，且取样管52的内部一端安装有第二推杆54，第二推杆54的一端连接有推盘55，推盘55的外径与取样管52的内径相适配，且取样管52与推盘55通过第二推杆54相连接，取样管52与中心管3通过第一推杆51相连接，第一推杆51和取样管52的外径均小于取样口5的内径，在中心管3配合螺旋叶2钻土到一定深度后，即可通过控制面板9控制第一推杆51将取样管52推出取样口5，从而利用取样管52对土质进行取样，并且由于取样管52和取样口5在中心管3上呈上下等距离设置多个，因此在中心管3钻入土中后，不同高度的取样管52会针对不同深度的土质进行取样，操作简捷；
中心管3的上端连接有连接柱34，且中心管3的上端靠近连接柱34的一侧开设有插槽32，插槽32的内侧插接有插板33，中心管3的上端侧面安装有USB充电口31，在不工作时，可以通过外接USB线插入到USB充电口31内，方便利用电源箱20内的电能对中心管3内的锂电池56补充电能，其原理与手机通过数据线充电的原理一致，中心管3为一种空心圆柱体结构，连接柱34的一端贯穿连接座4与驱动电机11的输出端相连接，且连接柱34的另一端与中心管3相连接，插板33的表面对应取样口5处开设有通孔35，且插板33的顶端侧面设置有刻度线36，中心管3、螺旋叶2和插板33均为一种钢材质的构件，在中心管3钻入土中后，通过将中心管3顶端的插板33向上提拉，配合刻度线36的使用，当将插板33由插槽32拉出一定尺寸后，即可控制第一推杆51工作，将取样管52由取样口5推出取样，当取土完成后，再将插板33插入到插槽32内，使得插板33表面的通孔35与取样口5错开，即可完成对取样口5的封堵，避免有泥土进入到取样口5内；
中心管3的内部位于第一推杆51的一侧设置有锂电池56，锂电池56的下端位于中心管3的内壁并列设置有接收芯片57和发射芯片58，第一推杆51与取样管52之间设置有压力传感器53，压力传感器53的输出端与接收芯片57的输入端相连接，接收芯片57的输出端与发射芯片58的输入端相连接，发射芯片58的输入端与锂电池56的输出端相连接，在控制第一推杆51推出工作时，可以通过压力传感器53实时监测第一推杆51推出的推力(即取样管52插入土层中所受的反推力)当压力传感器53受到的反推力到达设定值后，即可传输信号给发射芯片58，发射芯片58即可将接收的信号传输给控制面板9，由控制面板9控制第一推杆51收缩，从而完成取样操作，同时也避免取样管52在取样时，触碰到岩石等硬物导致取样管52受损的问题，需要说明是控制面板9内设置有处理芯片(型号为TRF7960)和无线连接模块，同时也具备接收芯片57和发射芯片58，以便于控制面板9可以更好的无线控制第一推杆51和第二推杆54。
存样机构包括安装于支架1上表面一侧对应取样口5处的存储箱6，存储箱6的内部分隔有管线腔61和若干个存储腔65，且存储箱6的上端设置有机箱7，存储箱6的前表面对应存储腔65处设置有密封门63，存储箱6的前表面内侧壁对应密封门63处开设有卡槽64，管线腔61的内部对应存储腔65处设置有抽气管62，机箱7的内部设置有真空泵66，密封门63的厚度与卡槽64的宽度相适配，且卡槽64的内侧设置有密封条，抽气管62的一端与存储腔65相连通，且抽气管62的另一端通过管道贯穿机箱7与真空泵66的输入端相连通，当取样完成后，通过调节机构将中心管3上升至初始位置后，打开存储箱6前侧的密封门63，然后再利用相同原理将各个取样管52伸出取样口5，此时，取样管52则会深入到存储箱6内侧与取样口5对应的存储腔65内，然后控制第二推杆54伸缩，从而第二推杆54会推动推盘55将取样管52内的土样推出，使其掉落在存储腔65内，进而完成了对各个取样管52内土样的取出工作，当土样取出后，将推盘55缩回取样管52内，然后再利用第一推杆51将取样管52缩回中心管3内，将插板33插入到插槽32中，使得插板33表面的通孔35与取样口5错开，从而完成对取样口5的封堵，与此同时，关闭密封门63，控制真空泵66开启，从而利用真空泵66通过抽气管62对存储腔65内进行抽真空，使得存储腔65内保持真空状态，避免土样质变，影响取样效果。
一种地质勘探方法，采用如权利要求1-6任一所述的地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备。
本发明的工作原理是：本发明具体使用步骤如下：
首先，将该设备移动至需要取样的位置，然后将其稳固放置后，通过控制面板9控制驱动电机11工作，进而驱动电机11会带动中心管3配合螺旋叶2进行钻土工作，在钻土工作的同时，开启调节电机16正向转动，进而由调节电机16传动调节螺杆8转动，进而会通过连接套筒19带动连接座4和中心管3向下移动，从而可以使得中心管3进行钻土操作；
当中心管3入土至一定深度后，停止调节电机16和驱动电机11工作，然后将插板33由插槽32内向上提出一定尺寸，使得通孔35与取样口5对齐，再控制第一推杆51工作，使得各个第一推杆51推动对应的取样管52对不同深度的土壤进行取样，同时利用压力传感器53的配合，方便在第一推杆51推动取样管52对土壤层进行推进时，当推力到达设定值后，即可传输信号给接收芯片57，由接收芯片57将信号传输给发射芯片58，再由发射芯片58传输信号给控制面板9内的接收芯片57，从而控制面板9会控制第一推杆51带动取样管52回缩进中心管3内，完成取样工作，然后再将插板33插入到插槽32内，完成对取样口5的封堵，进一步的，再控制调节电机16反转，带动连接座4和中心管3上移，离开地面回至初始位置；
当上述操作完成后，将密封门63打开，相同原理，将取样管52伸出，使得各个取样管52伸出到对应的存储腔65内，再控制第二推杆54推动推盘55将取样管52内的土样推出，掉落至存储腔65内，然后缩回取样管52，封闭取样口5，同时关闭密封门63，开启真空泵66对存储腔65内进行抽真空，确保土样的质量；
该设计不仅操作简捷，而且采用若干个推杆配合取样管的作用，可以深入土壤层内对不同深度的土壤进行分类取样，并且取出的土样可以分类密封存储，确保土样的质量性，整个设备自动化操作，省时省力，而且取样效率高。
需要说明的是发射芯片58型号为CDT402-AB1，接收芯片型号为CDTJS-4，第一推杆51和第二推杆54均采用ANT系列的电动推杆，所述调节电机16和驱动电机11均采用LAFERT系列的伺服电机。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备，包括支架(1)，其特征在于，该设备还包括钻土机构、取样机构、存样机构和调节机构；
所述调节机构包括对应安装于支架(1)上端前侧的调节螺杆(8)，且支架(1)与调节螺杆(8)的上下端连接处均设置有轴座(10)，所述调节螺杆(8)的底端连接有副皮带辊(15)，所述副皮带辊(15)的外表面套接有皮带(17)，且副皮带辊(15)通过皮带(17)连接有主皮带辊(18)，所述主皮带辊(18)的底端位于支架(1)的下端连接有皮带(17)；
所述钻土机构包括安装于支架(1)上端前侧的连接座(4)，所述连接座(4)的上表面设置有驱动电机(11)，且连接座(4)的下表面中部连接有中心管(3)，所述中心管(3)的外表面环绕有螺旋叶(2)；
所述取样机构包括开设于中心管(3)外表面临近螺旋叶(2)的取样口(5)，所述中心管(3)的内部对应取样口(5)处安装有第一推杆(51)，所述第一推杆(51)的一端连接有取样管(52)；
所述存样机构包括安装于支架(1)上表面一侧对应取样口(5)处的存储箱(6)，所述存储箱(6)的内部分隔有管线腔(61)和若干个存储腔(65)，且存储箱(6)的上端设置有机箱(7)；
所述中心管(3)的内部位于第一推杆(51)的一侧设置有锂电池(56)，所述锂电池(56)的下端位于中心管(3)的内壁并列设置有接收芯片(57)和发射芯片(58)，所述第一推杆(51)与取样管(52)之间设置有压力传感器(53)，所述压力传感器(53)的输出端与接收芯片(57)的输入端相连接，所述接收芯片(57)的输出端与发射芯片(58)的输入端相连接，所述发射芯片(58)的输入端与锂电池(56)的输出端相连接；
所述取样管(52)为一种空心钢材质的构件，且取样管(52)的内部一端安装有第二推杆(54)，所述第二推杆(54)的一端连接有推盘(55)，所述推盘(55)的外径与取样管(52)的内径相适配，且取样管(52)与推盘(55)通过第二推杆(54)相连接，所述取样管(52)与中心管(3)通过第一推杆(51)相连接，所述第一推杆(51)和取样管(52)的外径均小于取样口(5)的内径。
2.根据权利要求1所述的一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备，其特征在于，所述支架(1)的下端四个拐角处均设置有锥齿(13)，且支架(1)的顶端连接有推手(12)，所述机箱(7)的上表面设置有控制面板(9)，所述支架(1)的后侧中部安装有电源箱(20)，所述支架(1)的后侧底端临近锥齿(13)的一侧对应设置有行走轮(14)。
3.根据权利要求1所述的一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备，其特征在于，所述调节电机(16)与支架(1)通过螺栓固定连接，且调节电机(16)的输出端与主皮带辊(18)的底端相连接，所述副皮带辊(15)与调节螺杆(8)固定连接，所述调节螺杆(8)与调节电机(16)通过皮带(17)、主皮带辊(18)和副皮带辊(15)传动连接，所述轴座(10)共设置有两组，每组共设置有两个，分别对应设置于两个所述调节螺杆(8)的上下两端，且轴座(10)与调节螺杆(8)转动连接。
4.根据权利要求1所述的一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备，其特征在于，所述连接座(4)的后侧位于调节螺杆(8)的外表面安装有连接套筒(19)，所述连接套筒(19)的内表面与调节螺杆(8)的外表面均设置有螺纹，所述连接套筒(19)与调节螺杆(8)螺纹连接，所述连接套筒(19)与连接座(4)通过螺栓固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备，其特征在于，所述存储箱(6)的前表面对应存储腔(65)处设置有密封门(63)，所述存储箱(6)的前表面内侧壁对应密封门(63)处开设有卡槽(64)，所述管线腔(61)的内部对应存储腔(65)处设置有抽气管(62)，所述机箱(7)的内部设置有真空泵(66)，所述密封门(63)的厚度与卡槽(64)的宽度相适配，且卡槽(64)的内侧设置有密封条，所述抽气管(62)的一端与存储腔(65)相连通，且抽气管(62)的另一端通过管道贯穿机箱(7)与真空泵(66)的输入端相连通。
6.根据权利要求1所述的一种地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备，其特征在于，所述中心管(3)的上端连接有连接柱(34)，且中心管(3)的上端靠近连接柱(34)的一侧开设有插槽(32)，所述插槽(32)的内侧插接有插板(33)，所述中心管(3)的上端侧面安装有USB充电口(31)，所述中心管(3)为一种空心圆柱体结构，所述连接柱(34)的一端贯穿连接座(4)与驱动电机(11)的输出端相连接，且连接柱(34)的另一端与中心管(3)相连接，所述插板(33)的表面对应取样口(5)处开设有通孔(35)，且插板(33)的顶端侧面设置有刻度线(36)，所述中心管(3)、螺旋叶(2)和插板(33)均为一种钢材质的构件。
7.一种地质勘探方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的地质勘探用土壤样本取样及分类存储一体设备。
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