CN113484067A - 现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法与系统，包括打井装置、稳固辅助装置、采样装置和装满密封装置；所述打井装置用于在选定采样区域进行钻取符合深度要求的采样井；所述稳固辅助装置用于对打井装置进行保持竖向钻井姿态的稳固辅助工作以防止钻井偏斜；所述采样装置用于伸入采样井内进行多点同步土壤采样；所述装满密封装置用于存储土壤样品，其将土壤样品压实并提供密封存储环境。本发明提供的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法与系统，具有土壤采样效果好、效率高、准确度高的优点，对土壤检测的准确度与可信度提供强有力的保障，适于规模化推广。
Description
技术领域
本发明属于土壤采样技术领域，尤其涉及现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法与系统。
背景技术
土壤采样是土壤检测非常重要的步骤，样品采取的好坏能够直接影响土壤检测准确度，其影响因素除了采样区域的选取以外，还受到采样设备的影响。基于上述理由，本发明设计了一套现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法与系统，具有土壤采样效果好、效率高、准确度高的优点，对土壤检测的准确度与可信度提供强有力的保障，适于规模化推广。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法与系统，具有土壤采样效果好、效率高、准确度高的优点，对土壤检测的准确度与可信度提供强有力的保障，适于规模化推广。
技术方案：为实现上述目的，本发明的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法，依次包括利用打井装置进行的打井、利用采样装置进行土壤采样、利用装满密封装置对土壤样品进行密封存储三个步骤，在打井步骤中，打井装置利用配套的稳固辅助装置进行姿态稳固辅助，具体采样步骤方法如下：
步骤S1：选取土壤采样区域，除去表层土壤，利用打井装置钻取所需深度的采样井，钻井作业过程中利用稳固辅助装置对打井装置进行姿态的稳固辅助，保持打井装置竖向钻井；
步骤S2：在采样井的底部，选择采样点位，利用采样装置进行土壤采样，单次同步采样的土壤样品不少于3个；
步骤S3：利用装满密封装置对各个土壤样品进行存储，存储过程中首先对土壤进行压实，减小土壤颗粒之间的间隙，然后进行密封保存。
现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，包括打井装置、稳固辅助装置、采样装置和装满密封装置；
所述打井装置用于在选定采样区域进行钻取符合深度要求的采样井；
所述稳固辅助装置用于对打井装置进行保持竖向钻井姿态的稳固辅助工作以防止钻井偏斜；
所述采样装置用于伸入采样井内进行多点同步土壤采样；
所述装满密封装置用于存储土壤样品，其将土壤样品压实并提供密封存储环境。
进一步地，所述稳固辅助装置呈由横梁及设置于横梁两端的两个升降设备构成的开口朝下的U型结构，两个所述升降设备保持动作同步，所述升降设备底部设置有配重基座，所述配重基座为内部设置有插桩机构且开口朝下的空心结构，且配重基座底部安装有滚轮；
所述打井装置包括呈竖向姿态旋转配合设置于横梁上的掘进轴以及安装于横梁上用于驱动掘进轴旋转的掘进驱动机构，所述掘进轴上轴向设置有螺旋掘进叶。
进一步地，所述插桩机构包括气缸安装部、气缸和桩头，所述配重基座的内侧壁设置有连接块，所述气缸通过气缸安装部竖直朝下安装在连接块上，所述桩头连接于气缸的推动端；所述桩头包括位于上部的正圆台体和位于下部的倒圆锥体，所述正圆台体与倒圆锥体一体成型；
所述掘进驱动机构包括电机和将电机与掘进轴连接的传动部件，所述传动部件为齿传动部件或带传动部件。
进一步地，所述采样装置包括横杆、平移驱动机构、采样筒以及竖移驱动机构；
所述横杆水平设置，其顶面延其长度方向设置有滑轨，其侧面延其长度方向设置有齿条，所述滑轨上滑移配合设置有横跨横杆的跨板，平移驱动机构、采样筒、跨板三者一一对应，所述平移驱动机构与采样筒分别设置于对应的跨板两端，且平移驱动机构与齿条齿传动配合连接；所述采样筒通过对应的平移驱动机构带动沿滑轨平移以调节相邻采样筒之间的距离；
所述采样筒内部设置有活塞，所述活塞连接有与竖移驱动机构连接的活塞杆，所述活塞通过竖移驱动机构执行推、拉动作实现在采样筒内的竖向移动。
进一步地，所述采样筒的数量至少为3个，且各所述采样筒的连线处于同一直线上；
所述采样筒的外侧面设置有刻度标线，且采样筒的底部筒口呈轻微收缩状。
进一步地，连接所述横杆两端设置有U型架，所述U型架上连接有操作杆，所述操作杆上设置有手柄；所述平移驱动机构包括通过伺服电机设置于跨板上的齿轮，所述齿轮与齿条相啮合；所述竖移驱动机构为竖向设置在跨板上的电动推杆，所述电动推杆的顶端通过活塞杆连接部连接所述活塞杆。
进一步地，所述装满密封装置包括样品容器，所述样品容器为竖向设置的筒状结构；所述样品容器的内底部通过弹性振动底座设置有承托活塞，所述承托活塞与样品容器滑移密封配合；所述样品容器的内顶部通过插入的立杆设置有压料块，所述压料块与样品容器螺纹配合；所述承托活塞与压料块之间限位构成存储土壤样品的样品腔，所述压料块旋转下移压缩样品腔的空间并与承托活塞配合压实土壤样品；
所述压料块顶部紧贴接触设置有气囊，所述气囊与压料块保持相对固定关系；所述气囊在压料块下移压实土壤样品过程中保持与样品容器间隙设置的缩小状态，且气囊在充气胀大状态下可封堵所述样品容器的内顶部。
进一步地，所述弹性振动底座包括设置于承托活塞底部的振动器、嵌入样品容器内底部的堵塞座以及将承托活塞与堵塞座进行弹性连接的弹簧；所述堵塞座的座面对应振动器的位置开设有供振动器部分或全部伸入的预留槽，且堵塞座漏出样品容器以外的部分随高度降低而逐渐扩大；所述样品容器的侧面开设有压强平衡孔，所述压强平衡孔的位置始终保持在承托活塞与堵塞座之间。
进一步地，所述立杆上设置有握柄，所述样品容器外部包裹有握垫；所述立杆为空心管体结构，其贯穿气囊与压料块固定连接，且气囊与立杆固定连接；位于气囊内的所述立杆的管体部分开设有气孔，所述立杆顶端对接有阀门，所述阀门通过充气管线连接有充气泵；
所述气囊在封堵样品容器的内顶部的状态下其顶面高度高于样品容器的内螺纹的顶端高度。
有益效果：本发明的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法与系统，有益效果如下：
1)本发明具有土壤采样效果好、效率高、准确度高的优点，对土壤检测的准确度与可信度提供强有力的保障，适于规模化推广应用；
2)通过稳固辅助装置对打井装置进行支撑，能够大大提高其稳固性，避免在打井作业过程中发生抖动、倾斜等情况造成打井偏斜，便于工作人员根据深度需求及样本要求进行土壤取样，降低土壤检测误差；
3)采样装置实现了多点同步土壤采样，采样准确、可靠，从而保证土壤检测的准确性，而且相邻采样筒通过平移驱动机构调距也比较方便，从而能够适用采样区域范围内的土壤采样，适应范围广；
4)装满密封装置将土壤样品压实并提供密封存储环境，不仅提高样品存储量、减小占用空间，而且能够降低土壤中的半挥发性有机物的挥发几率。
附图说明
附图1为本发明的整体结构示意图；
附图2为打井装置和稳固辅助装置的结构示意图；
附图3为配重剖开状态下的结构示意图；
附图4为采样装置的结构示意图一；
附图5为采样装置的结构示意图二；
附图6为采样装置从底部仰视的结构示意图；
附图7为装满密封装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示，现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法，依次包括利用打井装置a进行的打井、利用采样装置c进行土壤采样、利用装满密封装置d对土壤样品进行密封存储三个步骤，在打井步骤中，打井装置a利用配套的稳固辅助装置b进行姿态稳固辅助，具体采样步骤方法如下：
步骤S1：选取土壤采样区域，除去表层土壤，利用打井装置a钻取所需深度的采样井，钻井作业过程中利用稳固辅助装置b对打井装置a进行姿态的稳固辅助，保持打井装置a竖向钻井；
步骤S2：在采样井的底部，选择采样点位，利用采样装置c进行土壤采样，单次同步采样的土壤样品不少于3个；
步骤S3：利用装满密封装置d对各个土壤样品进行存储，存储过程中首先对土壤进行压实，减小土壤颗粒之间的间隙，然后进行密封保存。
本发明具有土壤采样效果好、效率高、准确度高的优点，对土壤检测的准确度与可信度提供强有力的保障，适于规模化推广。
如附图1所示，现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，包括打井装置a、稳固辅助装置b、采样装置c和装满密封装置d；所述打井装置a用于在选定采样区域进行钻取符合深度要求的采样井；所述稳固辅助装置b用于对打井装置a进行保持竖向钻井姿态的稳固辅助工作以防止钻井偏斜；所述采样装置c用于伸入采样井内进行多点同步土壤采样；所述装满密封装置d用于存储土壤样品，其将土壤样品压实并提供密封存储环境。
如附图2和附图3所示，所述稳固辅助装置b呈由横梁11b及设置于横梁11b两端的两个升降设备12b构成的开口朝下的U型结构，两个所述升降设备12b保持动作同步，所述升降设备12b底部设置有配重基座13b，所述配重基座13b为内部设置有插桩机构15b且开口朝下的空心结构，且配重基座13b底部安装有滚轮14b；所述打井装置a包括呈竖向姿态旋转配合设置于横梁11b上的掘进轴3a以及安装于横梁11b上用于驱动掘进轴3a旋转的掘进驱动机构2a，所述掘进轴3a上轴向设置有螺旋掘进叶32a。通过稳固辅助装置b对打井装置a进行支撑，能够大大提高其稳固性，避免在打井作业过程中发生抖动、倾斜等情况造成打井偏斜，便于工作人员根据深度需求及样本要求进行土壤取样，降低土壤检测误差。
所述插桩机构15b包括气缸安装部151b、气缸152b和桩头153b，所述配重基座13b的内侧壁设置有连接块130b，所述气缸152b通过气缸安装部151b竖直朝下安装在连接块130b上，所述桩头153b连接于气缸152b的推动端，通过气缸152b推动桩头153b插入土壤中，从而固定配重基座13b，固定牢固、可靠。所述桩头153b包括位于上部的正圆台体153.1b和位于下部的倒圆锥体153.2b，所述正圆台体153.1b与倒圆锥体153.2b一体成型，桩头153b插入牢固，拔出也比较方便。
所述掘进驱动机构2a包括电机21a和将电机21a与掘进轴3a连接的传动部件22a，所述传动部件22a为齿传动部件或带传动部件。
如附图4所示，所述采样装置c包括横杆1c、平移驱动机构2c、采样筒3c以及竖移驱动机构4c；所述横杆1c水平设置，其顶面延其长度方向设置有滑轨5c，其侧面延其长度方向设置有齿条6c，所述滑轨5c上滑移配合设置有横跨横杆1c的跨板7c，平移驱动机构2c、采样筒3c、跨板7c三者一一对应，所述平移驱动机构2c与采样筒3c分别设置于对应的跨板7c两端，且平移驱动机构2c与齿条6c齿传动配合连接；所述采样筒3c通过对应的平移驱动机构2c带动沿滑轨5c平移以调节相邻采样筒3c之间的距离；所述采样筒3c内部设置有活塞8c，所述活塞8c连接有与竖移驱动机构4c连接的活塞杆80c，所述活塞8c通过竖移驱动机构4c执行推、拉动作实现在采样筒3c内的竖向移动。实现了多点同步土壤采样，采样准确、可靠，从而保证土壤检测的准确性，而且相邻采样筒3c通过平移驱动机构2c调距也比较方便，从而能够适用采样区域范围内的土壤采样，适应范围广。
如附图6所示，所述采样筒3c的数量至少为3个，且各所述采样筒3c的连线处于同一直线上，从而降低各点取样的差异化，降低土壤检测误差。
所述采样筒3c的外侧面设置有刻度标线30c，采样筒3c采用透明结构，便于工作人员观察土壤样品，且采样筒3c的底部筒口呈轻微收缩状，降低在抬起采样筒3c情况下其内的土壤样品发生掉落的几率。
如附图4和附图5所示，连接所述横杆1c两端设置有U型架9c，所述U型架9c上连接有操作杆10c，所述操作杆10c上设置有手柄；所述平移驱动机构2c包括通过伺服电机21c设置于跨板7c上的齿轮22c，所述齿轮22c与齿条6c相啮合；所述竖移驱动机构4c为竖向设置在跨板7c上的电动推杆，所述电动推杆的顶端通过活塞杆连接部81c连接所述活塞杆80c。
如附图7所示，所述装满密封装置d包括样品容器1d，所述样品容器1d为竖向设置的筒状结构；所述样品容器1d的内底部通过弹性振动底座2d设置有承托活塞3d，所述承托活塞3d与样品容器1d滑移密封配合；所述样品容器1d的内顶部通过插入的立杆4d设置有压料块5d，所述压料块5d与样品容器1d螺纹配合；所述承托活塞3d与压料块5d之间限位构成存储土壤样品的样品腔10d，所述压料块5d旋转下移压缩样品腔10d的空间并与承托活塞3d配合压实土壤样品，气体通过螺纹间隙排出，从而减小土壤颗粒之间的间隙，不仅提高样品存储量、减小占用空间，而且能够降低土壤中的半挥发性有机物的挥发几率。
所述压料块5d顶部紧贴接触设置有气囊6d，所述气囊6d与压料块5d保持相对固定关系；所述气囊6c在压料块5c下移压实土壤样品过程中保持与样品容器1d间隙设置的缩小状态，且气囊6d在充气胀大状态下可封堵所述样品容器1d的内顶部。土壤样品压实完成后，通过胀大状态的气囊6d对样品容器1d进行封堵，从而避免土壤样品与外界环境接触，更进一步降低土壤中的半挥发性有机物的挥发几率。
所述弹性振动底座2d包括设置于承托活塞3d底部的振动器21d、嵌入样品容器1d内底部的堵塞座22d以及将承托活塞3d与堵塞座22d进行弹性连接的弹簧23d；所述堵塞座22d的座面对应振动器21d的位置开设有供振动器21d部分或全部伸入的预留槽220d，为振动器21d跟随承托活塞3d下移压缩弹簧23d预留足够的空间，且堵塞座22d漏出样品容器1d以外的部分随高度降低而逐渐扩大，提高样品容器1d放置的稳定性；所述样品容器1d的侧面开设有压强平衡孔11d，所述压强平衡孔11d的位置始终保持在承托活塞3d与堵塞座22d之间，保证承托活塞3移动的顺畅性与可行性。
所述立杆4d上设置有握柄41d，所述样品容器1d外部包裹有握垫12d；所述立杆4d为空心管体结构，其贯穿气囊6d与压料块5d固定连接，且气囊6d与立杆4d固定连接；位于气囊6d内的所述立杆4d的管体部分开设有气孔40d，所述立杆4d顶端对接有阀门7d，所述阀门7d通过充气管线8d连接有充气泵9d。气囊6d不仅能够通过充气泵9d充气实现胀大，而且在卸下充气管线8d情况下，能够通过打开阀门7d放气实现缩小。
所述气囊6d在封堵样品容器1d的内顶部的状态下其顶面高度高于样品容器1d的内螺纹的顶端高度，进一步保证并提高气囊6d对样品容器1d的封堵密封性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样方法，其特征在于：依次包括利用打井装置(a)进行的打井、利用采样装置(c)进行土壤采样、利用装满密封装置(d)对土壤样品进行密封存储三个步骤，在打井步骤中，打井装置(a)利用配套的稳固辅助装置(b)进行姿态稳固辅助，具体采样步骤方法如下：
步骤S1：选取土壤采样区域，除去表层土壤，利用打井装置(a)钻取所需深度的采样井，钻井作业过程中利用稳固辅助装置(b)对打井装置(a)进行姿态的稳固辅助，保持打井装置(a)竖向钻井；
步骤S2：在采样井的底部，选择采样点位，利用采样装置(c)进行土壤采样，单次同步采样的土壤样品不少于3个；
步骤S3：利用装满密封装置(d)对各个土壤样品进行存储，存储过程中首先对土壤进行压实，减小土壤颗粒之间的间隙，然后进行密封保存。
2.根据权利要求1所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：包括打井装置(a)、稳固辅助装置(b)、采样装置(c)和装满密封装置(d)；
所述打井装置(a)用于在选定采样区域进行钻取符合深度要求的采样井；
所述稳固辅助装置(b)用于对打井装置(a)进行保持竖向钻井姿态的稳固辅助工作以防止钻井偏斜；
所述采样装置(c)用于伸入采样井内进行多点同步土壤采样；
所述装满密封装置(d)用于存储土壤样品，其将土壤样品压实并提供密封存储环境。
3.根据权利要求2所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：所述稳固辅助装置(b)呈由横梁(11b)及设置于横梁(11b)两端的两个升降设备(12b)构成的开口朝下的U型结构，两个所述升降设备(12b)保持动作同步，所述升降设备(12b)底部设置有配重基座(13b)，所述配重基座(13b)为内部设置有插桩机构(15b)且开口朝下的空心结构，且配重基座(13b)底部安装有滚轮(14b)；
所述打井装置(a)包括呈竖向姿态旋转配合设置于横梁(11b)上的掘进轴(3a)以及安装于横梁(11b)上用于驱动掘进轴(3a)旋转的掘进驱动机构(2a)，所述掘进轴(3a)上轴向设置有螺旋掘进叶(32a)。
4.根据权利要求3所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：所述插桩机构(15b)包括气缸安装部(151b)、气缸(152b)和桩头(153b)，所述配重基座(13b)的内侧壁设置有连接块(130b)，所述气缸(152b)通过气缸安装部(151b)竖直朝下安装在连接块(130b)上，所述桩头(153b)连接于气缸(152b)的推动端；所述桩头(153b)包括位于上部的正圆台体(153.1b)和位于下部的倒圆锥体(153.2b)，所述正圆台体(153.1b)与倒圆锥体(153.2b)一体成型；
所述掘进驱动机构(2a)包括电机(21a)和将电机(21a)与掘进轴(3a)连接的传动部件(22a)，所述传动部件(22a)为齿传动部件或带传动部件。
5.根据权利要求2所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：所述采样装置(c)包括横杆(1c)、平移驱动机构(2c)、采样筒(3c)以及竖移驱动机构(4c)；
所述横杆(1c)水平设置，其顶面延其长度方向设置有滑轨(5c)，其侧面延其长度方向设置有齿条(6c)，所述滑轨(5c)上滑移配合设置有横跨横杆(1c)的跨板(7c)，平移驱动机构(2c)、采样筒(3c)、跨板(7c)三者一一对应，所述平移驱动机构(2c)与采样筒(3c)分别设置于对应的跨板(7c)两端，且平移驱动机构(2c)与齿条(6c)齿传动配合连接；所述采样筒(3c)通过对应的平移驱动机构(2c)带动沿滑轨(5c)平移以调节相邻采样筒(3c)之间的距离；
所述采样筒(3c)内部设置有活塞(8c)，所述活塞(8c)连接有与竖移驱动机构(4c)连接的活塞杆(80c)，所述活塞(8c)通过竖移驱动机构(4c)执行推、拉动作实现在采样筒(3c)内的竖向移动。
6.根据权利要求5所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：所述采样筒(3c)的数量至少为3个，且各所述采样筒(3c)的连线处于同一直线上；
所述采样筒(3c)的外侧面设置有刻度标线(30c)，且采样筒(3c)的底部筒口呈轻微收缩状。
7.根据权利要求6所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：连接所述横杆(1c)两端设置有U型架(9c)，所述U型架(9c)上连接有操作杆(10c)，所述操作杆(10c)上设置有手柄；所述平移驱动机构(2c)包括通过伺服电机(21c)设置于跨板(7c)上的齿轮(22c)，所述齿轮(22c)与齿条(6c)相啮合；所述竖移驱动机构(4c)为竖向设置在跨板(7c)上的电动推杆，所述电动推杆的顶端通过活塞杆连接部(81c)连接所述活塞杆(80c)。
8.根据权利要求2所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：所述装满密封装置(d)包括样品容器(1d)，所述样品容器(1d)为竖向设置的筒状结构；所述样品容器(1d)的内底部通过弹性振动底座(2d)设置有承托活塞(3d)，所述承托活塞(3d)与样品容器(1d)滑移密封配合；所述样品容器(1d)的内顶部通过插入的立杆(4d)设置有压料块(5d)，所述压料块(5d)与样品容器(1d)螺纹配合；所述承托活塞(3d)与压料块(5d)之间限位构成存储土壤样品的样品腔(10d)，所述压料块(5d)旋转下移压缩样品腔(10d)的空间并与承托活塞(3d)配合压实土壤样品；
所述压料块(5d)顶部紧贴接触设置有气囊(6d)，所述气囊(6d)与压料块(5d)保持相对固定关系；所述气囊(6d)在压料块(5d)下移压实土壤样品过程中保持与样品容器(1d)间隙设置的缩小状态，且气囊(6d)在充气胀大状态下可封堵所述样品容器(1d)的内顶部。
9.根据权利要求8所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：所述弹性振动底座(2d)包括设置于承托活塞(3d)底部的振动器(21d)、嵌入样品容器(1d)内底部的堵塞座(22d)以及将承托活塞(3d)与堵塞座(22d)进行弹性连接的弹簧(23d)；所述堵塞座(22d)的座面对应振动器(21d)的位置开设有供振动器(21d)部分或全部伸入的预留槽(220d)，且堵塞座(22d)漏出样品容器(1d)以外的部分随高度降低而逐渐扩大；所述样品容器(1d)的侧面开设有压强平衡孔(11d)，所述压强平衡孔(11d)的位置始终保持在承托活塞(3d)与堵塞座(22d)之间。
10.根据权利要求9所述的现场调查的土壤金属、SVoc、农药类指标的采样系统，其特征在于：所述立杆(4d)上设置有握柄(41d)，所述样品容器(1d)外部包裹有握垫(12d)；所述立杆(4d)为空心管体结构，其贯穿气囊(6d)与压料块(5d)固定连接，且气囊(6d)与立杆(4d)固定连接；位于气囊(6d)内的所述立杆(4d)的管体部分开设有气孔(40d)，所述立杆(4d)顶端对接有阀门(7d)，所述阀门(7d)通过充气管线(8d)连接有充气泵(9d)；
所述气囊(6d)在封堵样品容器(1d)的内顶部的状态下其顶面高度高于样品容器(1d)的内螺纹的顶端高度。
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