CN114047313A - 一种土壤污染快速监测设备与系统 - Google Patents

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CN114047313A CN202111198502.6A CN202111198502A CN114047313A CN 114047313 A CN114047313 A CN 114047313A CN 202111198502 A CN202111198502 A CN 202111198502A CN 114047313 A CN114047313 A CN 114047313A
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李亭
邓松强
王钰
葛华
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Abstract

本发明属于土壤监测技术领域,尤其是一种土壤污染快速监测设备与系统,针对无法快速监测的问题,现提出以下方案,包括平台,所述平台顶部一侧安装有监测箱,所述监测箱包括第一监测室和第二监测室,所述第一第二监测室中部均贯穿有同一个转轴,所述监测箱外部设有驱动机构,所述转轴位于第一和第二监测室内部的中部均安装有安装环,两个所述安装环上均安装有监测探头,所述第二监测室内设有供风机构,所述平台顶部另一侧安装有储能供电机构,所述平台顶部一角安装有控制机构,所述平台底部的中部设有取样机构,所述平台顶部设有升降机构。本发明可以一次性对同一地点不同深度的土壤进行取样,可使参数监测的更加精确,且更加智能化。

Description

一种土壤污染快速监测设备与系统
技术领域
本发明涉及土壤监测技术领域,尤其涉及一种土壤污染快速监测设备与系统。
背景技术
近年来,我国社会经济快速发展的同时,也滋生了很多环境问题,石油、化工等重点行业在生产过程中伴随着大量污染物残留、泄露和排放,导致场地污染问题日趋严峻,对人民生活健康造成了重大威胁。场地污染具有复杂性、隐蔽性和高风险等特征,对其进行精准识别是场地污染风险管控与治理修复的必要前提,其监测过程贯穿着污染场地修复前、修复中和修复后的整个污染场地全生命周期过程。而在实际场地修复,尤其是原位修复过程中,对污染边界的精准界定、修复进程的动态监控更是确保修复达标、避免过度修复的重要保障。
现有的传统化学分析方法在场地监测过程中具有操作繁琐(复杂的预处理过程),耗时较长(几小时至几天时间),大多需要将土样带回实验室进行检测分析,导致土壤监测的数据不够准确,且运输过程较为麻烦,设备昂贵和成本较高等缺点,且在经济成本的制约下,布点密度与点位代表性往往难以满足污染边界精准刻画的需求,成为影响修复成本与周期的关键掣肘之一,因此需要对同一地点不同深度的土壤进行监测,但是现有的土壤污染监测设备无法一次性对同一地点不同深度的土壤进行取样监测,需要多次操作,费时费力;且现有的土壤污染监测系统无法对异常数据进行分析和报警,需要工作人员自行发现,不够智能化。因此,开发场地土壤污染物快速监测识别的技术与设备,是我国土壤修复产业对场地污染快速识别与精准刻画能力的迫切需求。
发明内容
基于背景技术中提出的无法快速监测的技术问题,本发明提出了一种土壤污染快速监测设备与系统。
本发明提出的一种土壤污染快速监测设备,包括平台,所述平台顶部一侧安装有监测箱,所述监测箱包括第一监测室和第二监测室,所述第一监测室和第二监测室中部均贯穿有同一个转轴,所述监测箱外部设有带动转轴转动的驱动机构,所述转轴位于第一监测室和第二监测室内部的中部均安装有安装环,两个所述安装环上均安装有监测探头,所述第二监测室内设有供风机构,所述平台顶部另一侧安装有储能供电机构,所述平台顶部一角安装有控制机构,所述平台底部的中部设有取样机构,所述平台顶部设有带动取样机构升降的升降机构,所述取样机构包括取样柱,所述取样柱竖直位于平台中部的正下方,所述取样柱内部中空,所述取样柱内顶部水平安装有电动滑台,所述电动滑台的输出端竖直安装有竖杆,所述竖杆侧面水平安装有横杆,所述横杆的顶端安装有取样盒。
优选地,所述第一监测室和第二监测室纵向并排设置,所述第一监测室和第二监测室顶部均铰接有盖板,所述平台底部四角均竖直焊接有支撑腿,所述监测探头设有多个,多个所述监测探头分别在两个安装环的外周均匀分布。
优选地,所述驱动机构包括正反电机,所述正反电机纵向安装于监测箱外部一端的中部,所述正反电机的输出轴伸入监测箱内部并和监测箱转动连接,所述正反电机的输出轴顶端和转轴的一端固定连接,所述转轴与第一监测室和第二监测室均转动连接。
优选地,所述供风机构包括风机和供风环管,所述风机安装于第二监测室外部一侧,所述供风环管安装于第二监测室内壁中下方,所述风机的出风口和供风环管之间通过供风管连通,所述供风环管的内壁连通有出风支管,所述出风支管设有多个,多个所述出风支管在供风环管的内壁均匀分布。
优选地,所述储能供电机构包括太阳能电板和蓄电池,所述太阳能电板安装于平台顶部与监测箱相邻的一侧,所述太阳能电板倾斜设置,所述蓄电池安装于平台顶部远离监测箱的一侧中部,所述太阳能电板和蓄电池之间电性连接。
优选地,所述控制机构包括控制器,所述控制器安装于平台顶部一角,所述控制器顶部安装有警示灯和天线,所述控制器外部一侧镶嵌有显示屏。
优选地,所述升降机构包括液压伸缩杆,所述液压伸缩杆竖直安装于平台的顶部中部,所述液压伸缩杆的伸缩端贯穿平台并和平台滑动连接,所述液压伸缩杆的伸缩端底端和取样柱的顶端固定连接。优选地,所述横杆和取样盒均设有多个,多个所述横杆在竖杆上均匀分布,多个所述取样盒均贯穿取样柱侧面并和取样柱滑动连接,所述取样柱的底端安装有钻头,多个所述取样盒的侧面均安装有锥头。
一种土壤污染快速监测系统,包括主控制器,所述主控制器内包括无线传输单元、数据分析单元、数据存储单元、数据显示单元和报警单元,所述主控制器控制土壤取样单元、土壤预处理单元、土壤参数监测单元和储能供电单元;
所述无线传输单元用于监测数据、控制指令等信息的无线传输,所述数据分析单元用于对监测数据进行分析比对,所述数据存储单元用于将监测数据存储起来,所述数据显示单元用于实时显示监测数据,所述报警单元用于当监测数据异常时进行报警;
所述土壤取样单元用于对土壤进行取样,所述土壤预处理单元用于对土壤进行预处理方便后续监测的进行,所述土壤参数监测单元用于对土壤的各个参数进行监测,所述储能供电单元用于将太阳能转换成电能并为电气设备供电。
优选地,所述土壤参数监测单元包括酸碱度监测模块、化学成分监测模块、重金属监测模块、温度监测模块、湿度监测模块和硬度监测模块,所述酸碱度监测模块、化学成分监测模块、重金属监测模块、温度监测模块、湿度监测模块和硬度监测模块分别对土壤的酸碱度、化学组成成分、重金属种类与含量、温度、湿度和硬度进行监测。
本发明中的有益效果为:
1、该一种土壤污染快速监测设备与系统,通过设置有取样机构,利用液压伸缩杆带动取样柱下移,使取样柱进入土壤内部,到达指定深度时,启动电动滑台带动竖杆向右移动,竖杆通过横杆带动取样盒从取样柱内伸出,土壤从顶部开口进入取样盒,取样结束时使电动滑台带动取样盒回到取样柱内部,再反向操作使取样柱伸出土壤内部并依次取出土样,可以一次性对同一地点不同深度的土壤进行取样,无需多次操作,省时省力。
2、该一种土壤污染快速监测设备与系统,通过设置有监测箱,直接将监测箱安装于平台顶部,取样机构取好土样后,直接放入监测箱内的第一监测室和第二监测室内进行不同参数的监测即可,可以进行土壤参数的实时监测,无需带回实验室,保证参数监测的准确性。
3、该一种土壤污染快速监测设备与系统,通过设置有驱动机构,当土壤位于第一监测室和第二监测室内进行监测时,启动正反电机带动转轴转动,转轴带动两个安装环转动,则使安装环上的监测探头依次伸入土壤内部进行不同参数的监测,避免多个参数同时监测相互产生影响,使参数监测的更加精确。
4、该一种土壤污染快速监测设备与系统,通过设置有数据分析单元和报警单元,通过数据分析单元对监测数据进行分析,并与正常标准范围的数值进行比对,当监测参数的任一数值出现异常时,报警单元即进行报警,提醒工作人员对数据进行查看和重视,无需工作人员自行发现,更加智能化。
该装置与系统中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明提出的一种土壤污染快速监测设备的结构示意图;
图2为本发明提出的一种土壤污染快速监测设备的监测箱敞开结构示意图;
图3为本发明提出的一种土壤污染快速监测设备的取样机构取样过程示意图;
图4为本发明提出的一种土壤污染快速监测设备的取样机构结构示意图;
图5为本发明提出的一种土壤污染快速监测设备的供风机构示意图;
图6为本发明提出的一种土壤污染快速监测系统的系统图;
图7为本发明提出的一种土壤污染快速监测系统的土壤参数监测单元系统图。
图中:1、正反电机;2、风机;3、平台;4、太阳能电板;5、蓄电池;6、支撑腿;7、警示灯;8、天线;9、控制器;10、液压伸缩杆;11、监测箱;12、第一监测室;13、第二监测室;14、供风环管;15、转轴;16、监测探头;17、安装环;18、电动滑台;19、取样柱;20、横杆;21、竖杆;22、钻头;23、取样盒;24、锥头;25、出风支管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本专利,而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述,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专利的限制。
在本专利的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解,例如,可以是固定相连、设置,也可以是可拆卸连接、设置,或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
参照图1-5,一种土壤污染快速监测设备,包括平台3,平台3顶部一侧安装有监测箱11,监测箱11包括第一监测室12和第二监测室13,第一监测室12和第二监测室13中部均贯穿有同一个转轴15,监测箱11外部设有带动转轴15转动的驱动机构,转轴15位于第一监测室12和第二监测室13内部的中部均安装有安装环17,两个安装环17上均安装有监测探头16,第二监测室13内设有供风机构,平台3顶部另一侧安装有储能供电机构,平台3顶部一角安装有控制机构,平台3底部的中部设有取样机构,平台3顶部设有带动取样机构升降的升降机构,取样机构包括取样柱19,取样柱19竖直位于平台3中部的正下方,取样柱19内部中空,取样柱19内顶部水平安装有电动滑台18,电动滑台18的输出端竖直安装有竖杆21,竖杆21侧面水平安装有横杆20,横杆20的顶端安装有取样盒23。启动电动滑台18带动竖杆21向右移动,竖杆21通过横杆20带动取样盒23从取样柱19内伸出,土壤从顶部开口进入取样盒23,取样结束时使电动滑台18带动取样盒23回到取样柱内部,再反向操作使取样柱19伸出土壤内部并依次取出土样,可以一次性对同一地点不同深度的土壤进行取样,无需多次操作,省时省力。
参照图1-2,本发明中,第一监测室12和第二监测室13纵向并排设置,第一监测室12和第二监测室13顶部均铰接有盖板,平台3底部四角均竖直焊接有支撑腿6,监测探头16设有多个,多个监测探头16分别在两个安装环17的外周均匀分布。
参照图1-2,本发明中,驱动机构包括正反电机1,正反电机1纵向安装于监测箱11外部一端的中部,正反电机1的输出轴伸入监测箱11内部并和监测箱11转动连接,正反电机1的输出轴顶端和转轴15的一端固定连接,转轴15与第一监测室12和第二监测室13均转动连接。启动正反电机1带动转轴15转动,转轴15带动两个安装环17转动,则使安装环17上的监测探头16依次伸入土壤和土壤溶液内部进行不同参数的监测,避免多个参数同时监测相互产生影响,使参数监测的更加精确。
参照图1、2和5,本发明中,供风机构包括风机2和供风环管14,风机2安装于第二监测室13外部一侧,供风环管14安装于第二监测室13内壁中下方,风机2的出风口和供风环管14之间通过供风管连通,供风环管14的内壁连通有出风支管25,出风支管25设有多个,多个出风支管25在供风环管14的内壁均匀分布。启动风机通过供风环管14和出风支管25向第二监测室13内供风,使清水进行搅拌,使清水和土壤混合均匀方便后续监测。
参照图1,本发明中,储能供电机构包括太阳能电板4和蓄电池5,太阳能电板4安装于平台3顶部与监测箱11相邻的一侧,太阳能电板4倾斜设置,蓄电池5安装于平台3顶部远离监测箱11的一侧中部,太阳能电板4和蓄电池5之间电性连接。太阳能电板4将太阳能转换成电能存储在蓄电池5内,蓄电池5为各个用电设备进行供电。
参照图1,本发明中,控制机构包括控制器9,控制器9安装于平台3顶部一角,控制器9顶部安装有警示灯7和天线8,控制器9外部一侧镶嵌有显示屏。当监测参数的任一数值出现异常时,警示灯7亮起进行报警,天线8进行监测数据、控制指令等信息的无线传输。
参照图1、3和4,本发明中,升降机构包括液压伸缩杆10,液压伸缩杆10竖直安装于平台3的顶部中部,液压伸缩杆10的伸缩端贯穿平台3并和平台3滑动连接,液压伸缩杆10的伸缩端底端和取样柱19的顶端固定连接。启动液压伸缩杆10带动取样柱19下移,使取样柱19进入土壤内部。
参照图3-4,本发明中,横杆20和取样盒23均设有多个,多个横杆20在竖杆21上均匀分布,从而可以对不同深度的土壤进行取样,多个取样盒23均贯穿取样柱19侧面并和取样柱19滑动连接,取样柱19的底端安装有钻头22,多个取样盒23的侧面均安装有锥头24,钻头22方便取样柱19顺利伸入土壤内部,锥头24方便取样盒23顺利伸入土壤内部取样。
参照图6-7,一种土壤污染快速监测系统,包括主控制器,主控制器内包括无线传输单元、数据分析单元、数据存储单元、数据显示单元和报警单元,主控制器控制土壤取样单元、土壤预处理单元、土壤参数监测单元和储能供电单元;
无线传输单元用于监测数据、控制指令等信息的无线传输,无线传输单元即为天线,数据分析单元用于对监测数据进行分析比对,数据存储单元用于将监测数据存储起来,数据显示单元用于实时显示监测数据,数据显示单元即为显示屏,报警单元用于当监测数据异常时进行报警,报警单元即为警示灯;
土壤取样单元用于对土壤进行取样,土壤取样单元即为取样机构,土壤预处理单元用于对土壤进行预处理方便后续监测的进行,土壤预处理单元即为供风机构,土壤参数监测单元用于对土壤的各个参数进行监测,储能供电单元用于将太阳能转换成电能并为电气设备供电,储能供电单元即为储能供电机构。
参照图7,本发明中,土壤参数监测单元包括酸碱度监测模块、化学成分监测模块、重金属监测模块、温度监测模块、湿度监测模块和硬度监测模块,酸碱度监测模块、化学成分监测模块、重金属监测模块、温度监测模块、湿度监测模块和硬度监测模块分别对土壤的酸碱度、化学组成成分、重金属种类与含量、温度、湿度和硬度进行监测,土壤参数监测单元即为各个监测探头。
监测设备工作原理:将设备固定于需要监测的地点,启动液压伸缩杆10带动取样柱19下移,使取样柱19进入土壤内部,到达指定深度时,启动电动滑台18带动竖杆21向右移动,竖杆21通过横杆20带动取样盒23从取样柱19内伸出,土壤从顶部开口进入取样盒23,取样结束时使电动滑台18带动取样盒23回到取样柱内部,再反向操作使取样柱19伸出土壤内部并依次取出土样,可以一次性对同一地点不同深度的土壤进行取样,无需多次操作,省时省力;取样机构取好土样后,直接放入监测箱11内的第一监测室12和第二监测室13内进行不同参数的监测即可,可以进行土壤参数的实时监测,无需带回实验室,保证参数监测的准确性,土壤进入第二监测室13后,在其内部进入适量的清水,启动风机通过供风环管14和出风支管25向第二监测室13内供风,使清水进行搅拌,使清水和土壤混合均匀方便后续监测,当土壤进行监测时,启动正反电机1带动转轴15转动,转轴15带动两个安装环17转动,则使安装环17上的监测探头16依次伸入土壤和土壤溶液内部进行不同参数的监测,避免多个参数同时监测相互产生影响,使参数监测的更加精确。
监测系统工作原理:通过土壤取样单元对土壤进行取样,再利用土壤预处理单元对土壤进行预处理方便后续监测的进行,利用土壤参数监测单元对土壤的各个参数进行监测,无线传输单元将监测数据实时传输给主控制器,主控制器的数据分析单元对监测数据进行分析,并与正常标准范围的数值进行比对,当监测参数的任一数值出现异常时,报警单元即进行报警,提醒工作人员对数据进行查看和重视,无需工作人员自行发现,更加智能化,同时数据存储单元将监测数据存储起来,并在数据显示单元上实时显示监测数据;储能供电单元将太阳能转换成电能并为电气设备供电。
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发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土壤污染快速监测设备,包括平台(3),其特征在于,所述平台(3)顶部一侧安装有监测箱(11),所述监测箱(11)包括第一监测室(12)和第二监测室(13),所述第一监测室(12)和第二监测室(13)中部均贯穿有同一个转轴(15),所述监测箱(11)外部设有带动转轴(15)转动的驱动机构,所述转轴(15)位于第一监测室(12)和第二监测室(13)内部的中部均安装有安装环(17),两个所述安装环(17)上均安装有监测探头(16),所述第二监测室(13)内设有供风机构,所述平台(3)顶部另一侧安装有储能供电机构,所述平台(3)顶部一角安装有控制机构,所述平台(3)底部的中部设有取样机构,所述平台(3)顶部设有带动取样机构升降的升降机构,所述取样机构包括取样柱(19),所述取样柱(19)竖直位于平台(3)中部的正下方,所述取样柱(19)内部中空,所述取样柱(19)内顶部水平安装有电动滑台(18),所述电动滑台(18)的输出端竖直安装有竖杆(21),所述竖杆(21)侧面水平安装有横杆(20),所述横杆(20)的顶端安装有取样盒(23)。
2.根据权利要求1所述的一种土壤污染快速监测设备,其特征在于,所述第一监测室(12)和第二监测室(13)纵向并排设置,所述第一监测室(12)和第二监测室(13)顶部均铰接有盖板,所述平台(3)底部四角均竖直焊接有支撑腿(6),所述监测探头(16)设有多个,多个所述监测探头(16)分别在两个安装环(17)的外周均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种土壤污染快速监测设备,其特征在于,所述驱动机构包括正反电机(1),所述正反电机(1)纵向安装于监测箱(11)外部一端的中部,所述正反电机(1)的输出轴伸入监测箱(11)内部并和监测箱(11)转动连接,所述正反电机(1)的输出轴顶端和转轴(15)的一端固定连接,所述转轴(15)与第一监测室(12)和第二监测室(13)均转动连接。
4.根据权利要求1所述的一种土壤污染快速监测设备,其特征在于,所述供风机构包括风机(2)和供风环管(14),所述风机(2)安装于第二监测室(13)外部一侧,所述供风环管(14)安装于第二监测室(13)内壁中下方,所述风机(2)的出风口和供风环管(14)之间通过供风管连通,所述供风环管(14)的内壁连通有出风支管(25),所述出风支管(25)设有多个,多个所述出风支管(25)在供风环管(14)的内壁均匀分布。
5.根据权利要求1所述的一种土壤污染快速监测设备,其特征在于,所述储能供电机构包括太阳能电板(4)和蓄电池(5),所述太阳能电板(4)安装于平台(3)顶部与监测箱(11)相邻的一侧,所述太阳能电板(4)倾斜设置,所述蓄电池(5)安装于平台(3)顶部远离监测箱(11)的一侧中部,所述太阳能电板(4)和蓄电池(5)之间电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种土壤污染快速监测设备,其特征在于,所述控制机构包括控制器(9),所述控制器(9)安装于平台(3)顶部一角,所述控制器(9)顶部安装有警示灯(7)和天线(8),所述控制器(9)外部一侧镶嵌有显示屏。
7.根据权利要求1所述的一种土壤污染快速监测设备,其特征在于,所述升降机构包括液压伸缩杆(10),所述液压伸缩杆(10)竖直安装于平台(3)的顶部中部,所述液压伸缩杆(10)的伸缩端贯穿平台(3)并和平台(3)滑动连接,所述液压伸缩杆(10)的伸缩端底端和取样柱(19)的顶端固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种土壤污染快速监测设备,其特征在于,所述横杆(20)和取样盒(23)均设有多个,多个所述横杆(20)在竖杆(21)上均匀分布,多个所述取样盒(23)均贯穿取样柱(19)侧面并和取样柱(19)滑动连接,所述取样柱(19)的底端安装有钻头(22),多个所述取样盒(23)的侧面均安装有锥头(24)。
9.一种土壤污染快速监测系统,包括主控制器,其特征在于,所述主控制器内包括无线传输单元、数据分析单元、数据存储单元、数据显示单元和报警单元,所述主控制器控制土壤取样单元、土壤预处理单元、土壤参数监测单元和储能供电单元;
所述无线传输单元用于监测数据、控制指令等信息的无线传输,所述数据分析单元用于对监测数据进行分析比对,所述数据存储单元用于将监测数据存储起来,所述数据显示单元用于实时显示监测数据,所述报警单元用于当监测数据异常时进行报警;
所述土壤取样单元用于对土壤进行取样,所述土壤预处理单元用于对土壤进行预处理方便后续监测的进行,所述土壤参数监测单元用于对土壤的各个参数进行监测,所述储能供电单元用于将太阳能转换成电能并为电气设备供电。
10.根据权利要求9所述的一种土壤污染快速监测系统,其特征在于,所述土壤参数监测单元包括酸碱度监测模块、化学成分监测模块、重金属监测模块、温度监测模块、湿度监测模块和硬度监测模块,所述酸碱度监测模块、化学成分监测模块、重金属监测模块、温度监测模块、湿度监测模块和硬度监测模块分别对土壤的酸碱度、化学组成成分、重金属种类与含量、温度、湿度和硬度进行监测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114813206A (zh) * 2022-04-01 2022-07-29 深圳市自然资源和不动产评估发展研究中心(深圳市地质环境监测中心) 一种基于多源空间数据的森林资源碳汇评估收集系统

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