CN114136688A - 一种多功能环境监测采样器 - Google Patents

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CN114136688A CN202111419827.2A CN202111419827A CN114136688A CN 114136688 A CN114136688 A CN 114136688A CN 202111419827 A CN202111419827 A CN 202111419827A CN 114136688 A CN114136688 A CN 114136688A
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sampling chamber
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吴陆蒋
张后福
汪伟
王文娟
叶晓平
杨莹莹
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Abstract

本发明涉及环境监测采样器领域，尤其涉及一种多功能环境监测采样器。其包括监测部分、采样部分和控制系统；采样部分包括采样筒、隔板、气囊、采样件一、采样件二和采样件三；采样筒的外部底端设置气囊；土壤采样室底端敞口，内部设置采样件三；空气采样室设置在土壤采样室的外围，底部设置有压力阀一，内部设置采样件二；水采样室设置在空气采样室的外围，底部设置有压力阀二，内部设置采样件一。本发明设置采样件一、采样件二和采样件三，实现了独立、自动、智能采样，采样种类多，采样量大，节省了人力和时间。设置调节组件，使得监测更加全面、灵活和准确。将监测部分、采样部分安装在无人机上，配合喷洒组件，装置的功能性强，应用范围广。

Description

一种多功能环境监测采样器
技术领域
本发明涉及环境监测采样器领域，尤其涉及一种多功能环境监测采样器。
背景技术
随着人们对环境的重视，环境监测采样装置开始普及，通过对样品进行采集，可以及时发现环境变化情况，便于治理和改善。现有的环境监测采样器功能性差，一般只能采集单一样品，且自动性、智能性不足，操作费时费力。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，提出一种多功能环境监测采样器。本发明设置采样件一、采样件二和采样件三，实现了独立、自动、智能采样，采样种类多，采样量大，节省了人力和时间。设置调节组件，使得监测更加全面、灵活和准确。将监测部分、采样部分安装在无人机上，配合喷洒组件，装置的功能性强，应用范围广。
本发明提出一种多功能环境监测采样器，包括监测部分、采样部分和控制系统；监测部分和采样部分由上往下设置，且均与控制系统信号连接；采样部分包括采样筒、隔板、气囊、采样件一、采样件二和采样件三；采样筒的外部底端设置气囊，内部被隔板分隔为土壤采样室、空气采样室和水采样室；土壤采样室底端敞口，内部设置采样件三；空气采样室设置在土壤采样室的外围，底部设置有压力阀一，内部设置采样件二；水采样室设置在空气采样室的外围，底部设置有压力阀二，内部设置采样件一。
采样件一包括气缸一、安装板一和活塞板一；安装板一设置在水采样室的顶部；气缸一设置在安装板一上；活塞板一设置在安装板一的下方，通过与气缸一的活塞杆连接，实现沿水采样室的室壁上下滑动。
采样件二包括气缸二、安装板二和活塞板二；安装板二设置在空气采样室的顶部；气缸二设置在安装板二上；活塞板二设置在安装板二的下方，通过与气缸二的活塞杆连接，实现沿空气采样室的室壁上下滑动。
采样件三包括气缸三、安装板三、安装座、电机一、采样管和钻头；安装板三设置在土壤采样室的顶部；气缸三设置在安装板三上；安装座设置在安装板三的下方，与气缸三的活塞杆连接；通过电机一传动的采样管转动设置在安装座的下端，底部连接钻头。
优选的，采样管内部设置采样腔，外壁上设置有与采样腔连通的采样孔；采样孔倾斜设置，进口为高位，出口为低位。
优选的，土壤采样室内设置有固定件；固定件包括电机二、丝杠、升降架、安装架和固定钉；安装架设置在土壤采样室的敞口端上；通过电机二传动的丝杠上端转动连接安装板三，下端转动连接安装架；升降架通过与丝杠螺纹配合，沿土壤采样室内壁上下移动；固定钉设置在升降架底部。
优选的，升降架和安装架均为环形结构，设置在采样管的外围；安装架上设置有与固定钉一一对应的通孔。
优选的，监测部分包括壳体、调节组件和监测件；壳体设置在采样筒上端；调节组件设置在壳体上，与监测件配合。
优选的，调节组件包括电机三、齿轮一、齿轮二、传动轴、连接套、电机四、连接杆一、电机五、连接杆二和电动转台；壳体内部设置有安装室，外壁上两侧分别设置有与安装室连通的导向槽；电动转台设置在安装室的底部；电机三设置在电动转台上，主轴与齿轮一键连接；传动轴呈T型结构，竖直段与电动转台转动连接，水平段两端分别与对应侧的导向槽滑动连接；齿轮二键连接在传动轴上，与齿轮一啮合；连接套的一端连接传动轴，另一端设置电机四；通过电机四传动的连接杆一一端转动设置在连接套上；连接杆二通过电机五传动，转动设置在连接杆一另一端上，连接监测件。
优选的，还包括安装板和无人机；监测部分通过安装板可拆卸设置在无人机底部。
优选的，还包括喷洒组件；喷洒组件包括蓄液箱和连通管；压力阀二设置多组，包括单向进液阀和单向出液阀；连通管连通单向进液阀和蓄液箱；单向出液阀上设置有喷头。
优选的，监测件包括监控摄像头和监测探头。
优选的，控制系统包括控制中心、无线通信模块、数据收集模块和定位模块。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明设置采样件一、采样件二和采样件三，实现了独立、自动、智能采样，采样种类多，采样量大，节省了人力和时间。设置固定件，通过丝杠转动，使得升降架下降，带动固定钉扎入土壤。方便对装置限位、固定，提高了后续土壤采集的稳定性、便捷性。设置调节组件对监测件的监测方向、位置的精准调节，使得监测更加全面、灵活和准确。将监测部分、采样部分安装在无人机上，设置喷洒组件用于灭火、农药喷洒等情况。装置的功能性强，应用范围广。
附图说明
图1为本发明一种实施例的第一视角图；
图2为本发明一种实施例的第二视角图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为本发明一种实施例中采样箱的剖视图；
图5为图4中B处的局部放大图；
图6为本发明一种实施例中安装室的内部结构示意图；
图7为图6中C处的放大图；
图8为本发明一种实施例的俯视图；
图9为本发明一种实施例的仰视图。
附图标记：1、监测部分；2、采样部分；3、采样筒；4、土壤采样室；5、空气采样室；6、水采样室；7、安装板一；8、安装板二；9、安装板三；10、气缸一；11、气缸二；12、气缸三；13、活塞板一；14、压力阀二；15、活塞板二；16、压力阀一；17、安装座；18、采样管；19、钻头；20、采样孔；21、电机二；22、丝杠；23、升降架；24、安装架；25、通孔；26、固定钉；27、气囊；28、壳体；29、导向槽；30、电机三；31、齿轮一；32、齿轮二；33、传动轴；34、连接套；35、连接杆一；36、连通管；37、电动转台；38、电机五；39、连接杆二；40、监测件；41、无人机；42、安装板；43、蓄液箱。
具体实施方式
实施例一
如图1-3所示，本发明提出的一种多功能环境监测采样器，包括监测部分1、采样部分2和控制系统；控制系统包括控制中心、无线通信模块、数据收集模块和定位模块。监测部分1和采样部分2由上往下设置，且均与控制系统信号连接；采样部分2包括采样筒3、隔板、气囊27、采样件一、采样件二和采样件三；采样筒3的外部底端设置气囊27，内部被隔板分隔为土壤采样室4、空气采样室5和水采样室6；土壤采样室4底端敞口，内部设置采样件三；空气采样室5设置在土壤采样室4的外围，底部设置有压力阀一16，内部设置采样件二；水采样室6设置在空气采样室5的外围，底部设置有压力阀二14，内部设置采样件一。
如图4所示，采样件一包括气缸一10、安装板一7和活塞板一13；安装板一7设置在水采样室6的顶部；气缸一10设置在安装板一7上；活塞板一13设置在安装板一7的下方，通过与气缸一10的活塞杆连接，实现沿水采样室6的室壁上下滑动。采样件二包括气缸二11、安装板二8和活塞板二15；安装板二8设置在空气采样室5的顶部；气缸二11设置在安装板二8上；活塞板二15设置在安装板二8的下方，通过与气缸二11的活塞杆连接，实现沿空气采样室5的室壁上下滑动。
如图5所示，采样件三包括气缸三12、安装板三9、安装座17、电机一、采样管18和钻头19；安装板三9设置在土壤采样室4的顶部；气缸三12设置在安装板三9上；安装座17设置在安装板三9的下方，与气缸三12的活塞杆连接；通过电机一传动的采样管18转动设置在安装座17的下端，底部连接钻头19。
本实施例的工作原理如下：进行水样采集时，将装置放置在水面上，通过气囊27使得装置漂浮。网络连接控制系统，远程控制采样件一工作，气缸一10驱动活塞板一13下降，排出水采样室6内的空气，再将活塞板一13拉起，水样流入水采样室6。相同方法操作采样件二获取空气样本。进行土壤采样时，气缸三12和电机一配合，钻头19边旋转边下移，伸入土壤中。采样管18同步进入孔洞至一定深度，采集土壤后，再返回土壤采样室4。实现了自动、智能采样，采样种类多，采样量大，节省了人力和时间。
实施例二
如图1-3所示，本发明提出的一种多功能环境监测采样器，包括监测部分1、采样部分2和控制系统；控制系统包括控制中心、无线通信模块、数据收集模块和定位模块。监测部分1和采样部分2由上往下设置，且均与控制系统信号连接；采样部分2包括采样筒3、隔板、气囊27、采样件一、采样件二和采样件三；采样筒3的外部底端设置气囊27，内部被隔板分隔为土壤采样室4、空气采样室5和水采样室6；土壤采样室4底端敞口，内部设置采样件三；空气采样室5设置在土壤采样室4的外围，底部设置有压力阀一16，内部设置采样件二；水采样室6设置在空气采样室5的外围，底部设置有压力阀二14，内部设置采样件一。
如图4所示，采样件一包括气缸一10、安装板一7和活塞板一13；安装板一7设置在水采样室6的顶部；气缸一10设置在安装板一7上；活塞板一13设置在安装板一7的下方，通过与气缸一10的活塞杆连接，实现沿水采样室6的室壁上下滑动。采样件二包括气缸二11、安装板二8和活塞板二15；安装板二8设置在空气采样室5的顶部；气缸二11设置在安装板二8上；活塞板二15设置在安装板二8的下方，通过与气缸二11的活塞杆连接，实现沿空气采样室5的室壁上下滑动。
如图5所示，采样件三包括气缸三12、安装板三9、安装座17、电机一、采样管18和钻头19；安装板三9设置在土壤采样室4的顶部；气缸三12设置在安装板三9上；安装座17设置在安装板三9的下方，与气缸三12的活塞杆连接；通过电机一传动的采样管18转动设置在安装座17的下端，底部连接钻头19。
如图5所示，采样管18螺纹连接安装座17，内部设置采样腔，外壁上设置有与采样腔连通的采样孔20；采样孔20倾斜设置，进口为高位，出口为低位。土壤采样室4内设置有固定件；固定件包括电机二21、丝杠22、升降架23、安装架24和固定钉26；安装架24设置在土壤采样室4的敞口端上；通过电机二21传动的丝杠22上端转动连接安装板三9，下端转动连接安装架24；升降架23通过与丝杠22螺纹配合，沿土壤采样室4内壁上下移动；固定钉26设置在升降架23底部。
进一步的，升降架23和安装架24均为环形结构，设置在采样管18的外围；安装架24上设置有与固定钉26一一对应的通孔25。
本实施例中采样管18上下移动、旋转采样，土壤通过倾斜的采样孔20进入采样腔，取样时旋下采样管18即可倒出土样，安装、拆卸方便，样品收纳在采样腔，安全性、稳定性高。设置固定件，在采样前，通过丝杠22转动，使得升降架23下降，带动固定钉26穿过通孔25，扎入土壤。方便对装置限位、固定，提高了后续土壤采集的稳定性、便捷性。
实施例三
如图1-3所示，本发明提出的一种多功能环境监测采样器，包括监测部分1、采样部分2和控制系统；控制系统包括控制中心、无线通信模块、数据收集模块和定位模块。监测部分1和采样部分2由上往下设置，且均与控制系统信号连接；采样部分2包括采样筒3、隔板、气囊27、采样件一、采样件二和采样件三；采样筒3的外部底端设置气囊27，内部被隔板分隔为土壤采样室4、空气采样室5和水采样室6；土壤采样室4底端敞口，内部设置采样件三；空气采样室5设置在土壤采样室4的外围，底部设置有压力阀一16，内部设置采样件二；水采样室6设置在空气采样室5的外围，底部设置有压力阀二14，内部设置采样件一。
如图4所示，采样件一包括气缸一10、安装板一7和活塞板一13；安装板一7设置在水采样室6的顶部；气缸一10设置在安装板一7上；活塞板一13设置在安装板一7的下方，通过与气缸一10的活塞杆连接，实现沿水采样室6的室壁上下滑动。采样件二包括气缸二11、安装板二8和活塞板二15；安装板二8设置在空气采样室5的顶部；气缸二11设置在安装板二8上；活塞板二15设置在安装板二8的下方，通过与气缸二11的活塞杆连接，实现沿空气采样室5的室壁上下滑动。
如图5所示，采样件三包括气缸三12、安装板三9、安装座17、电机一、采样管18和钻头19；安装板三9设置在土壤采样室4的顶部；气缸三12设置在安装板三9上；安装座17设置在安装板三9的下方，与气缸三12的活塞杆连接；通过电机一传动的采样管18转动设置在安装座17的下端，底部连接钻头19。
如图5-6所示，监测部分1包括壳体28、调节组件和监测件40；壳体28设置在采样筒3上端；调节组件设置在壳体28上，与监测件40配合。调节组件包括电机三30、齿轮一31、齿轮二32、传动轴33、连接套34、电机四、连接杆一35、电机五38、连接杆二39和电动转台37；壳体28内部设置有安装室，外壁上两侧分别设置有与安装室连通的导向槽29；电动转台37设置在安装室的底部；电机三30设置在电动转台37上，主轴与齿轮一31键连接；传动轴33呈T型结构，竖直段与电动转台45转动连接，水平段两端分别与对应侧的导向槽29滑动连接；齿轮二32键连接在传动轴33上，与齿轮一31啮合；连接套34的一端连接传动轴33，另一端设置电机四；通过电机四传动的连接杆一35一端转动设置在连接套34上；连接杆二39通过电机五38传动，转动设置在连接杆一35另一端上，连接监测件40。
进一步的，监测件40包括监控摄像头和监测探头。
本实施例中监测件40将视频、数据信息传输至后台。工作人员根据需要对监测件40的位置进行调节。调节组件工作，电动转台37带动传动轴33转动，通过齿轮一31、齿轮二32传动，监测件40以传动轴33为圆心在壳体28的两侧转动，同时电机四驱动连接杆一35转动，电机五38驱动连接杆二39转动，最终实现对监测件40的监测方向、位置的精准调节，使得监测更加全面、灵活和准确。
实施例四
如图1-3所示，本发明提出的一种多功能环境监测采样器，包括监测部分1、采样部分2和控制系统；控制系统包括控制中心、无线通信模块、数据收集模块和定位模块。监测部分1和采样部分2由上往下设置，且均与控制系统信号连接；采样部分2包括采样筒3、隔板、气囊27、采样件一、采样件二和采样件三；采样筒3的外部底端设置气囊27，内部被隔板分隔为土壤采样室4、空气采样室5和水采样室6；土壤采样室4底端敞口，内部设置采样件三；空气采样室5设置在土壤采样室4的外围，底部设置有压力阀一16，内部设置采样件二；水采样室6设置在空气采样室5的外围，底部设置有压力阀二14，内部设置采样件一。
如图4所示，采样件一包括气缸一10、安装板一7和活塞板一13；安装板一7设置在水采样室6的顶部；气缸一10设置在安装板一7上；活塞板一13设置在安装板一7的下方，通过与气缸一10的活塞杆连接，实现沿水采样室6的室壁上下滑动。采样件二包括气缸二11、安装板二8和活塞板二15；安装板二8设置在空气采样室5的顶部；气缸二11设置在安装板二8上；活塞板二15设置在安装板二8的下方，通过与气缸二11的活塞杆连接，实现沿空气采样室5的室壁上下滑动。
如图5所示，采样件三包括气缸三12、安装板三9、安装座17、电机一、采样管18和钻头19；安装板三9设置在土壤采样室4的顶部；气缸三12设置在安装板三9上；安装座17设置在安装板三9的下方，与气缸三12的活塞杆连接；通过电机一传动的采样管18转动设置在安装座17的下端，底部连接钻头19。
如图8所示，还包括安装板42和无人机41；监测部分1通过安装板42可拆卸设置在无人机41底部。
如图9所示，还包括喷洒组件；喷洒组件包括蓄液箱43和连通管36；压力阀二14设置多组，包括单向进液阀和单向出液阀；连通管36连通单向进液阀和蓄液箱43；单向出液阀上设置有喷头。
本实施例中将监测部分1、采样部分2安装在无人机41上，实现远程高空控制，进一步增强装置的功能性和实用性。设置喷洒组件，提供蓄液箱43提前承装液体。再操控活塞板一7上升，连通管36将液体转移至水采样室6。活塞板一7下压，将液体快速喷出。可用于灭火、农药喷洒等情况。装置的功能性强，应用范围广。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

Claims (10)

1.一种多功能环境监测采样器，包括监测部分(1)、采样部分(2)和控制系统；其特征在于，采样部分(2)包括采样筒(3)、隔板、气囊(27)、采样件一、采样件二和采样件三；采样筒(3)的外部底端设置气囊(27)，内部被隔板分隔为土壤采样室(4)、空气采样室(5)和水采样室(6)；土壤采样室(4)底端敞口，内部设置采样件三；空气采样室(5)设置在土壤采样室(4)的外围，底部设置有压力阀一(16)，内部设置采样件二；水采样室(6)设置在空气采样室(5)的外围，底部设置有压力阀二(14)，内部设置采样件一；
采样件一包括气缸一(10)、安装板一(7)和活塞板一(13)；安装板一(7)设置在水采样室(6)的顶部；气缸一(10)设置在安装板一(7)上；活塞板一(13)设置在安装板一(7)的下方，通过与气缸一(10)的活塞杆连接，实现沿水采样室(6)的室壁上下滑动；
采样件二包括气缸二(11)、安装板二(8)和活塞板二(15)；安装板二(8)设置在空气采样室(5)的顶部；气缸二(11)设置在安装板二(8)上；活塞板二(15)设置在安装板二(8)的下方，通过与气缸二(11)的活塞杆连接，实现沿空气采样室(5)的室壁上下滑动；
采样件三包括气缸三(12)、安装板三(9)、安装座(17)、电机一、采样管(18)和钻头(19)；安装板三(9)设置在土壤采样室(4)的顶部；气缸三(12)设置在安装板三(9)上；安装座(17)设置在安装板三(9)的下方，与气缸三(12)的活塞杆连接；通过电机一传动的采样管(18)转动设置在安装座(17)的下端，底部连接钻头(19)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，采样管(18)内部设置采样腔，外壁上设置有与采样腔连通的采样孔(20)；采样孔(20)倾斜设置，进口为高位，出口为低位。
3.根据权利要求1所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，土壤采样室(4)内设置有固定件；固定件包括电机二(21)、丝杠(22)、升降架(23)、安装架(24)和固定钉(26)；安装架(24)设置在土壤采样室(4)的敞口端上；通过电机二(21)传动的丝杠(22)上端转动连接安装板三(9)，下端转动连接安装架(24)；升降架(23)通过与丝杠(22)螺纹配合，沿土壤采样室(4)内壁上下移动；固定钉(26)设置在升降架(23)底部。
4.据权利要求3所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，升降架(23)和安装架(24)均为环形结构，设置在采样管(18)的外围；安装架(24)上设置有与固定钉(26)一一对应的通孔(25)。
5.根据权利要求1所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，监测部分(1)包括壳体(28)、调节组件和监测件(40)；壳体(28)设置在采样筒(3)上端；调节组件设置在壳体(28)上，与监测件(40)配合。
6.根据权利要求5所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，调节组件包括电机三(30)、齿轮一(31)、齿轮二(32)、传动轴(33)、连接套(34)、电机四、连接杆一(35)、电机五(38)、连接杆二(39)和电动转台(37)；壳体(28)内部设置有安装室，外壁上两侧分别设置有与安装室连通的导向槽(29)；电动转台(37)设置在安装室的底部；电机三(30)设置在电动转台(37)上，主轴与齿轮一(31)键连接；传动轴(33)呈T型结构，竖直段与电动转台(45)转动连接，水平段两端分别与对应侧的导向槽(29)滑动连接；齿轮二(32)键连接在传动轴(33)上，与齿轮一(31)啮合；连接套(34)的一端连接传动轴(33)，另一端设置电机四；通过电机四传动的连接杆一(35)一端转动设置在连接套(34)上；连接杆二(39)通过电机五(38)传动，转动设置在连接杆一(35)另一端上，连接监测件(40)。
7.根据权利要求1所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，还包括安装板(42)和无人机(41)；监测部分(1)通过安装板(42)可拆卸设置在无人机(41)底部。
8.根据权利要求7所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，还包括喷洒组件；喷洒组件包括蓄液箱(43)和连通管(36)；压力阀二(14)设置多组，包括单向进液阀和单向出液阀；连通管(36)连通单向进液阀和蓄液箱(43)；单向出液阀上设置有喷头。
9.根据权利要求1所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，监测件(40)包括监控摄像头和监测探头。
10.根据权利要求1所述的一种多功能环境监测采样器，其特征在于，控制系统包括控制中心、无线通信模块、数据收集模块和定位模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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
CN117091877A (zh) * 2023-07-26 2023-11-21 生态环境部南京环境科学研究所 一种用于检测土壤生态毒性的采样装置及采样方法

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