CN117890558B - 一种土壤修复用检测设备及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤修复用检测设备及检测方法，属于土壤检测技术领域，包括安装盒，所述安装盒的底部连接有锥形固定桩，所述安装盒内设有多个固定机构，各个所述固定机构之间滑动连接，所述固定机构之间安装有用于对土壤进行检测的检测仪器，所述安装盒的顶部还设有对检测设备进行保护的防护机构。本发明通过将检测仪器埋入土内，可直接对土壤进行检测，更加方便，且检测的时间跨度长，可以连续的对土壤内的重金属含量进行检测，可使检测结果更加的准确；同时通过累计检测土壤的含水量，可排除降水对检测的影响，可以更加准确清楚的知道检测区域的土壤含水量情况是否达标，以增加检测的准确性。
Description
技术领域
本发明属于土壤检测技术领域，具体涉及一种土壤修复用检测设备及检测方法。
背景技术
随着工业化进程的不断加快，矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因，造成了土壤污染严重，因此需要对污染的土壤进行修复，土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。
土壤修复前需要对修复区域的土壤进行采样检测，检测土壤内的污染成分，以便于后续进行土壤修复工作，现有检测一般是采集修复区域的土壤，然后对土壤进行相应的检测。此种方法操作麻烦，不能直接对土壤进行检测，采集的土壤在运输过程中保存不当，容易使检测结果不准确；且此种检测只进行一次性检测，具有随机性，导致结果也不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤修复用检测设备及检测方法，用以解决上述背景技术中所面临的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种土壤修复用检测设备，包括安装盒，所述安装盒的底部连接有锥形固定桩，所述安装盒内设有多个固定机构，各个所述固定机构之间滑动连接，所述固定机构之间安装有用于对土壤进行检测的检测仪器，所述安装盒的顶部还设有对检测设备进行保护的防护机构；
所述固定机构由两个对称设置的夹持座组成，所述夹持座包括夹持板，所述夹持板的一侧设有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的另一端与安装盒相连接，所述夹持板的前端还设有挡板，所述挡板朝向安装有伸缩弹簧的一侧延伸，并与安装盒内的放置槽滑动连接，所述夹持板远离伸缩弹簧的一侧设有安装槽，所述挡板的一侧设有竖槽，所述挡板的另一侧设有滑块，各个固定机构之间通过竖槽与滑块的配合滑动连接。
进一步地，所述安装槽内壁两侧对称设有伸缩调节杆，所述伸缩调节杆的输出端上连接有固定板，所述固定板上设有若干防滑齿。
进一步地，所述检测仪器包括包括重金属检测仪，酸碱度检测仪，水分检测仪，所述检测仪器通过wi fi与外接控制器连接。
进一步地，所述防护机构包括防护板，所述防护板靠近检测仪器的一侧设有第一开槽，所述第一开槽内设有防水气缸，所述防水气缸的输出端上设有保护盖，所述保护盖与第一开槽滑动连接，所述保护盖的末端上设有倒角。
进一步地，所述防护板的顶端上设有第二开槽，所述第二开槽内滑动连接有橡胶板，所述橡胶板的底端与第二开槽之间连接有缓冲弹簧。
一种土壤修复用检测方法，包括所述的土壤修复用检测设备，所述检测方法包括：
步骤一、将各个检测仪器安装到固定机构上，通过上下设置的两个夹持板进行夹持固定，根据各个检测仪器的大小，控制伸缩调节杆伸缩，通过两个固定板的夹持对检测仪器进一步固定；
步骤二、将安装盒放入事先挖好的预埋坑内，对安装盒顶部施加压力，从而将锥形固定桩压入土内，然后启动防水气缸工作，将保护盖插入到土壤侧壁，对各检测仪器进行保护；
步骤三、各检测仪器检测土壤的参数信息，通过wi f i发送至控制器，控制器对获取的参数信息进行分析，从而对土壤进行检测。
进一步地，所述步骤三中控制器进行分析的方法：
通过公式公求出在j时间段下的土壤污染状况值Pj；
在一段周期Δt时间内，获取土壤污染状况随时间变化函数P(t)，通过公式求出土壤污染系数；
将获得的土壤污染系数K与控制器内预设的标准污染系数阈值Kth进行比较：
当K＞Kth时，表明土壤重金属含量超标；
其中，Wi为第i种重金属元素含量，αi为第i种重金属元素的比例系数，n为检测到重金属元素的种类，P0(t)为控制器内预设的阈值曲线，Δt＝a2-a1。
进一步地，所述步骤三中控制器进行分析的方法还包括：
在一段周期Δt时间内，根据气象局在Δt时间内的降水信息，拟定一个对照的土壤水分随时间变化函数H0(t)；
获取水分检测仪检测的水分含量随时间变化函数H(t)，通过公式求出土壤水分含量值G；
将获得的土壤水分含量值G与控制器内预设的标准土壤水分含量阈值Gtj进行比较：
若G＞Gth，则表明土壤水分含量异常；
当H(t)-H0(t)＞0时，表明土壤水分含量异常为水分含量过多；
当H(t)-H0(t)＜0时，表明土壤水分含量异常为水分含量过少。
进一步地，所述步骤三中控制器进行分析的方法还包括：在周期Δt时间内，每隔一端时间获取土壤的pH大小pHx；
通过公式求出平均pH值；
根据的大小，确定土壤的酸碱度；
其中，m为Δt时间内检测的次数。
本发明的有益效果：
本发明通过将检测仪器埋入土内，可直接对土壤进行检测，更加方便，且检测的时间跨度长，能够多次的持续检测，可使检测结果更加准确。
本发明通过伸缩弹簧与夹持板的配合，通过伸缩调节杆与固定板的配合可对不同高度、大小的检测仪器进行夹持固定，便于安装，同时通过放置槽与挡板滑动连接，以及通过滑块与竖槽的滑动配合，使各个夹持板之间可相互连接在一起的同时又能够相互对立，这样既可防止土壤中的湿气从缝隙进入内部对伸缩弹簧造成的损坏，又可以使各个夹持板对不同大小的检测仪器进行夹持固定，从而方便使用。
本发明可以连续的对土壤内的重金属含量进行检测，可使检测结果更加的准确，且便于后期根据土壤重金属含量超标的量情况进行相应治理；同时通过累计检测土壤的含水量，可排除降水对检测的影响，可以更加准确清楚的知道检测区域的土壤含水量情况是否达标，以增加检测的准确性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中安装盒的整体结构示意图；
图2为本发明中夹持座的结构示意图；
图3为本发明中安装盒的剖视图；
图4为本发明中防护机构的结构示意图；
图5为本发明的方法流程图。
图中附图说明：
1、安装盒；2、锥形固定桩；3、固定机构；4、放置槽；5、防护机构；301、夹持板；302、伸缩弹簧；303、挡板；304、安装槽；305、竖槽；306、滑块；307、伸缩调节杆；308、固定板；309、防滑齿；501、防护板；502、第一开槽；503、防水气缸；504、保护盖；505、倒角；506、第二开槽；507、橡胶板；508、缓冲弹簧。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在一个实施例中，公开了一种土壤修复用检测设备，如图1-图4所示，包括安装盒1，安装盒1的底部连接有锥形固定桩2，安装盒1内设有多个固定机构3，各个固定机构3之间滑动连接，固定机构3之间安装有用于对土壤进行检测的检测仪器，安装盒1的顶部还设有对检测设备进行保护的防护机构5，安装盒1放入事先挖好的预埋坑内，通过固定机构3将各个检测仪器安装在安装盒1内，这样可以直接对土壤进行检测，且通过锥形固定桩2的设置，可使安装盒1在预埋坑内更加稳固，以便于对土壤的检测，而设置的防护机构5则可对安装盒1进行保护，检测仪器包括包括重金属检测仪，酸碱度检测仪，水分检测仪等，具体可根据测量需求进行更换，这里以重金属检测仪，酸碱度检测仪，水分检测仪为例分析，各个检测仪器通过wif i模块与外接控制器连接，便于及时的获取各个检测仪检测的土壤参数，以便于根据土壤参数进行土壤分析。
如图2所示，固定机构3由两个对称设置的夹持座组成，夹持座包括夹持板301，夹持板301的一侧设有伸缩弹簧302，伸缩弹簧302的另一端与安装盒1相连接，夹持板301的前端还设有挡板303，挡板303朝向安装有伸缩弹簧302的一侧延伸，并与安装盒1内的放置槽4滑动连接，夹持板301远离伸缩弹簧302的一侧设有安装槽304，挡板303的一侧设有竖槽305，挡板303的另一侧设有滑块306，各个固定机构3之间通过竖槽305与滑块306的配合滑动连接，安装槽304内壁两侧对称设有伸缩调节杆307，伸缩调节杆307的输出端上连接有固定板308，固定板308上设有若干防滑齿309。通过伸缩弹簧302与夹持板301的配合，可根据各个检测仪器的高度对检测仪器进行夹持固定，而伸缩调节杆307与固定板308的配合，可根据各个检测仪器的大小来调整两固定板308之间的距离，从而从两边对检测仪器夹持固定，以增加检测仪器的牢固性；设置的挡板303为干燥板，可对伸缩弹簧302进行防护，减少泥土内的雨水以及湿气对伸缩弹簧302的损坏，由于不同高度的检测仪器会导致两个夹持板301之间的距离不同，为了避免相邻的夹持板301之间因为夹持的检测仪器不同而相互错开产生露缝，使湿气从漏缝进入内部对伸缩弹簧302造成的损坏，所以设置放置槽4与挡板303滑动连接，以及通过滑块306与竖槽305的滑动配合，使各个夹持板301之间可相互连接在一起的同时又能够相互对立，这样既可防止土壤中的湿气从缝隙进入内部对伸缩弹簧302造成的损坏，又可以使各个夹持板301对不同大小的坚持仪器进行夹持固定，从而方便使用。
如图3、图4所示，防护机构5包括防护板501，防护板501靠近检测仪器的一侧设有第一开槽502，第一开槽502内设有防水气缸503，防水气缸503的输出端上设有保护盖504，保护盖504与第一开槽502滑动连接，保护盖504的末端上设有倒角505，防护板501的顶端上设有第二开槽506，第二开槽506内滑动连接有橡胶板507，橡胶板507的底端与第二开槽506之间连接有缓冲弹簧508。保护盖504不使用时收缩在第一开槽502内，使用时，可通过防水气缸503的驱动伸出，从而插入泥土内，对下方的各种检测仪器进行防护，减少雨水、泥沙下落等对检测仪器造成的干扰或者损伤，保护盖504设置倒角505，便于保护盖504插入到泥土内，而顶部通过缓冲弹簧508与橡胶板507的配合，可为整个安装盒1提供缓冲性能，从而对安装盒1进行保护，延长其使用寿命。
使用时，根据各个检测仪器的高度，通过伸缩弹簧302以及夹持板301的配合，从上下两侧对检测仪器进行夹持固定，从而将各个检测仪器安装到安装盒1内，同时根据各个检测仪器的厚度，调整伸缩调节杆307的伸缩长度，带动两个固定板308移动，从而从两侧对各个检测仪器进行进一步的夹持固定；检测仪器安装完成后，将安装盒1放入实现挖好的预埋坑内，将安装检测仪器的一侧与泥土贴合，然后从安装盒1的顶部施加压力，将锥形固定桩2插入泥土内，对安装盒1进行固定；固定完成后启动防水气缸503工作，将第一开槽502内的保护盖504伸出插入到土壤侧壁，这样可对检测仪器的上方进行遮挡，来对各检测仪器进行保护，减少后续雨水、泥沙下落等对检测仪器造成的干扰或者损伤，然后通过安装的各个检测仪器获取相应的土壤参数信息，传输给控制器，通过控制对土壤进行检测。
一种土壤修复用检测方法，如图5所示，包括上述的土壤修复用检测设备，其检测方法包括：
步骤一、将各个检测仪器安装到固定机构3上，通过上下设置的两个夹持板301进行夹持固定，根据各个检测仪器的大小，控制伸缩调节杆307伸缩，通过两个固定板308的夹持对检测仪器进一步固定；
步骤二、将安装盒放入事先挖好的预埋坑内，对安装盒1顶部施加压力，从而将锥形固定桩2压入土内，然后启动防水气缸503工作，将保护盖504插入到土壤侧壁，对各检测仪器进行保护；
步骤三、各检测仪器检测土壤的参数信息，通过wifi发送至控制器，控制器对获取的参数信息进行分析，从而对土壤进行检测。
作为本发明的一种技术方案，步骤三中控制器进行分析的方法：
通过公式公求出在j时间段下的土壤污染状况值Pj；
在一段周期Δt时间内，获取土壤污染状况随时间变化函数P(t)，通过公式求出土壤污染系数；
将获得的土壤污染系数K与控制器内预设的标准污染系数阈值Kth进行比较：
当K＞Kth时，表明土壤重金属含量超标；
其中，Wi为第i种重金属元素含量，αi为第i种重金属元素的比例系数，n为检测到重金属元素的种类，P0(t)为控制器内预设的阈值曲线，Δt＝a2-a1。
通过上述技术方案，本实施例提供了对重金属污染的检测方法：具体为，先通过公式公求出在j时间段下的土壤污染状况值Pj，由于随着时间的推移，有些土壤的自净化能力较强，而有些土壤的自净化能力较弱，所以不同时间段内的土壤污染状况值可能不同，若只进行单次采集检测，这样容易存在误差，导致检测不准确，因此在一段周期Δt时间内，获取土壤污染状况随时间变化函数P(t)，通过公式/>求出土壤污染系数，将获得的变化函数P(t)与预设的阈值曲线函数P0(t)进行比对，从而对这一周期内的土壤污染系数K，当k值越大说明污染越严重，因此当K＞Kth时，表明土壤重金属含量超标。通过此种技术方案，可以连续的对土壤内的重金属含量进行检测，可使检测结果更加的准确，且便于后期更加土壤重金属含量超标的量多少进行相应治理。本技术方案中，周期Δt可人为拟定，控制器内预设的阈值曲线P0(t)可根据经验数据进行拟定，标准污染系数阈值Kth可根据相关的土壤重金属含量标准进行拟定，在此不过多叙述。
作为本发明的一种技术方案，步骤三中控制器进行分析的方法还包括：在一段周期Δt时间内，根据气象局在Δt时间内的降水信息，拟定一个对照的土壤水分随时间变化函数H0(t)；
获取水分检测仪检测的水分含量随时间变化函数H(t)，通过公式求出土壤水分含量值G；
将获得的土壤水分含量值G与控制器内预设的标准土壤水分含量阈值Gtj进行比较：
若G＞Gth，则表明土壤水分含量异常；
当H(t)-H0(t)＞0时，表明土壤水分含量异常为水分含量过多；
当H(t)-H0(t)＜0时，表明土壤水分含量异常为水分含量过少。
通过上述技术方案，本实施例提供了对土壤水分含量进行检测的方法，具体为，由于不同区域的降水量不同，其土壤水分不同，因此在一段周期Δt时间内，根据气象局在Δt时间内的降水信息，拟定一个对照的土壤水分随时间变化函数H0(t)，再获取水分检测仪检测的水分含量随时间变化函数H(t)，从而通过公式求出土壤水分含量值G；当该周期内对照的土壤水分随时间变化函数H0(t)与获取的水分含量随时间变化函数H(t)之间的差值过大，说明检测的土壤存在异常，因此将获得的土壤水分含量值G与控制器内预设的标准土壤水分含量阈值Gth进行比较：若G＞Gth，则表明土壤水分含量异常；具体表现为当H(t)-H0(t)＞0时，此时说明在周期时间内，检测出的土壤含水量要多与对照含水量，表明土壤水分含量异常为水分含量过多；同样当H(t)-H0(t)＜0时，此时说明在周期时间内，检测出的土壤含水量要少与对照含水量，表明土壤水分含量异常为水分含量过少。通过此种技术方案，可排除降水对检测的影响，通过累计检测土壤的含水量，可以更加准确清楚的知道检测区域的土壤含水量情况是否达标。本技术方案中，拟定的对照的土壤水分随时间变化函数H0(t)可根据相关的历史数据进行拟定，预设的标准土壤水分含量阈值Gth可根据当地经验数据获取，在此不过多叙述。
作为本发明的一种技术方案，步骤三中控制器进行分析的方法还包括：在周期Δt时间内，每隔一端时间获取土壤的pH大小pHx；
通过公式求出平均pH值；
根据的大小，确定土壤的酸碱度；
其中，m为Δt时间内检测的次数。
通过上述技术方案，本实施例提供了对土壤酸碱度情况的判断，通过在周期Δt时间内，每隔一端时间获取土壤的pH大小pHx；再通过公式求出平均pH值；然后根据/>大小，确定土壤的酸碱度，通过多次的对土壤pH值进行检测，可以使检测结果更加的准确。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种土壤修复用检测设备，其特征在于，包括安装盒(1)，所述安装盒(1)的底部连接有锥形固定桩(2)，所述安装盒(1)内设有多个固定机构(3)，各个所述固定机构(3)之间滑动连接，所述固定机构(3)之间安装有用于对土壤进行检测的检测仪器，所述安装盒(1)的顶部还设有对检测设备进行保护的防护机构(5)；
所述固定机构(3)由两个对称设置的夹持座组成，所述夹持座包括夹持板(301)，所述夹持板(301)的一侧设有伸缩弹簧(302)，所述伸缩弹簧(302)的另一端与安装盒(1)相连接，所述夹持板(301)的前端还设有挡板(303)，所述挡板(303)朝向安装有伸缩弹簧(302)的一侧延伸，并与安装盒(1)内的放置槽(4)滑动连接，所述夹持板(301)远离伸缩弹簧(302)的一侧设有安装槽(304)，所述挡板(303)的一侧设有竖槽(305)，所述挡板(303)的另一侧设有滑块(306)，各个固定机构(3)之间通过竖槽(305)与滑块(306)的配合滑动连接；
所述安装槽(304)内壁两侧对称设有伸缩调节杆(307)，所述伸缩调节杆(307)的输出端上连接有固定板(308)，所述固定板(308)上设有若干防滑齿(309)；
所述检测仪器包括重金属检测仪，酸碱度检测仪，水分检测仪，所述检测仪器通过wifi与外接控制器连接；
所述防护机构(5)包括防护板(501)，所述防护板(501)靠近检测仪器的一侧设有第一开槽(502)，所述第一开槽(502)内设有防水气缸(503)，所述防水气缸(503)的输出端上设有保护盖(504)，所述保护盖(504)与第一开槽(502)滑动连接，所述保护盖(504)的末端上设有倒角(505)。
2.根据权利要求1所述的一种土壤修复用检测设备，其特征在于，所述防护板(501)的顶端上设有第二开槽(506)，所述第二开槽(506)内滑动连接有橡胶板(507)，所述橡胶板(507)的底端与第二开槽(506)之间连接有缓冲弹簧(508)。
3.一种土壤修复用检测方法，包括权利要求1-2任一项所述的土壤修复用检测设备，其特征在于，所述检测方法包括：
步骤一、将各个检测仪器安装到固定机构(3)上，通过上下设置的两个夹持板(301)进行夹持固定，根据各个检测仪器的大小，控制伸缩调节杆(307)伸缩，通过两个固定板(308)的夹持对检测仪器进一步固定；
步骤二、将安装盒放入事先挖好的预埋坑内，对安装盒(1)顶部施加压力，从而将锥形固定桩(2)压入土内，然后启动防水气缸(503)工作，将保护盖(504)插入到土壤侧壁，对各检测仪器进行保护；
步骤三、各检测仪器检测土壤的参数信息，通过wifi发送至控制器，控制器对获取的参数信息进行分析，从而对土壤进行检测。
4.根据权利要求3所述的一种土壤修复用检测方法，其特征在于，所述步骤三中控制器对获取的参数信息进行分析的方法为：
通过公式求出在j时间段下的土壤污染状况值Pj；
在一段周期Δt时间内，获取土壤污染状况随时间变化函数P(t)，通过公式求出土壤污染系数；
将获得的土壤污染系数K与控制器内预设的标准污染系数阈值Kth进行比较：
当K＞Kth时，表明土壤重金属含量超标；
其中，Wi为第i种重金属元素含量，αi为第i种重金属元素的比例系数，n为检测到重金属元素的种类，P0(t)为控制器内预设的阈值曲线，Δt＝a2-a1。
5.根据权利要求4所述的一种土壤修复用检测方法，其特征在于，所述步骤三中控制器对获取的参数信息进行分析的方法还包括：
在一段周期Δt时间内，根据气象局在Δt时间内的降水信息，拟定一个对照的土壤水分随时间变化函数H0(t)；
获取水分检测仪检测的水分含量随时间变化函数H(t)，通过公式求出土壤水分含量值G；
将获得的土壤水分含量值G与控制器内预设的标准土壤水分含量阈值Gth进行比较：
若G＞Gth，则表明土壤水分含量异常；
当H(t)-H0(t)＞0时，表明土壤水分含量异常为水分含量过多；
当H(t)-H0(t)＜0时，表明土壤水分含量异常为水分含量过少。
6.根据权利要求5所述的一种土壤修复用检测方法，其特征在于，所述步骤三中控制器对获取的参数信息进行分析的方法还包括：
在周期Δt时间内，每隔一段时间获取土壤的pH大小pHx；
通过公式求出平均pH值；
根据的大小，确定土壤的酸碱度；
其中，m为Δt时间内检测的次数。
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