CN214149952U - 一种土壤环境质量原位监测仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种土壤环境质量原位监测仪，属于土壤水分参数测量技术领域，针对矿山土壤水分含量进行检测时费时费力，测量效率低下问题提供以下技术方案，本申请的技术要点包括空心钻杆，所述空心钻杆沿其高度方向设置有多个监测模块，所述空心钻杆对应开设有供监测模块沿空心钻杆径向位移的插槽，所述空心钻杆内插接有驱使驱动监测模块部分位于空心钻杆外部、部分留于空心钻杆内部的的转杆。本申请具有实现对土壤水分的原位测量，提高测量效率的优点。

Description

一种土壤环境质量原位监测仪

技术领域

本申请涉及土壤水分参数测量技术领域，特别涉及一种土壤环境质量原位监测仪。

背景技术

土壤含水量作为土壤的一个重要物理参数,是水循环、植物生长、土壤承载能力等科学研究中不可缺少的基本资料。尤其在矿山地质测量中土壤水分含量关系着矿山地质的稳定性，使得矿上地质测量中对土壤水分含量以及土质结构的检测极为重要。

目前在对矿山土壤水分含量进行检测时，大多都是通过铁锹或者其他挖土工具进行挖土，依次挖出不同深度处的土壤，通过挖掘土壤剖面，将检测探针插入目标土层，然后将土壤回填的方式进行，这种方法费时费力，测量效率低下。

实用新型内容

为了实现对土壤水分的原位测量，提高测量效率，本申请提供一种土壤环境质量原位监测仪，采用如下的技术手段：

一种土壤环境质量原位监测仪，包括空心钻杆，所述空心钻杆沿其高度方向设置有多个监测模块，所述空心钻杆对应开设有供监测模块沿空心钻杆径向位移的插槽，所述空心钻杆内插接有驱使驱动监测模块部分位于空心钻杆外部、部分留于空心钻杆内部的转杆。

通过采用上述技术方案，使用时，先利用空心钻杆在样地上钻取土孔，然后通过转杆，实现对监测模块的推动，使得监测模块的端部贯穿于插槽并插入土层，通过多个监测模块持续对各层土层中的土壤信息进行采集，此方法省时省力，对土壤破坏小，并且能够同时对不同土层的含水量进行自动连续监测，实现对土壤水分的原位测量，提高测量效率。

可选的，所述监测模块沿空心钻杆的周向均布有两个，两个监测模块以转杆轴线为中心对称设置。

通过采用上述技术方案，通过设置两个监测模块，当其中一个监测模块运行出现状况时，另一个监测模块仍然能保持对土层的监测，不会影响该土层的土壤信息的监测，提高该装置使用的稳定性。

可选的，所述转杆轴线和空心钻杆轴线重合，所述转杆和空心钻杆转动连接，所述空心钻杆内部固设有两个导向板，两个所述导向板分别设置于监测模块的上下两侧，所述转杆和导向板转动连接；两个导向板之间围成导向空间，所述导向空间内部设置有能够驱动监测模块朝空心钻杆外部移动的驱动装置。

通过采用上述技术方案，通过转杆和驱动装置推动监测模块，使得监测模块的端部贯穿于插槽并插入土层，实现对土层中的土壤信息进行采集，此方法省时省力，对土壤破坏小。

可选的，所述驱动装置包括固设于转杆的推块和连接杆，所述推块沿转杆径向方向设置，所述连接杆的一端和推块铰接、另一端和监测模块铰接，所述连接杆的数量和监测模块的数量相等，两个连接杆对称设置。

通过采用上述技术方案，转杆转动的过程中能够带动推块同步转动，推块带动连接杆同步运动，由于连接杆的长度一定，从而实现对监测模块的推动；当转杆反向转动时，转杆能够带动推块和连接杆反向拉动监测模块，使得监测模块能够收缩至空心钻杆的内部，便于实现对空心钻杆的取出。

可选的，所述驱动装置包括固设于转杆主动齿轮和固设于监测模块的齿条，所述主动齿轮和齿条啮合，所述齿条的数量和监测模块的数量相等，两个所述齿条分别设置于主动齿轮的两侧。

通过采用上述技术方案，转杆转动的过程中能够带动主动齿轮同步转动，由于主动齿轮和齿条啮合，使得齿条能够沿转杆的径向方向位移，齿条带动监测模块同步移动，进而实现对监测模块的推出或拉入。

可选的，所述空心钻杆设置有用于驱动转杆转动调节手柄，所述调节手柄和转杆垂直设置，所述空心钻杆开设有调节缺口，所述调节手柄的一端和转杆固定连接、另一端贯穿于调节缺口并延伸至空心钻杆的外部。

通过采用上述技术方案，通过转动调节手柄，调节手柄和转杆固定连接，实现对转杆的转动，监测完成时，通过调节手柄带动转杆反向转动，实现对转杆的反向驱动。

可选的，所述空心钻杆设置有能够密封插槽的密封组件。

通过采用上述技术方案，通过设置密封组件能够实现对插槽的密封，使得钻土过程中，孔洞中的土不易进入空心钻杆的内部。

可选的，所述密封组件包括两个相对设置的密封板，所述插槽的侧壁开设有让位槽，密封板的一侧和另一个密封板抵接、另一侧和让位槽底壁之间预留有供密封板运动的让位空间，当监测模块的端部贯穿于插槽时，密封板能够完全收纳至让位槽内部。

通过采用上述技术方案，当监测模块向外移动时，监测模块能够推动两个密封板背向移动，使密封板能够收缩至让位槽内部。

可选的，所述让位槽的内部设置有用于保持两个密封板抵接状态的弹性件。

通过采用上述技术方案，当监测模块收缩至空心钻杆内部时，密封板能够在弹性件的作用下回复原位，从而回复对插槽的密封状态。

可选的，所述密封板朝向监测模块的一侧设置有斜面，所述斜面从内至外向远离监测模块的一侧倾斜设置。

通过采用上述技术方案，通过设置斜面，便于实现对两个密封板的推动。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

第一、利用空心钻杆在样地上钻取土孔，通过转杆和驱动装置推动监测模块，使得监测模块的端部贯穿于插槽并插入土层，通过多个监测模块持续对各层土层中的土壤信息进行采集，此方法省时省力，对土壤破坏小，并且能够同时对不同土层的含水量进行自动连续监测，实现对土壤水分的原位测量，提高测量效率；

第二、通过在空心钻杆的周向均布有两个监测模块，能够在其中一个监测模块运行出现状况时，不会影响该土层的土壤信息的监测，提高该装置使用的稳定性；

第三、通过设置密封组件能够实现对插槽的密封，使得钻土过程中，孔洞中的土不易进入空心钻杆的内部，进一步减小对土壤的破坏。

附图说明

图1是本申请实施例一中的土壤环境质量原位监测仪的整体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是沿图2中A-A线的剖视图；

图4是图3中的B部放大图；

图5是本申请实施例一中转杆、推块、连接杆、监测模块之间的连接关系示意图；

图6是本申请实施例二中的土壤环境质量原位监测仪的俯视图；

图7是沿图6中C-C线的剖视图；

图8是本申请实施例二中转杆、推块、连接杆、监测模块之间的连接关系示意图。

图中，11、电机；12、固定座；121、扶手；13、连接座；131、转动腔；132、限位内环；133、调节缺口；14、空心钻杆；141、空腔；142、插槽；143、让位槽；2、监测模块；3、转杆；31、限位外环；4、调节手柄；5、导向板；51、导向空间；6、驱动装置；61、推块；62、连接杆；63、主动齿轮；64、齿条；7、密封组件；71、密封板；711、斜面；72、弹性件。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一

参照图1，为本申请公开的一种土壤环境质量原位监测仪，包括空心钻杆14、固定座12和能够驱动空心钻杆14转动的电机11，固定座12呈圆柱形设置，电机11固定安装于固定座12的上端面。固定座12的两侧固定安装有扶手121，方便实现对整个装置的移动。

参照图1，空心钻杆14呈竖向设置，空心钻杆14的下端设置为尖端，方便将空心钻杆14插入土层的内部。空心钻杆14的上端固定安装有连接座13，连接座13呈圆柱形设置，连接座13轴线和空心钻杆14轴线重合，连接座13的上端面抵接于固定座12的下端面。电机11的输出端呈竖向设置，电机11的输出端贯穿于固定座12后和连接座13固定连接，启动电机11，电机11能够带动连接座13和空心钻杆14同步转动，便于空心钻杆14在样地上钻取土孔。

结合图2和图3，空心钻杆14沿其轴线方向开设有具有上端开口的空腔141，空腔141为圆柱形，空心钻杆14沿其周向均匀设置有两个监测模块2，两个监测模块2以空心钻杆14轴线为中心对称设置。两个监测模块2为一组，空心钻杆14沿其轴线方向设置有多组监测模块2。空心钻杆14沿其径向方向开设有连通空腔141与空心钻杆14外部的插槽142，监测模块2插接于插槽142内且仅能沿插槽142前后位移。

结合图1和图3，空心钻杆14内部转动连接有转杆3，转杆3呈竖向设置，转杆3轴线和空心钻杆14轴线重合，转杆3从空腔141的开口端插入且和空心钻杆14的尖端转动连接。

结合图1和图3，连接座13的内部开设有转动腔131，转杆3的上端贯穿于空腔141的开口并延伸至转动腔131的内部，转杆3的端部沿其径向方向延伸有限位外环31，转动腔131于其开口处一体成型有限位内环132，限位外环31能够于转动腔131内转动。

结合图1和图3，连接座13的侧壁开设有调节缺口133，调节缺口133沿连接座13的周向方向设置，调节缺口133的内部插接有调节手柄4，调节手柄4和转杆3垂直设置，调节手柄4的一端和限位外环31固定连接、另一端延伸至空心钻杆14的外部，通过驱动调节手柄4沿调节缺口133移动，能够实现对转杆3的转动调节。

结合图3和图4，空心钻杆14和转杆3之间设置有导向板5，转杆3和导向板5转动连接。导向板5呈圆形设置，导向板5水平设置于空心钻杆14的内部，导向板5和空心钻杆14固定连接。导向板5为两个，两个导向板5相对且平行设置，两个导向板5之间围成用于容纳监测模块2的导向空间51，两个导向板5分别设置于监测模块2的上下两侧，且监测模块2能够沿导向空间51滑动。

结合图4和图5，导向空间51内部设置有能够驱动监测模块2朝空心钻杆14外部移动的驱动装置6。驱动装置6包括推块61和连接杆62。

结合图4和图5，推块61沿转杆3径向方向设置，且推块61和转杆3固定连接，推块61呈水平设置。连接杆62设置于推块61和监测模块2之间，连接杆62为长度不可调节的刚性杆，连接杆62的一端和推块61铰接、另一端和监测模块2铰接。连接杆62的数量和监测模块2的数量相等，两个连接杆62以转杆3轴线为中心对称设置。推块61同转杆3转动时，能够通过连接杆62拉动或推动监测模块2移进或移出空心钻杆14。

结合图3和图4，空心钻杆14设置有能够密封插槽142的密封组件7。密封组件7包括密封板71和弹性件72。密封板71为两个，两个密封板71相对设置。

参照图4，插槽142的侧壁沿其径向方向开设有供密封板71插入的让位槽143，两个让位槽143的开口端相对设置，密封板71部分位于让位槽143内部、部分位于让位槽143的外部，当监测模块2收纳于空心钻杆14内部时，两个密封板71的端部相互抵接，实现对插槽142的遮挡，使得外部的土粒不易进入空心钻杆14的内部，此时密封板71和让位槽143的底壁之间预留有供密封板71运动的让位空间。

参照图4，密封板71朝向监测模块2的一侧设置有斜面711，斜面711从上至下向远离转杆3的一侧倾斜设置，两个密封板71斜面711的倾斜方向相反，当监测模块2和斜面711接触时，能够同时推动两个密封板71收缩至让位槽143的内部。密封板71于斜面711上粘结有橡胶垫，能够将监测模块2和密封板71之间的作用力转换为柔性接触，减小对监测模块2的损害。

参照图4，弹性件72优选为压缩弹簧，压缩弹簧固定安装于让位空间的内部，密封板71的端部和压缩弹簧抵接，当压缩弹簧处于自然状态时，两个密封板71的端部相互抵接，能够密封插槽142。

本实施例的实施原理为：使用时，先利用空心钻杆14和电机11在样地上钻取土孔，然后关闭电机11，转动调节手柄4，通过调节手柄4旋转转杆3，转杆3通过推块61推动两个连接杆62的端部向靠近插槽142的一侧运动，监测模块2在导向板5的限位作用下向插槽142处运动，当监测模块2和密封板71的斜面711接触时，监测模块2推动两个密封板71收缩至让位槽143内部，此时监测模块2延伸至空心钻杆14外部并插入土层，持续对各层土层中的土壤信息进行监测；监测完成后，反向转动调节手柄4，使监测模块2收回至空心钻杆14内部，此时压缩弹簧推动密封板71回复原位，两个密封板71端部相互抵接，实现对插槽142的遮挡。此方法省时省力，对土壤破坏小，并且能够同时对不同土层的含水量进行自动连续监测，实现对土壤水分的原位测量，提高测量效率。

实施例二

实施例二和实施例一的区别在于，结合图5和图6，驱动装置6包括固设于转杆3主动齿轮63和固设于监测模块2的齿条64，主动齿轮63和齿条64啮合。

结合图6和图7，主动齿轮63水平设置于导向空间51的内部，且主动齿轮63和导向板5转动连接。转杆3能够穿设于主动齿轮63的轴心并和主动齿轮63键连接，使得主动齿轮63能够和转杆3同步转动。

结合图6和图7，齿条64的数量和监测模块2的数量相等，两个齿条64分别设置于主动齿轮63的两侧，两个齿条64相对设置，且两个齿条64能够沿导向板5表面同步且反向运动。

本实施例的实施原理为：转动调节手柄4，通过调节手柄4旋转转杆3，转杆3通过主动齿轮63推动两个齿条64的端部向靠近插槽142的一侧运动，监测模块2在导向板5的限位作用下向插槽142处运动，当监测模块2和密封板71的斜面711接触时，监测模块2推动两个密封板71收缩至让位槽143内部，此时监测模块2延伸至空心钻杆14外部并插入土层，持续对各层土层中的土壤信息进行监测；监测完成后，反向转动调节手柄4，使监测模块2收回至空心钻杆14内部，此时压缩弹簧推动密封板71回复原位，两个密封板71端部相互抵接，实现对插槽142的遮挡。此方法省时省力，对土壤破坏小，并且能够同时对不同土层的含水量进行自动连续监测，实现对土壤水分的原位测量，提高测量效率。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，包括空心钻杆(14)，所述空心钻杆(14)沿其高度方向设置有多个监测模块(2)，所述空心钻杆(14)对应开设有供监测模块(2)沿空心钻杆(14)径向位移的插槽(142)，所述空心钻杆(14)内插接有驱使驱动监测模块(2)部分位于空心钻杆(14)外部、部分留于空心钻杆(14)内部的转杆(3)。

2.根据权利要求1所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述监测模块(2)沿空心钻杆(14)的周向均布有两个，两个监测模块(2)以转杆(3)轴线为中心对称设置。

3.根据权利要求2所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述转杆(3)轴线和空心钻杆(14)轴线重合，所述转杆(3)和空心钻杆(14)转动连接，所述空心钻杆(14)内部固设有两个导向板(5)，两个所述导向板(5)分别设置于监测模块(2)的上下两侧，所述转杆(3)和导向板(5)转动连接；两个导向板(5)之间围成导向空间(51)，所述导向空间(51)内部设置有能够驱动监测模块(2)朝空心钻杆(14)外部移动的驱动装置(6)。

4.根据权利要求3所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述驱动装置(6)包括固设于转杆(3)的推块(61)和连接杆(62)，所述推块(61)沿转杆(3)径向方向设置，所述连接杆(62)的一端和推块(61)铰接、另一端和监测模块(2)铰接，所述连接杆(62)的数量和监测模块(2)的数量相等，两个连接杆(62)对称设置。

5.根据权利要求3所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述驱动装置(6)包括固设于转杆(3)的主动齿轮(63)和固设于监测模块(2)的齿条(64)，所述主动齿轮(63)和齿条(64)啮合，所述齿条(64)的数量和监测模块(2)的数量相等，两个所述齿条(64)分别设置于主动齿轮(63)的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述空心钻杆(14)设置有用于驱动转杆(3)转动的调节手柄(4)，所述调节手柄(4)和转杆(3)垂直设置，所述空心钻杆(14)开设有调节缺口(133)，所述调节手柄(4)的一端和转杆(3)固定连接、另一端贯穿于调节缺口(133)并延伸至空心钻杆(14)的外部。

7.根据权利要求1所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述空心钻杆(14)设置有能够密封插槽(142)的密封组件(7)。

8.根据权利要求7所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述密封组件(7)包括两个相对设置的密封板(71)，所述插槽(142)的侧壁开设有让位槽(143)，密封板(71)的一侧和另一个密封板(71)抵接、另一侧和让位槽(143)底壁之间预留有供密封板(71)运动的让位空间，当监测模块(2)的端部贯穿于插槽(142)时，密封板(71)能够完全收纳至让位槽(143)内部。

9.根据权利要求8所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述让位槽(143)的内部设置有用于保持两个密封板(71)抵接状态的弹性件(72)。

10.根据权利要求8所述的一种土壤环境质量原位监测仪，其特征在于，所述密封板(71)朝向监测模块(2)的一侧设置有斜面(711)，所述斜面(711)从内至外向远离监测模块(2)的一侧倾斜设置。

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