一种土壤环境监测用精确取样系统及土壤取样方法与流程

本发明涉及土壤环境监测领域，具体地说是一种土壤环境监测用精确取样系统及土壤取样方法。

背景技术

目前我国土壤环境形势严峻，我国土壤污染的总体形势不容乐观，部分地区土壤污染严重，由土壤污染引发的农产品质量安全问题和群体性事件逐年增多，成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素。

为了调查土壤环境进行监测，土壤取样检测是土壤污染防治工作中不可缺少的一步，传统的人工土壤取样往往耗费长时间开挖土地，一方面增加了工作人员的劳动强度，另一方面会对土壤造成破坏，且由于人工取样的过程中，会有上层的土壤掉落到取样层，这样会对土壤分析的准确性造成干扰，不能保证分析结果的精确性，影响检测结果；一般取样设备取样深度达不到所需要求，给测量的结果带来很大的影响。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种土壤环境监测用精确取样系统及土壤取样方法，可以解决传统的人工土壤取样往往耗费长时间开挖土地，一方面增加了工作人员的劳动强度，另一方面会对土壤造成破坏，且由于人工取样的过程中，会有上层的土壤掉落到取样层，这样会对土壤分析的准确性造成干扰，不能保证分析结果的精确性，影响检测结果，以及一般取样设备取样深度达不到所需要求，给测量结果的带来很大的影响等问题，可以实现土壤精确取样的功能，能够保证土壤样品的精确性，具有操作简单、对土壤造成的破坏小、劳动强度小与工作效率高等优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种土壤环境监测用精确取样系统，包括工作台、取土装置、深度显示装置和固定装置，所述工作台的上端中部开设有圆形通孔，所对应的圆形通孔上安装有取土装置，工作台的上方前端安装有深度显示装置，工作台的下方左右两侧对称安装有固定装置；取土装置在取土壤的过程中可以按照要求取一定深度的土壤，深度显示装置能够精准的控制取样深度，保证实验结果的准确性，固定装置能够确保设备在工作过程中处于稳定状态，不会因为抖动而偏离工作位置，保证取样精度，且自动化土壤取样减少了工作人员的劳动强度，劳动效率高。

所述的固定装置包括电动滑块、固定杆和固定爪，所述的电动滑块通过滑动配合方式前后对称安装在工作台的下端内壁上，两块电动滑块之间安装有固定杆，固定杆的下端均匀的安装有固定爪，工作时，将本系统移到工作位置，电动滑块向下移动带动固定杆移动将固定爪插入到泥土里将本系统固定，设置的固定装置可以确保设备在工作过程中处于稳定状态，不会因为抖动而偏离工作位置，保证了取样精度。

所述的取土装置包括取土液压缸、取土连接板、取土电机、取土杆、取土机构、取土钻螺旋刀具、液压缸连接台和滑动柱，所述的滑动柱左右对称安装在工作台上，且滑动柱内侧开设有滑动槽，滑动槽内通过滑动配合防止安装有取土连接板，滑动柱的上方安装有液压缸连接台，液压缸连接台下端左右对称安装有取土液压缸，取土液压缸的顶端连接在取土连接板上，取土连接板的下端通过电机座安装有取土电机，取土电机的输出轴上通过法兰安装有取土杆，所述的取土杆为钢性实心结构，取土杆上安装有取土机构，取土机构上安装有取土钻；所述取土钻为圆锥形结构，且沿取土钻的外壁上设置有螺旋刀具；所述取土杆与取土机构之间、取土机构与取土钻之间相互通过螺纹配合方式安装；所述取土机构包括取土筒、调向电机、调向旋筒、取土管、活塞、电动推杆、取土气缸、气缸支撑台和伸缩杆，所述取土筒为空心钢制结构，且取土筒下端的圆周外壁上设置有两个相互对应的圆孔，取土筒的下端通过电机座安装有调向电机，且调向电机的输出轴上通过法兰安装有调向旋筒，所述调向旋筒为空心壳状，且调向旋筒的圆周外壁上设置有两个与取土筒外壁上相互对应的圆孔，取土筒的上端安装有气缸支撑台，气缸支撑台上通过销轴安装有两个对称的取土气缸，两个取土气缸之间通过伸缩杆铰接，且两个取土气缸之间呈“八”字形，取土气缸的顶端安装有取土管，所述的取土管为空心圆柱体，且取土管的下端为尖状结构，取土管的内部安装有电动推杆，电动推杆的顶端安装有活塞；所述活塞直径与取土管的内直径相同；工作时，安装一定长度的取土杆，取土电机配合取土液压缸工作带动取土钻旋转并将取土机构带入到指定深度的土壤位置，调向电机工作将调向旋筒上的孔与取土筒上的孔相对应，然后取土气缸推动取土管沿取土筒上的孔伸出插入到两侧的土壤中，此时土壤会嵌入取土管内部，取土气缸将取土管收回到取土筒内部，调向电机工作将调向旋筒上的孔与取土筒上的孔相互错开，形成密闭环境，取土电机配合取土液压缸工作带动取土钻离开土壤，然后调向电机工作将调向旋筒上的孔与取土筒上的孔相互对应，取土气缸推动取土管沿取土筒上的孔伸出，电动推杆带动活塞沿取土管运动将取土管内部的土壤取出放入到试管内。取土钻上设置的螺旋刀具可以更容易的插入到土壤中，调向旋筒上的孔与取土筒上的孔相互配合可以保证土壤取样过程的准确性，避免在取土管未达到指定取样深度时遭到其他土壤的侵入造成实验结果的不准确，取土管下端设置成尖状保证在土壤取样中能收集到所需的土壤样品，取土管内部设置的活塞可以实现内部土壤样品完全被收集，避免残留影响下次的样品采样的准确性。

所述的深度显示装置包括u型架、测力压板、压力弹簧、压力连接杆、压力传感器和深度显示屏，所述的测力压板上开设有圆形通孔，测力压板的后端安装在取土连接板上，测力压板的左右两端通过滑动配合方式安装在u型架上，u型架上安装有压力连接杆，且压力连接杆穿过测力压板上的圆形通孔，所述压力连接杆的直径略小于测力压板上圆形通孔的直径，位于测力压板下方的压力连接杆上套设有压力弹簧，压力弹簧的下端安装有压力传感器，所述的深度显示屏安装在工作台的上端左前方。工作时，测力压板向下移动将压力弹簧向下压，压力弹簧受到压力，位于工作台上的压力传感器同时接受压力大小，通过计算机的辅助将压力大小转化为取样的深度位置，然后将取样深度显示在深度显示屏上；设置的深度显示装置通过压力传感器受到的力大小来转化为取样深度，实时掌控取样深度状况，使取样结果更精确，保证了检测结果的权威性。

此外，本发明还提供了一种土壤环境监测用精确取样系统的土壤取样方法，包括以下步骤：

1、将本系统移到工作位置，电动滑块向下移动带动固定杆移动将固定爪插入到泥土里将本系统固定；

2、然后根据所需取样土壤深度需要安装一定长度的取土杆，取土电机配合取土液压缸工作带动取土钻旋转，同时测力压板向下移动将压力弹簧向下压，压力弹簧受到压力，位于工作台上的压力传感器同时接受压力大小，通过计算机的辅助将压力大小转化为取样的深度位置；

3、然后将取样深度显示在深度显示屏上，通过深度显示屏的辅助将取土机构带入到指定深度的土壤位置，调向电机工作将调向旋筒上的孔与取土筒上的孔相对应；

4、然后取土气缸推动取土管沿取土筒上的孔伸出插入到两侧的土壤中，此时土壤会嵌入取土管内部，取土气缸将取土管收回到取土筒内部，调向电机工作将调向旋筒上的孔与取土筒上的孔相互错开，形成密闭环境，取土电机配合取土液压缸工作带动取土钻离开土壤；

5、然后调向电机工作将调向旋筒上的孔与取土筒上的孔相互对应，取土气缸推动取土管沿取土筒上的孔伸出，电动推杆带动活塞沿取土管运动将取土管内部的土壤取出放入到试管内，可以实现土壤精确取样的功能。

本发明的有益效果在于：

一、本发明可以解决传统的人工土壤取样往往耗费长时间开挖土地，一方面增加了工作人员的劳动强度，另一方面会对土壤造成破坏，且由于人工取样的过程中，会有上层的土壤掉落到取样层，这样会对土壤分析的准确性造成干扰，不能保证分析结果的精确性，且人工存取土壤样品的过程中，容易因为疏忽导致试管码放混乱，且一些土壤检测会受到空气成分的影响，需要对试管内的样品进行空气隔绝，通常人工对试管加试管塞，在人工加试管塞的过程中，由于人工操作稳定性差，往往会由于力度太大造成试管破碎对人员造成伤害，或者由于人的疏忽而忘记加试管塞等问题；可以实现自动化取样与智能化自动存取土壤样品的功能，具有能够保证土壤样品的精确性，能够对试管进行有序码放，具有操作简单、稳定性好、劳动强度小与工作效率高等优点；

二、取土钻上设置的螺旋刀具可以更容易的插入到土壤中指定取样深度位置；

三、调向旋筒上的孔与取土筒上的孔相互配合可以保证土壤取样过程的准确性，避免在取土管未达到指定取样深度时遭到其他土壤的侵入造成实验结果的不准确；

四、取土管下端设置成尖状保证在土壤取样中能收集到所需的土壤样品，取土管内部设置的活塞可以实现内部土壤样品完全被收集，避免残留影响下次的样品采样的准确性；

五、设置的深度显示装置通过压力传感器受到的力大小来转化为取样深度，实时掌控取样深度状况，使取样结果更精确，保证了检测结果的权威性；

六、设置的固定装置可以确保设备在工作过程中处于稳定状态，不会因为抖动而偏离工作位置，保证了取样精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明取土机构的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1至图2所示，一种土壤环境监测用精确取样系统，包括工作台1、取土装置2、深度显示装置3和固定装置4，所述工作台1的上端中部开设有圆形通孔，所对应的圆形通孔上安装有取土装置2，工作台1的上方前端安装有深度显示装置3，工作台1的下方左右两侧对称安装有固定装置4；取土装置2在取土壤的过程中可以按照要求取一定深度的土壤，深度显示装置3能够精准的控制取样深度，保证实验结果的准确性，固定装置4能够确保设备在工作过程中处于稳定状态，不会因为抖动而偏离工作位置，保证取样精度，且自动化土壤取样减少了工作人员的劳动强度，劳动效率高。

所述的固定装置4包括电动滑块41、固定杆42和固定爪43，所述的电动滑块41通过滑动配合方式前后对称安装在工作台1的下端内壁上，两块电动滑块41之间安装有固定杆42，固定杆42的下端均匀的安装有固定爪43，工作时，将本系统移到工作位置，电动滑块41向下移动带动固定杆42移动将固定爪43插入到泥土里将本系统固定，设置的固定装置4可以确保设备在工作过程中处于稳定状态，不会因为抖动而偏离工作位置，保证了取样精度。

所述的取土装置2包括取土液压缸21、取土连接板22、取土电机23、取土杆24、取土机构25、取土钻26螺旋刀具27、液压缸连接台28和滑动柱29，所述的滑动柱29左右对称安装在工作台1上，且滑动柱29内侧开设有滑动槽，滑动槽内通过滑动配合防止安装有取土连接板22，滑动柱29的上方安装有液压缸连接台28，液压缸连接台28下端左右对称安装有取土液压缸21，取土液压缸21的顶端连接在取土连接板22上，取土连接板22的下端通过电机座安装有取土电机23，取土电机23的输出轴上通过法兰安装有取土杆24，所述的取土杆24为钢性实心结构，取土杆24上安装有取土机构25，取土机构25上安装有取土钻26；所述取土钻26为圆锥形结构，且沿取土钻26的外壁上设置有螺旋刀具27；所述取土杆24与取土机构25之间、取土机构25与取土钻26之间相互通过螺纹配合方式安装；所述取土机构25包括取土筒251、调向电机252、调向旋筒253、取土管254、活塞255、电动推杆256、取土气缸257、气缸支撑台258和伸缩杆259，所述取土筒251为空心钢制结构，且取土筒251下端的圆周外壁上设置有两个相互对应的圆孔，取土筒251的下端通过电机座安装有调向电机252，且调向电机252的输出轴上通过法兰安装有调向旋筒253，所述调向旋筒253为空心壳状，且调向旋筒253的圆周外壁上设置有两个与取土筒251外壁上相互对应的圆孔，取土筒251的上端安装有气缸支撑台258，气缸支撑台258上通过销轴安装有两个对称的取土气缸257，两个取土气缸257之间通过伸缩杆259铰接，且两个取土气缸257之间呈“八”字形，取土气缸257的顶端安装有取土管254，所述的取土管254为空心圆柱体，且取土管254的下端为尖状结构，取土管254的内部安装有电动推杆256，电动推杆256的顶端安装有活塞255；所述活塞255直径与取土管254的内直径相同；工作时，安装一定长度的取土杆24，取土电机23配合取土液压缸21工作带动取土钻26旋转并将取土机构25带入到指定深度的土壤位置，调向电机252工作将调向旋筒253上的孔与取土筒251上的孔相对应，然后取土气缸257推动取土管254沿取土筒251上的孔伸出插入到两侧的土壤中，此时土壤会嵌入取土管254内部，取土气缸257将取土管254收回到取土筒251内部，调向电机252工作将调向旋筒253上的孔与取土筒251上的孔相互错开，形成密闭环境，取土电机23配合取土液压缸21工作带动取土钻26离开土壤，然后调向电机252工作将调向旋筒253上的孔与取土筒251上的孔相互对应，取土气缸257推动取土管254沿取土筒251上的孔伸出，电动推杆256带动活塞255沿取土管254运动将取土管254内部的土壤取出放入到试管内。取土钻26上设置的螺旋刀具27可以更容易的插入到土壤中，调向旋筒253上的孔与取土筒251上的孔相互配合可以保证土壤取样过程的准确性，避免在取土管254未达到指定取样深度时遭到其他土壤的侵入造成实验结果的不准确，取土管254下端设置成尖状保证在土壤取样中能收集到所需的土壤样品，取土管254内部设置的活塞255可以实现内部土壤样品完全被收集，避免残留影响下次的样品采样的准确性。

所述的深度显示装置3包括u型架31、测力压板32、压力弹簧33、压力连接杆34、压力传感器35和深度显示屏36，所述的测力压板32上开设有圆形通孔，测力压板32的后端安装在取土连接板22上，测力压板32的左右两端通过滑动配合方式安装在u型架31上，u型架31上安装有压力连接杆34，且压力连接杆34穿过测力压板32上的圆形通孔，所述压力连接杆34的直径略小于测力压板32上圆形通孔的直径，位于测力压板32下方的压力连接杆34上套设有压力弹簧33，压力弹簧33的下端安装有压力传感器35，所述的深度显示屏36安装在工作台1的上端左前方。工作时，测力压板32向下移动将压力弹簧33向下压，压力弹簧33受到压力，位于工作台1上的压力传感器35同时接受压力大小，通过计算机的辅助将压力大小转化为取样的深度位置，然后将取样深度显示在深度显示屏36上；设置的深度显示装置3通过压力传感器35受到的力大小来转化为取样深度，实时掌控取样深度状况，使取样结果更精确，保证了检测结果的权威性。

此外，本发明还提供了一种土壤环境监测用精确取样系统的土壤取样方法，包括以下步骤：

1、将本系统移到工作位置，电动滑块41向下移动带动固定杆42移动将固定爪43插入到泥土里将本系统固定；

2、然后根据所需取样土壤深度需要安装一定长度的取土杆24，取土电机23配合取土液压缸21工作带动取土钻26旋转，同时测力压板32向下移动将压力弹簧33向下压，压力弹簧33受到压力，位于工作台1上的压力传感器35同时接受压力大小，通过计算机的辅助将压力大小转化为取样的深度位置；

3、然后将取样深度显示在深度显示屏36上，通过深度显示屏36的辅助将取土机构25带入到指定深度的土壤位置，调向电机252工作将调向旋筒253上的孔与取土筒251上的孔相对应；

4、然后取土气缸257推动取土管254沿取土筒251上的孔伸出插入到两侧的土壤中，此时土壤会嵌入取土管254内部，取土气缸257将取土管254收回到取土筒251内部，调向电机252工作将调向旋筒253上的孔与取土筒251上的孔相互错开，形成密闭环境，取土电机23配合取土液压缸21工作带动取土钻26离开土壤；

5、然后调向电机252工作将调向旋筒253上的孔与取土筒251上的孔相互对应，取土气缸257推动取土管254沿取土筒251上的孔伸出，电动推杆256带动活塞255沿取土管254运动将取土管254内部的土壤取出放入到试管内，实现了土壤精确取样的功能，解决了传统的人工土壤取样往往耗费长时间开挖土地，一方面增加了工作人员的劳动强度，另一方面会对土壤造成破坏，且由于人工取样的过程中，会有上层的土壤掉落到取样层，这样会对土壤分析的准确性造成干扰，不能保证分析结果的精确性，影响检测结果等问题，达到了目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。