喀斯特地區不同深度土壤溶液智能採樣及遠程監測裝置的製作方法

2023-06-22 08:32:21 2

本實用新型涉及一種土壤溶液提取裝置，尤其是一種喀斯特地區不同深度土壤溶液智能採樣及遠程監測裝置。

背景技術：

目前在國內外用於土壤溶液抽提的技術和裝置主要包括真空蒸餾法、微量蒸餾法、機械壓榨法及共沸法，這些技術主要針對於壤土、沙土等純粹土壤為取水對象且設備比較複雜，而針對於喀斯特地區廣泛分布的石灰巖基巖上覆夾碎石土層的土壤水抽提裝置則十分少見，尤其是適用於不同深度的土壤溶液收集裝置更為少見。喀斯特地區土壤具有薄、夾碎石多、旱季土壤溶液少等特點，難以收集到用於科研用途的土壤溶液，尤其是在旱季時其土壤溶液更難以收集。喀斯特地區目前收集土壤溶液方法較為傳統，費時費力，土壤溶液監測結果不能通過用戶終端進行遠程監測其水化學數據，不同深度的土壤溶液採樣收集時間長，費時費力，且不能同步收集，不能有效收集到石灰巖基巖上覆夾碎石土層的土壤溶液，不同深度的土壤溶液監測存在時間差，不能實現不同深度土壤溶液同時抽取同時監測，且收集不同深度土壤水樣時需要翻動土壤，破壞其分層結構，且每次翻動土壤後至少需要三個月的時間使其恢復到原始土層狀態才能繼續監測，影響下一次的監測效果，嚴重影響科研進度，且每次通過對土壤進行翻動來取樣，在取樣時已破壞其自然狀態，這一過程中造成的誤差較大，甚至一定程度上影響科研結果。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種喀斯特地區不同深度土壤溶液智能採樣及遠程監測裝置，實現對不同深度的土壤溶液同時抽取同時監測，並在用戶終端實現對喀斯特地區不同深度土壤溶液的水質實時數據監測分析。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案如下：

一種喀斯特地區不同深度土壤溶液智能採樣及遠程監測裝置，它包括數據記錄儀、總控制器、用戶終端和兩個以上的集水盆、採樣瓶和水質檢測儀，在所述的集水盆上部四周壁面開有若干濾水孔，在集水盆內由下至上依次設置有第一細濾網層、高密度海綿層、第二細濾網層、第一尼龍紗布層、石英砂層、第二尼龍紗布層；在集水盆的底部裝有抽水軟管和進氣管，在該進氣管上裝有單向進氣閥門；在採樣瓶上裝有開孔橡皮塞，在開孔橡皮塞上插有兩根玻璃管和一個水質檢測探頭，一根玻璃管連接抽水軟管、另一根玻璃管連接真空抽氣管，真空抽氣管連接智能真空泵，在真空抽氣管上連接有軟管夾；水質檢測探頭連接水質檢測儀，水質檢測儀通過數據傳輸線連接數據記錄儀，數據記錄儀連接無線發射器，無線接收器連接總控制器，總控制器連接GPRS模塊，GPRS模塊通過GGSN網關與網際網路連接。

上述的喀斯特地區不同深度土壤溶液智能採樣及遠程監測裝置中，優選的方案，在抽水軟管的外面套有軟管保護套。

本實用新型的有益效果：與現有技術相比，本實用新型很好的解決了對喀斯特山區不同深度土壤溶液的收集難題，在保證土壤溶液的原始理化性質的同時，實現了對不同深度土壤溶液能同時抽取並同時現場監測和實時遠程監控，減少了科研分析過程中的誤差。

本實用新型具有以下特點：1）可以用一臺智能真空泵實現對喀斯特地區不同深度土壤溶液同時抽取，且真空泵工作模式為「極限模式」，當取樣瓶中氣壓達0.6個大氣壓時，智能真空泵自動停止運行。同時解決了傳統土壤溶液每次收集時因需要翻動土壤而對土壤層造成破壞、影響下一次監測以及在翻動土壤取樣時破壞土壤溶液的原始理化性質造成影響監測數據的精準性問題。2）合理解決了喀斯特地區不同深度土壤溶液的實時監測問題，使用密封裝置進行土壤溶液的收集，且密封採樣瓶上部放置水質檢測探頭，實現了實時精準測量，減少了科研分析過程中的誤差。3）合理科學地解決了喀斯特地區不同深度土壤溶液同時抽取同時監測的難題，並利用無線接收器用戶終端可通過網際網路遠程監測不同深度土壤溶液水化學監測數據。4）合理科學地解決了在喀斯特地區特別是喀斯特石漠化地區科研用途土壤溶液收集困難的問題，可以在複雜土壤環境中依靠石英砂的強大吸水性最大限度的收集土壤水，並且在旱雨季均能很好的收集土壤水，具有成本低，操作方便，樣品收集可靠的優勢。5）操作簡便，組裝與拆卸簡單，方便野外作業，適用於團隊作業。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的說明。

具體實施方式

實施例1：如圖1所示，包括集水盆1、採樣瓶10、水質檢測儀14、數據記錄儀17、總控制器20和用戶終端21，在集水盆1的上部四周壁面開有若干濾水孔，在集水盆1內由下至上依次設置有第一細濾網層2、高密度海綿層3、第二細濾網層24、第一尼龍紗布層4、石英砂層5和第二尼龍紗布層25，在集水盆1的底部裝有抽水軟管6和進氣管22，在抽水軟管6的外面套有軟管保護套7，在該進氣管22上裝有單向進氣閥門23；在採樣瓶10上裝有開孔橡皮塞9，在開孔橡皮塞9上插有兩根玻璃管8和一個水質檢測探頭15，其中的一根玻璃管8連接抽水軟管6、另一根玻璃管8連接真空抽氣管11，真空抽氣管11連接智能真空泵12，在真空抽氣管11上連接有軟管夾13；水質檢測探頭15連接水質檢測儀14，水質檢測儀14通過數據傳輸線16連接數據記錄儀17，數據記錄儀17連接無線發射器18，無線接收器19連接總控制器20，總控制器20連接GPRS模塊，GPRS模塊通過GGSN網關與網際網路連接。

工作原理及使用步驟如下：步驟1)：在集水盆1的上部四周壁面均勻打若干濾水孔，濾水孔的孔徑為2-4cm，在距集水盆1的底部3cm處平放入細濾網作為第一細濾網層2，將第一細濾網層2固定於集水盆1上，在第一細濾網層2上放入一塊厚度為3-5cm的高密度海綿作為高密度海綿層3，在高密度海綿層3上再放置一層細濾網作為第二細濾網層25並固定，第二細濾網層25上平鋪四層優質尼龍紗布作為第一尼龍紗布層4，放入精製石英砂作為石英砂層5後再鋪上四層尼龍紗布作為第二尼龍紗布層26。在各集水盆1的底部分別開孔插入PVC抽水軟管6，並在抽水軟管6外套入軟管保護套7，在距集水盆1底部3釐米處開孔並插入進氣管22，在該進氣管22一端裝有單向進氣閥門23。共製作三套土壤溶液裝置分別放置到預先挖好的20cm、40cm、60cm深度的土層中，以採集不同深度的土壤溶液，並將抽水軟管6及進氣管22一端出露於地面，挖出的土方進行有次序的回填，並儘量恢復地表植被，放置三個月後或等上覆土壤的植被密度達到埋置前的程度，才能進行土壤溶液的收集。

步驟2)：準備三個容量為250ml的廣口採樣瓶10，每個採樣瓶10上配有帶孔橡皮塞9，將兩根玻璃管8穿過開孔橡皮塞9分別插入三個採樣瓶10內，每個採樣瓶10中的玻璃管8，一根緊密連接抽水軟管6，另一根緊密連接真空抽氣管11，再將三根真空抽氣管11緊密連接到一臺智能真空泵12，每根真空抽氣管11上配有軟管夾13。

步驟3)：準備三臺水質檢測儀14並分別緊密連接三個水質檢測探頭15，水質檢測探頭15穿過開孔橡皮塞9分別插入每個採樣瓶10內，每臺水質檢測儀14用一根數據傳輸線16緊密連接入同一臺數據記錄儀17。數據記錄儀17與無線發射器18緊密連接，總控制器20連接無線接收器19和用戶終端21，無線發射器18通過無線通訊網絡24與無線接收器19相連。

步驟4)：以步驟1）、2）、3）方法依次完成並檢查裝置的密閉性，尤其塞緊各採樣瓶10對應的開孔橡皮塞9，然後對裝置進行真空度檢驗，真空度檢驗符合要求後，打開真空抽氣管11上的軟管夾13，開啟智能真空泵12，將智能真空泵12調為極限模式，當瓶內氣壓大於0.6時自動停止，將三個採樣瓶10內的空氣抽完，形成真空狀態後，緊密連接地下集水盆1的單向進氣閥門23打開，利用大氣壓力作用，三個地下集水盆1中的土壤溶液在負壓作用下通過抽水軟管6分別進入到三個對應的採樣瓶10，最先集滿土壤溶液的採樣瓶10則用軟管夾13夾緊其對應的真空抽氣管11，其餘兩根真空抽氣管11正常抽氣完成集水工作後，當瓶內氣壓大於0.6時，智能真空泵12停止工作，完成土壤溶液的抽取工作。

步驟5)：以步驟1）、2）、3）、4）方法依次完成後，水質檢測探頭15自動對採樣瓶10內的土壤溶液進行監測，三個水質檢測儀14的監測數據結果將通過數據傳輸線16傳入同一臺數據記錄儀17，數據記錄儀17緊密連接無線發射器18，無線接收器19接收數據與總控制器20緊密連接，將數據傳至總控制器20，總控制器20緊密連接GPRS模塊，GPRS模塊通過GGSN網關與網際網路緊密連接；用戶終端21可通過網際網路遠程監測土壤溶液水化學監測數據。

步驟6)：每次採樣時要保證裝置中所有的溶液都抽提乾淨，具體表象是在保持真空的條件下，與採樣瓶10連接的抽水軟管6不再出水為止，從而保證每次都能收集到上一個時間單位的土壤溶液。

步驟7)：採集完畢後，撤除智能真空泵12、真空抽氣管11和採樣瓶10，將軟管用軟管夾13夾緊密封，等待下一個時間單位的採集。