權(quán)利要求

1.鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，包括用于支撐的支架(1)、用于采集土壤樣品的采樣桶(2)以及用于收集土壤樣品的轉(zhuǎn)盤組，

所述支架(1)包括位于左右兩側(cè)的梯形框架(11)以及連接兩組所述梯形框架(11)的頂板(12)、底板(13)，所述底板(13)上表面一側(cè)設(shè)有用于帶動所述采樣桶(2)低速轉(zhuǎn)動的加重塊(4)，所述加重塊(4)中心設(shè)有用于使所述采樣桶(2)通過的中心槽(41)，所述中心槽(41)內(nèi)對稱設(shè)有兩組用于夾持采樣桶(2)的夾持部(7)，加重塊(4)前后兩側(cè)的底板(13)上各設(shè)有用于拉動加重塊(4)轉(zhuǎn)動的第一皮帶輪(61)和用于拉動夾持部(7)收緊的第二皮帶輪(62)，

所述采樣桶(2)包括若干組自上而下連接且內(nèi)部中空的采樣容器(21)，采樣桶(2)依次貫穿所述中心槽(41)和底板(13)，采樣桶(2)的頂部設(shè)有伸縮桿(53)，所述伸縮桿(53)與位于頂板(12)下表面用于帶動采樣桶(2)高速轉(zhuǎn)動的電機組(5)連接，每組所述采樣容器(21)上部一側(cè)均設(shè)有采樣口(211)，所述采樣口(211)處的采樣容器(21)外壁活動連接有弧形的采樣鏟(212)，每組采樣容器(21)底部均設(shè)有與其內(nèi)部連通且可拆卸的收集瓶(22)，

所述轉(zhuǎn)盤組包括若干組自上而下等間距設(shè)置的轉(zhuǎn)盤(3)，每個所述轉(zhuǎn)盤(3)通過一組用于控制轉(zhuǎn)盤(3)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤電機(32)與連桿(31)連接，所述連桿(31)上端與頂板(12)下表面連接，連桿(31)下端依次貫穿每個轉(zhuǎn)盤(3)中心后與位于加重塊(4)一側(cè)的底板(13)上表面連接，轉(zhuǎn)盤(3)上周向均布設(shè)有若干用于使采樣桶(2)通過并放置收集瓶(22)的放置孔(33)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，所述第一、第二皮帶輪(61、62)兩端均設(shè)有通過電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)輪(63)，兩組所述轉(zhuǎn)輪(63)通過一根皮帶連接，所述皮帶上纏繞有鋼絲繩(64)，第一皮帶輪(61)上的鋼絲繩(64)另一端與加重塊(4)下部的繩槽(42)纏繞連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，所述夾持部(7)包括滑動嵌設(shè)在所述中心槽(41)內(nèi)的夾塊(71)，所述夾塊(71)末端固定設(shè)有螺紋桿(72)，所述螺紋桿(72)與加重塊(4)內(nèi)部的第一轉(zhuǎn)輪(73)中心螺紋滑動連接，所述第一轉(zhuǎn)輪(73)通過一組皮帶與第二轉(zhuǎn)輪(74)同步轉(zhuǎn)動連接，兩組夾持部(7)的第二轉(zhuǎn)輪(74)中心通過一組轉(zhuǎn)動桿(75)連接，位于外側(cè)的夾持部(7)上第一轉(zhuǎn)輪(73)一側(cè)設(shè)有與其同心轉(zhuǎn)動的第一齒輪(76)，所述第一齒輪(76)下方設(shè)有與其嚙合連接的第二齒輪(77)，所述第二齒輪(77)一側(cè)設(shè)有纏繞鋼絲繩(64)的滾輪(78)，所述鋼絲繩(64)延伸至加重塊(4)外部與所述第二皮帶輪(62)纏繞連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，所述加重塊(4)與所述鋼絲繩(64)的連接處設(shè)有用于鎖緊鋼絲繩的液壓推板(43)，所述液壓推板(43)頂部設(shè)有第一控制器(44)，所述第一控制器(44)與位于所述夾塊(71)內(nèi)表面的第一壓力傳感器(45)電性連接，所述液壓推板(43)上方的加重塊(4)上部設(shè)有用于纏繞鋼絲繩(64)的繩槽(42)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，所述采樣桶(2)底部固定設(shè)有金剛石鉆頭(24)，所述梯形框架(11)底部兩側(cè)設(shè)有移動輪，所述轉(zhuǎn)盤(3)上表面對應(yīng)每個放置孔(33)處均設(shè)有一個用于辨別收集瓶(22)收集前后狀態(tài)的信號燈(34)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，所述電機組(5)包括位于頂板(12)下表面的轉(zhuǎn)動電機(51)，位于所述轉(zhuǎn)動電機(51)下部的伸縮電機(52)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，所述采樣鏟(212)的外側(cè)設(shè)有刀刃，采樣鏟(212)底部與采樣容器(21)通過彈簧(213)活動連接，所述彈簧(213)上設(shè)有限位銷(214)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，位于下方的一組采樣容器(21)頂部對稱設(shè)有兩組可同步運動的電動推桿(25)，位于上方的一組采樣容器(21)底部設(shè)有用于容納所述電動推桿(25)輸出端的凹槽(215)，所述收集瓶(22)上部開口處設(shè)有環(huán)形擋板(221)，所述環(huán)形擋板(221)上開設(shè)有用于使電動推桿(25)穿過的通孔，環(huán)形擋板(221)兩側(cè)各設(shè)有一組條形擋板(222)，兩組所述條形擋板(222)的連線長度大于所述放置孔(33)的直徑，所述條形擋板(222)與所述環(huán)形擋板(221)通過一組復(fù)位彈簧(223)連接，條形擋板(222)靠近外端處的上表面通過彈簧連接有有凸塊(23)，所述電動推桿(25)的末端設(shè)有與所述凸塊(23)配合卡接的凸塊槽(251)，電動推桿(25)靠近末端處設(shè)有用于抬升環(huán)形擋板(221)的限位塊(252)，所述凹槽(215)處對應(yīng)的采樣容器(21)外壁設(shè)有用于使凸塊(23)和凸塊槽(251)配合卡接的開孔(216)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，其特征在于，所述連桿(31)頂部設(shè)有紅外發(fā)生器(8)，所述采樣桶(2)頂部設(shè)有紅外接收器(81)，所述紅外接收器(81)與位于控制電動推桿(25)底部的第二控制器(82)電性連接，每個所述放置孔(33)一側(cè)的轉(zhuǎn)盤(3)上表面設(shè)有用于接收條形擋板(222)壓力的第二壓力傳感器(84)，所述第二壓力傳感器(84)與位于其所在轉(zhuǎn)盤(3)的轉(zhuǎn)盤電機(32)底部的第三控制器(83)電性連接。

10.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-9任意一項所述鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置進(jìn)行采樣的采樣方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：使用移動輪采樣裝置移動至需要進(jìn)行采樣的土壤處，電動推桿(25)的輸出端上升與凹槽(215)對接，限位塊(252)推動環(huán)形擋板(221)，使收集瓶(22)與位于其上部的采樣容器(21)對接；

步驟二：啟動伸縮電機(52)，控制伸縮桿(53)帶動采樣桶(2)向下運動穿過每個轉(zhuǎn)盤(3)上的放置孔(33)，條形擋板(222)在放置孔(33)周圍轉(zhuǎn)盤(3)的阻擋下轉(zhuǎn)動并通過凸塊(23)穿過開孔(216)與凸塊槽(251)卡接；

步驟三：金剛石鉆頭(24)下至土壤表面時，開啟轉(zhuǎn)動電機(51)帶動采樣桶(2)高速順時針轉(zhuǎn)動，同時伸縮電機(52)繼續(xù)下放伸縮桿(53)，直至最上方的一組采樣容器(21)進(jìn)入土壤中；

步驟四：關(guān)閉電機組(5)，開啟第二皮帶輪(62)帶動兩組夾持部(7)將采樣桶(2)加緊，開啟第一皮帶輪(61)帶動加重塊(4)低速逆時針轉(zhuǎn)動，同時帶動采樣桶(2)逆時針轉(zhuǎn)動，采樣鏟(212)在與土壤的摩擦力作用下打開至限位銷(214)所在位置的大小并將土壤鏟至采樣口(211)內(nèi)，土壤落入采樣容器(21)底部的收集瓶(22)中；

步驟五：開啟第二皮帶輪(62)帶動兩組夾持部(7)將采樣桶(2)放松，開啟轉(zhuǎn)動電機(51)帶動采樣桶(2)高速順時針轉(zhuǎn)動，同時伸縮電機(52)控制伸縮桿(53)提升采樣桶(2)至地面，紅外發(fā)生器(8)與紅外接收器(81)對接；

步驟六：紅外接收器(81)將信號傳遞至第二控制器(82)控制電動推桿(25)下降，凸塊(23)與凸塊槽(251)分離，條形擋板(222)在復(fù)位彈簧(223)作用下彈開至與環(huán)形擋板(221)平行，收集瓶(22)通過兩組條形擋板(222)卡座在轉(zhuǎn)盤(3)的放置孔(33)內(nèi)，條形擋板(222)與壓力傳感器(84)對接，第二壓力傳感器(84)將信號傳遞至第三控制器(83)控制轉(zhuǎn)盤電機(32)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤(3)，移出收集瓶(22)，將下一個放置有空收集瓶(22)的放置孔(33)轉(zhuǎn)動至采樣桶(2)所在位置；

步驟七：當(dāng)需要進(jìn)行多點連續(xù)收集時，使用移動輪移動采樣裝置重復(fù)步驟一至六即可連續(xù)進(jìn)行土壤采樣。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤采樣技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置及采樣方法。

背景技術(shù)

鉛鋅礦區(qū)是開采富含重金屬鉛、鋅的礦產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域。而在開采過程中易對周邊土壤造成重金屬污染，需要對被污染的土壤進(jìn)行采樣檢驗。目前，常用到的土壤采樣器有很多種類，根據(jù)操作類型可分為手工操作類和機械操作類，手工操作類樣式多，但大多只能采集淺層土壤，對于深層土壤需要耗費大量的人力；機械采土鉆由馬達(dá)帶動，使鉆頭鉆入一定深度的土壤，然后將土柱上提，放平觀察，按需要切割樣品，機械效率高，可節(jié)省人力，但不及手工鉆靈活、輕便。

專利CN206945337U公開了一種土壤采集裝置，包括采集主桿、固定手柄、采樣限位板、土壤采樣筒、采樣筒蓋、多個采樣打洞齒、多條分隔板插槽、活動手柄、轉(zhuǎn)動軸承、驅(qū)動電機、一對手柄安裝架及多塊分隔板，可用于土壤的采集，采集量大且能分塊使用，便于后期檢測等工作，能手動采集或電機輔助采集，省時省力，但不能進(jìn)行分層采集且采集的連續(xù)性不高。

因此，需要提供一種針對重金屬污染土壤的采集裝置及采集方法，有針對性的采集不同層段的土壤樣本且不會造成土壤物質(zhì)分布大規(guī)模破壞，能夠高效且連續(xù)的進(jìn)行土壤采集。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述存在的問題提供了一種鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置及采樣方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，包括用于支撐的支架、用于采集土壤樣品的采樣桶以及用于收集土壤樣品的轉(zhuǎn)盤組，

所述支架包括位于左右兩側(cè)的梯形框架以及連接兩組所述梯形框架的頂板、底板，所述底板上表面一側(cè)設(shè)有用于帶動所述采樣桶低速轉(zhuǎn)動的加重塊，所述加重塊中心設(shè)有用于使所述采樣桶通過的中心槽，所述中心槽內(nèi)對稱設(shè)有兩組用于夾持采樣桶的夾持部，加重塊前后兩側(cè)的底板上各設(shè)有用于拉動加重塊轉(zhuǎn)動的第一皮帶輪和用于拉動夾持部收緊的第二皮帶輪，

所述采樣桶包括若干組自上而下連接且內(nèi)部中空的采樣容器，采樣桶依次貫穿所述中心槽和底板，采樣桶的頂部設(shè)有伸縮桿，所述伸縮桿與位于頂板下表面用于帶動采樣桶高速轉(zhuǎn)動的電機組連接，每組所述采樣容器上部一側(cè)均設(shè)有采樣口，所述采樣口處的采樣容器外壁活動連接有弧形的采樣鏟，每組采樣容器底部均設(shè)有與其內(nèi)部連通且可拆卸的收集瓶，

所述轉(zhuǎn)盤組包括若干組自上而下等間距設(shè)置的轉(zhuǎn)盤，每個所述轉(zhuǎn)盤通過一組用于控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤電機與連桿連接，所述連桿上端與頂板下表面連接，連桿下端依次貫穿每個轉(zhuǎn)盤中心后與位于加重塊一側(cè)的底板上表面連接，轉(zhuǎn)盤上周向均布設(shè)有若干用于使采樣桶通過并放置收集瓶的放置孔。

進(jìn)一步地，所述第一、第二皮帶輪兩端均設(shè)有通過電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)輪，兩組所述轉(zhuǎn)輪通過一根皮帶連接，所述皮帶上纏繞有鋼絲繩，第一皮帶輪上的鋼絲繩另一端與加重塊下部的繩槽纏繞連接，用于使加重塊帶動采樣桶進(jìn)行轉(zhuǎn)動從而完成采樣。

進(jìn)一步地，所述夾持部包括滑動嵌設(shè)在所述中心槽內(nèi)的夾塊，所述夾塊末端固定設(shè)有螺紋桿，所述螺紋桿與加重塊內(nèi)部的第一轉(zhuǎn)輪中心螺紋滑動連接，所述第一轉(zhuǎn)輪通過一組皮帶與第二轉(zhuǎn)輪同步轉(zhuǎn)動連接，兩組夾持部的第二轉(zhuǎn)輪中心通過一組轉(zhuǎn)動桿連接，第一轉(zhuǎn)輪一側(cè)設(shè)有與其同心轉(zhuǎn)動的第一齒輪，所述第一齒輪下方設(shè)有與其嚙合連接的第二齒輪，所述第二齒輪一側(cè)設(shè)有纏繞鋼絲繩的滾輪，所述鋼絲繩延伸至加重塊外部與所述第二皮帶輪纏繞連接，其中第一皮帶輪拉動加重塊做逆時針轉(zhuǎn)動進(jìn)行采樣桶的采樣，第二皮帶輪拉動鋼絲繩從而使夾持部對采樣桶進(jìn)行夾持固定。

更進(jìn)一步地，所述加重塊與所述鋼絲繩的連接處設(shè)有用于鎖緊鋼絲繩的液壓推板，所述液壓推板頂部設(shè)有第一控制器，所述第一控制器與位于所述夾塊內(nèi)表面的第一壓力傳感器電性連接，所述液壓推板上方的加重塊上部設(shè)有用于纏繞鋼絲繩的繩槽，使兩組皮帶輪帶動與其對應(yīng)的鋼絲繩運動時不會發(fā)生相互干擾，且能夠通過傳感器感應(yīng)夾緊采樣桶后將鋼絲繩固定避免加重塊在轉(zhuǎn)動時鋼絲繩移動使夾持部變形。

進(jìn)一步地，所述采樣桶底部固定設(shè)有金剛石鉆頭，所述梯形框架底部兩側(cè)設(shè)有移動輪，方便進(jìn)行鉆進(jìn)至土壤內(nèi)部以便采樣，同時加強了整個裝置的移動靈活性，所述轉(zhuǎn)盤上表面對應(yīng)每個放置孔處均設(shè)有一個用于辨別收集瓶收集前后狀態(tài)的信號燈，增加了裝置的辨識度更易分辨已采樣和未采樣的收集瓶。

進(jìn)一步地，所述電機組包括位于頂板下表面的轉(zhuǎn)動電機，位于所述轉(zhuǎn)動電機下部的伸縮電機，可以同步完成采樣桶的轉(zhuǎn)動鉆進(jìn)和下降。

進(jìn)一步地，所述采樣鏟的外側(cè)設(shè)有刀刃，采樣鏟底部與采樣容器通過彈簧活動連接，所述彈簧上設(shè)有限位銷，使采樣桶在鉆進(jìn)下降時更為快捷且避免采樣鏟打開角度過大發(fā)生折斷損壞設(shè)備，不利于采樣的進(jìn)行。

進(jìn)一步地，位于下方的一組采樣容器頂部對稱設(shè)有兩組可同步運動的電動推桿，位于上方的一組采樣容器底部設(shè)有用于容納所述電動推桿輸出端的凹槽，所述收集瓶上部開口處設(shè)有環(huán)形擋板，所述環(huán)形擋板上開設(shè)有用于使電動推桿穿過的通孔，環(huán)形擋板兩側(cè)各設(shè)有一組條形擋板，兩組所述條形擋板的連線長度大于所述放置孔的直徑，通過使用電動推桿使上下兩組采樣容器連接固定同時使收集瓶固定，且收集瓶能夠通過條形擋板放置在轉(zhuǎn)盤的放置孔內(nèi)，方便取放；所述條形擋板與所述環(huán)形擋板通過一組復(fù)位彈簧連接，條形擋板靠近外端處的上表面設(shè)有凸塊，所述電動推桿的末端設(shè)有與所述凸塊配合卡接的凸塊槽，電動推桿靠近末端處設(shè)有用于抬升環(huán)形擋板的限位塊，所述凹槽處對應(yīng)的采樣容器外壁設(shè)有用于使凸塊和凸塊槽配合卡接的開孔，使活動擋板可以與采樣容器固定連接，不會影響采樣桶轉(zhuǎn)動采樣，且不會影響采樣桶穿過放置孔，方便操作結(jié)構(gòu)合理。

更進(jìn)一步地，所述連桿頂部設(shè)有紅外發(fā)生器，所述采樣桶頂部設(shè)有紅外接收器，所述紅外接收器與位于控制電動推桿底部的第二控制器電性連接，每個所述放置孔一側(cè)的轉(zhuǎn)盤上表面設(shè)有用于接收條形擋板壓力的第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器與位于其所在轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)盤電機底部的第三控制器電性連接，使整個裝置自動化程度更高，能夠完成自主連續(xù)土壤樣品的采集。

應(yīng)用上述鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置進(jìn)行土壤采樣的采樣方法，包括以下步驟：

步驟一：使用移動輪采樣裝置移動至需要進(jìn)行采樣的土壤處，電動推桿的輸出端上升與凹槽對接，限位塊推動環(huán)形擋板，使收集瓶與位于其上部的采樣容器對接；

步驟二：啟動伸縮電機，控制伸縮桿帶動采樣桶向下運動穿過每個轉(zhuǎn)盤上的放置孔，條形擋板在放置孔周圍轉(zhuǎn)盤的阻擋下轉(zhuǎn)動并通過凸塊穿過開孔與凸塊槽卡接；

步驟三：金剛石鉆頭下至土壤表面時，開啟轉(zhuǎn)動電機帶動采樣桶高速順時針轉(zhuǎn)動，同時伸縮電機繼續(xù)下放伸縮桿，直至最上方的一組采樣容器進(jìn)入土壤中；

步驟四：關(guān)閉電機組，開啟第二皮帶輪帶動兩組夾持部將采樣桶加緊，開啟第一皮帶輪帶動加重塊低速逆時針轉(zhuǎn)動，同時帶動采樣桶逆時針轉(zhuǎn)動，采樣鏟在與土壤的摩擦力作用下打開至限位銷所在位置的大小并將土壤鏟至采樣口內(nèi)，土壤落入采樣容器底部的收集瓶中；

步驟五：開啟第二皮帶輪帶動兩組夾持部將采樣桶放松，開啟轉(zhuǎn)動電機帶動采樣桶高速順時針轉(zhuǎn)動，同時伸縮電機控制伸縮桿提升采樣桶至地面，紅外發(fā)生器與紅外接收器對接；

步驟六：紅外接收器將信號傳遞至第二控制器控制電動推桿下降，凸塊與凸塊槽分離，條形擋板在復(fù)位彈簧作用下彈開至與環(huán)形擋板平行，收集瓶通過兩組條形擋板卡座在轉(zhuǎn)盤的放置孔內(nèi)，條形擋板與壓力傳感器對接，第二壓力傳感器將信號傳遞至第三控制器控制轉(zhuǎn)盤電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，移出收集瓶，將下一個放置有空收集瓶的放置孔轉(zhuǎn)動至采樣桶所在位置；

步驟七：當(dāng)需要進(jìn)行多點連續(xù)收集時，使用移動輪移動采樣裝置重復(fù)步驟一至六即可連續(xù)進(jìn)行土壤采樣。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置結(jié)構(gòu)合理，操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)不同深度的土壤樣品分段采集，通過旋轉(zhuǎn)采樣鏟進(jìn)行土壤收集，以此便于觀察分析不同深度土壤樣本中的重金屬含量，得知重金屬在鉛鋅礦區(qū)土壤中的滲透深度。

(2)本發(fā)明的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置通過設(shè)有的加重塊帶動采樣桶轉(zhuǎn)動取樣，省時省力，取樣方便快速，與采樣鏟配合使用提高了采樣效率，且通過皮帶輪帶動轉(zhuǎn)動能夠防止鉆頭卡死。

(3)本發(fā)明的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置通過設(shè)有的轉(zhuǎn)盤能夠使采出的土壤樣品能夠快速進(jìn)入到收集瓶中并且能夠進(jìn)行收集瓶的快速切換，達(dá)到了連續(xù)采樣的目的，可以對同一地區(qū)不同位置的土壤進(jìn)行連續(xù)采樣，大大提高了裝置的實用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明裝置的采樣桶整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明裝置的采樣桶局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明裝置的采樣桶與轉(zhuǎn)盤連接處結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明裝置的凸塊與凸塊槽連接處結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明裝置的采樣桶順時針轉(zhuǎn)動時采樣鏟閉合狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明裝置的采樣桶逆時針轉(zhuǎn)動時采樣鏟打開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明裝置的加重塊及第一、第二皮帶輪的俯視圖；

圖9是本發(fā)明裝置的加重塊及第一、第二皮帶輪的中心剖面圖。

其中，1-支架，11-梯形框架，12-頂板，13-底板，2-采樣桶，21-采樣容器，211-采樣口，212-采樣鏟，213-彈簧，214-限位銷，215-凹槽，216-開孔，22-收集瓶，221-環(huán)形擋板，222-條形擋板，223-復(fù)位彈簧，23-凸塊，24-金剛石鉆頭，25-電動推桿，251-凸塊槽，252-限位塊，3-轉(zhuǎn)盤，31-連桿，32-轉(zhuǎn)盤電機，33-放置孔，34-信號燈，4-加重塊，41-中心槽，42-繩槽，43-液壓推板，44-第一控制器，45-第一壓力傳感器，5-電機組，51-轉(zhuǎn)動電機，52-伸縮電機，53-伸縮桿，61-第一皮帶輪，62-第二皮帶輪，63-轉(zhuǎn)輪，64-鋼絲繩，7-夾持部，71-夾塊，72-螺紋桿，73-第一轉(zhuǎn)輪，74-第二轉(zhuǎn)輪，75-轉(zhuǎn)動桿，76-第一齒輪，77-第二齒輪，78-滾輪，8-紅外發(fā)生器，81-紅外接收器，82-第二控制器，83-第三控制器，84-第二壓力傳感器。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，本發(fā)明實施例中所用術(shù)語“前后”、“左右”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的位置。

實施例1

如圖1所示，一種鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置，包括用于支撐的支架1、用于采集土壤樣品的采樣桶2以及用于收集土壤樣品的轉(zhuǎn)盤組。

如圖1、8、9所示，支架1包括位于左右兩側(cè)的梯形框架11以及連接兩組梯形框架11的頂板12、底板13，底板13上表面一側(cè)設(shè)有用于帶動采樣桶2低速轉(zhuǎn)動的加重塊4，加重塊4中心設(shè)有用于使采樣桶2通過的中心槽41，加重塊4的中心槽41上部設(shè)有卡槽42，中心槽41內(nèi)對稱設(shè)有兩組用于夾持采樣桶2的夾持部7，加重塊4前后兩側(cè)的底板13上各設(shè)有用于拉動加重塊4轉(zhuǎn)動的第一皮帶輪61和用于拉動夾持部7收緊的第二皮帶輪62，第一、第二皮帶輪61、62兩端均設(shè)有通過市售電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)輪63，兩組轉(zhuǎn)輪63通過一根皮帶連接，皮帶上纏繞有鋼絲繩64，第一皮帶輪61上的鋼絲繩64另一端與加重塊4下部的繩槽42纏繞連接。

如圖8、9所示，夾持部7包括滑動嵌設(shè)在中心槽41內(nèi)的夾塊71，夾塊71末端固定設(shè)有螺紋桿72，螺紋桿72與加重塊4內(nèi)部的第一轉(zhuǎn)輪73中心螺紋滑動連接，第一轉(zhuǎn)輪73通過一組皮帶與第二轉(zhuǎn)輪74同步轉(zhuǎn)動連接，兩組夾持部7的第二轉(zhuǎn)輪74中心通過一組轉(zhuǎn)動桿75連接，位于外側(cè)的夾持部7上第一轉(zhuǎn)輪73一側(cè)設(shè)有與其同心轉(zhuǎn)動的第一齒輪76，第一齒輪76下方設(shè)有與其嚙合連接的第二齒輪77，第二齒輪77一側(cè)設(shè)有纏繞鋼絲繩64的滾輪78，鋼絲繩延伸至加重塊4外部與第二皮帶輪62纏繞連接。加重塊4與鋼絲繩64的連接處設(shè)有用于鎖緊鋼絲繩的液壓推板43，液壓推板43頂部設(shè)有第一控制器44，第一控制器44與位于夾塊71內(nèi)表面的第一壓力傳感器45電性連接，液壓推板43上方的加重塊4上部設(shè)有用于纏繞鋼絲繩64的繩槽42。

如圖1、2、6、7所示，采樣桶2包括3組自上而下連接且內(nèi)部中空的采樣容器21，采樣桶2依次貫穿中心槽41和底板13，采樣桶2的頂部設(shè)有伸縮桿53，伸縮桿53與位于頂板12下表面用于帶動采樣桶2高速轉(zhuǎn)動的電機組5連接，每組采樣容器21上部一側(cè)均設(shè)有采樣口211，采樣口211處的采樣容器21外壁活動連接有弧形的采樣鏟212，采樣鏟212的外側(cè)設(shè)有刀刃，采樣鏟212底部與采樣容器21通過彈簧213活動連接，彈簧213上設(shè)有限位銷214，每組采樣容器21底部均設(shè)有與其內(nèi)部連通且可拆卸的收集瓶22，采樣桶2底部固定設(shè)有金剛石鉆頭24，梯形框架11底部兩側(cè)設(shè)有移動輪，電機組5包括位于頂板12下表面的轉(zhuǎn)動電機51，位于轉(zhuǎn)動電機51下部的伸縮電機52，轉(zhuǎn)動電機51、伸縮電機52均為市售減速電機。

如圖1所示，轉(zhuǎn)盤組包括3組自上而下等間距設(shè)置的轉(zhuǎn)盤3，每個轉(zhuǎn)盤3通過一組用于控制轉(zhuǎn)盤3轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤電機32與連桿31連接，連桿31上端與頂板12下表面連接，連桿31下端依次貫穿每個轉(zhuǎn)盤3中心后與位于加重塊4一側(cè)的底板13上表面轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)盤3上周向均布設(shè)有8組用于使采樣桶2通過并放置收集瓶22的放置孔33，轉(zhuǎn)盤3上表面對應(yīng)每個放置孔33處均設(shè)有一個用于辨別收集瓶22收集前后狀態(tài)的信號燈34。

如圖2-5所示，位于下方的一組采樣容器21頂部對稱設(shè)有兩組可同步運動的電動推桿25，電動推桿25為市售ANT-16動推桿，位于上方的一組采樣容器21底部設(shè)有用于容納電動推桿25輸出端的凹槽215，收集瓶22上部開口處設(shè)有環(huán)形擋板221，環(huán)形擋板221上開設(shè)有用于使電動推桿25穿過的通孔，環(huán)形擋板221兩側(cè)各設(shè)有一組條形擋板222，兩組條形擋板222的連線長度大于放置孔33的直徑，條形擋板222與環(huán)形擋板221通過一組復(fù)位彈簧223連接，條形擋板222靠近外端處的上表面設(shè)有凸塊23，電動推桿25的末端設(shè)有與凸塊23配合卡接的凸塊槽251，電動推桿25靠近末端處設(shè)有用于抬升環(huán)形擋板221的限位塊252，凹槽215處對應(yīng)的采樣容器21外壁設(shè)有用于使凸塊23和凸塊槽251配合卡接的開孔216。

金剛石鉆頭24上方設(shè)有一段用于容納用于與其上方的采樣容器24對接的電動推桿25；位于最上方的采樣容器21的頂部不再設(shè)有電動推桿25。

如圖1、2所示，連桿31頂部設(shè)有紅外發(fā)生器8，紅外發(fā)生器8為市售無線紅外線發(fā)射器，采樣桶2頂部設(shè)有紅外接收器81，紅外接收器81為市售無線紅外線接收器，紅外接收器81與位于控制電動推桿25底部的第二控制器82電性連接，每個放置孔33一側(cè)的轉(zhuǎn)盤3上表面設(shè)有用于接收條形擋板222壓力的第二壓力傳感器84，第二壓力傳感器84與位于其所在轉(zhuǎn)盤3的轉(zhuǎn)盤電機32底部的第三控制器83電性連接，同時第二壓力傳感器84與位于信號燈34內(nèi)用于控制信號燈34的控制器電性連接，第一、第二控制器44、82為市售PLC控制器，第一、第二壓力傳感器45、84為市售壓阻式壓力傳感器。

應(yīng)用上述鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置進(jìn)行土壤采樣的采樣方法，包括以下步驟：

步驟一：使用移動輪采樣裝置移動至需要進(jìn)行采樣的土壤處，此時電動推桿25的輸出端處于與凹槽215對接的狀態(tài)，同時限位塊252推動環(huán)形擋板221從而帶動收集瓶22上移與采樣容器21底部對接并與采樣容器21內(nèi)部連通，如圖3所示，第二壓力傳感器84感受不到壓力壓迫后將信號傳遞給信號燈34的控制器控制信號燈34亮起；

步驟二：啟動伸縮電機52，使其控制伸縮桿53帶動采樣桶2向下運動并穿過每個轉(zhuǎn)盤3上的放置孔33，每個條形擋板222在與其對應(yīng)的放置孔33周圍轉(zhuǎn)盤3的阻擋下向上轉(zhuǎn)動，條形擋板222上的凸塊23穿過開孔216與凸塊槽251卡接，防止在采樣過程中凸塊23彈出，如圖4所示；

步驟三：金剛石鉆頭24下至土壤表面時，開啟轉(zhuǎn)動電機51使其帶動采樣桶2高速順時針轉(zhuǎn)動，此時采樣鏟212處于閉合的狀態(tài)，如圖6所示，同時伸縮電機52繼續(xù)下放伸縮桿53，直至最上方的一組采樣容器21進(jìn)入土壤中；

步驟四：關(guān)閉電機組5，采樣桶2停止轉(zhuǎn)動，開啟第二皮帶輪62，使其上的轉(zhuǎn)輪63帶動皮帶做逆時針轉(zhuǎn)動，同時拉動鋼絲繩64帶動滾輪78轉(zhuǎn)動，滾輪78和第二齒輪77固定連接且同步轉(zhuǎn)動，第二齒輪77和第一齒輪76嚙合并同步轉(zhuǎn)動，第一齒輪76和一組夾持部7的第一轉(zhuǎn)輪73固定連接且同步轉(zhuǎn)動，第一轉(zhuǎn)輪73和第二轉(zhuǎn)輪74通過皮帶同步轉(zhuǎn)動，第二轉(zhuǎn)輪74通過位于其中心的轉(zhuǎn)動桿75帶動另一組夾持部7的第二轉(zhuǎn)輪74同步轉(zhuǎn)動，當(dāng)兩組夾持部7的第一轉(zhuǎn)輪73轉(zhuǎn)動的同時，位于第一轉(zhuǎn)輪73中心處螺紋連接的螺紋桿72在螺紋作用下向中心槽41的方向移動，同時兩組螺紋桿72帶動夾塊71同時向中心槽41的方向移動，將中心槽41內(nèi)的采樣桶2夾緊，此時第一壓力傳感器45接收到采樣桶2被夾緊的信號后將信號傳遞至第一控制器44，第一控制器44控制液壓推板43下降將鋼絲繩64壓緊，在之后加重塊4轉(zhuǎn)動時只會帶動加重塊4外部的第二皮帶輪62上鋼絲繩64轉(zhuǎn)動，而不會影響加重塊4內(nèi)部的鋼絲繩64，即能夠使夾持部7始終保持夾緊采樣桶2的狀態(tài)；

開啟第一皮帶輪61，使其上的轉(zhuǎn)輪63帶動皮帶做逆時針轉(zhuǎn)動，同時拉動鋼絲繩64通過繩槽42帶動加重塊4低速逆時針轉(zhuǎn)動半圈，轉(zhuǎn)動時第二皮帶輪62的鋼絲繩64纏繞在加重塊4上部的繩槽42內(nèi)，同時采樣鏟212在與土壤的摩擦力作用下打開至限位銷214所在位置的大小，如圖5所示，并將土壤鏟至采樣口211內(nèi)，土壤落入采樣容器21底部的收集瓶22中；

步驟五：開啟第二皮帶輪62，使其上的轉(zhuǎn)輪63帶動皮帶做逆時針轉(zhuǎn)動，同時拉動鋼絲繩64通過繩槽42帶動加重塊4低速順時針轉(zhuǎn)動半圈，使加重塊4回到轉(zhuǎn)動前的狀態(tài)，如圖8所示，同時松開液壓推板43使?jié)L輪78通過其內(nèi)部設(shè)有的復(fù)位電機復(fù)位轉(zhuǎn)動，自動帶動兩組夾持部7以與步驟四相同的方式將采樣桶2放松，開啟轉(zhuǎn)動電機51帶動采樣桶2高速順時針轉(zhuǎn)動，同時伸縮電機52控制伸縮桿53提升采樣桶2至地面，直至紅外發(fā)生器8與紅外接收器81對接，此時，開啟第二皮帶輪62帶動兩組夾持部7以與步驟四相同的方式將采樣桶2的底部靠近金剛石鉆頭24的位置夾緊，保持三組采樣容器21垂直固定；

步驟六：紅外接收器81將信號傳遞至最上方的一組采樣容器21第二控制器82控制電動推桿25下降，下降的過程在經(jīng)過開孔216底部時，采樣容器21的外壁擠壓凸塊23，使凸塊23在其末端彈簧的作用下與凸塊槽251分離，如圖5所示，條形擋板222在復(fù)位彈簧223作用下彈開至與環(huán)形擋板221平行，如圖3所示，電動推桿25繼續(xù)下降，直至收集瓶22通過兩組條形擋板222卡座在轉(zhuǎn)盤3的放置孔33內(nèi)，條形擋板222與壓力傳感器84對接，第二壓力傳感器84將信號傳遞至第三控制器83控制轉(zhuǎn)盤電機32轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤3，將轉(zhuǎn)盤組轉(zhuǎn)過45°角，移出收集瓶22，并將下一個放置有空收集瓶22的放置孔33轉(zhuǎn)動至采樣桶2所在位置，重復(fù)步驟一中的過程使空的收集瓶22上移與采樣容器21底部對接并與采樣容器21內(nèi)部連通，自上而下相鄰組第二控制器82的響應(yīng)時間間隔為15s，確保轉(zhuǎn)盤3及收集瓶22更換完畢后再啟動下一組電動推桿25，直至三組采樣容器21底部的收集瓶22全部更換為空的收集瓶22，裝有土壤樣品的收集瓶22前的轉(zhuǎn)盤3上信號燈34保持常亮；

步驟七：當(dāng)需要進(jìn)行多點連續(xù)收集時，使用移動輪移動采樣裝置至需要進(jìn)行土壤采樣的另一個位置，重復(fù)步驟一至六即可連續(xù)進(jìn)行土壤采樣。

實施例2

本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于放置孔設(shè)置的數(shù)量不同：

轉(zhuǎn)盤3上周向均布設(shè)有6組用于使采樣桶2通過并放置收集瓶22的放置孔33。

步驟六：紅外接收器81將信號傳遞至最上方的一組采樣容器21第二控制器82控制電動推桿25下降，下降的過程在經(jīng)過開孔216底部時，采樣容器21的外壁擠壓凸塊23，使凸塊23在其末端彈簧的作用下與凸塊槽251分離，如圖5所示，條形擋板222在復(fù)位彈簧223作用下彈開至與環(huán)形擋板221平行，如圖3所示，電動推桿25繼續(xù)下降，直至收集瓶22通過兩組條形擋板222卡座在轉(zhuǎn)盤3的放置孔33內(nèi)，條形擋板222與壓力傳感器84對接，第二壓力傳感器84將信號傳遞至第三控制器83控制轉(zhuǎn)盤電機32轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤3，將轉(zhuǎn)盤組轉(zhuǎn)過60°角，移出收集瓶22，并將下一個放置有空收集瓶22的放置孔33轉(zhuǎn)動至采樣桶2所在位置，重復(fù)步驟一中的過程使空的收集瓶22上移與采樣容器21底部對接并與采樣容器21內(nèi)部連通，自上而下相鄰組第二控制器82的響應(yīng)時間間隔為15s，確保轉(zhuǎn)盤3及收集瓶22更換完畢后再啟動下一組電動推桿25，直至三組采樣容器21底部的收集瓶22全部更換為空的收集瓶22，裝有土壤樣品的收集瓶22前的轉(zhuǎn)盤3上信號燈34保持常亮；

實施例3

本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于放置孔33設(shè)置的數(shù)量不同：

轉(zhuǎn)盤3上周向均布設(shè)有12組用于使采樣桶2通過并放置收集瓶22的放置孔33。

步驟六：紅外接收器81將信號傳遞至最上方的一組采樣容器21第二控制器82控制電動推桿25下降，下降的過程在經(jīng)過開孔216底部時，采樣容器21的外壁擠壓凸塊23，使凸塊23在其末端彈簧的作用下與凸塊槽251分離，如圖5所示，條形擋板222在復(fù)位彈簧223作用下彈開至與環(huán)形擋板221平行，如圖3所示，電動推桿25繼續(xù)下降，直至收集瓶22通過兩組條形擋板222卡座在轉(zhuǎn)盤3的放置孔33內(nèi)，條形擋板222與壓力傳感器84對接，第二壓力傳感器84將信號傳遞至第三控制器83控制轉(zhuǎn)盤電機32轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤3，將轉(zhuǎn)盤組轉(zhuǎn)過30°角，移出收集瓶22，并將下一個放置有空收集瓶22的放置孔33轉(zhuǎn)動至采樣桶2所在位置，重復(fù)步驟一中的過程使空的收集瓶22上移與采樣容器21底部對接并與采樣容器21內(nèi)部連通，自上而下相鄰組第二控制器82的響應(yīng)時間間隔為15s，確保轉(zhuǎn)盤3及收集瓶22更換完畢后再啟動下一組電動推桿25，直至三組采樣容器21底部的收集瓶22全部更換為空的收集瓶22，裝有土壤樣品的收集瓶22前的轉(zhuǎn)盤3上信號燈34保持常亮；

實施例4

本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于采樣深度不同，需要對某一處受污染土壤中處近地表土壤進(jìn)行采樣：

步驟三：金剛石鉆頭24下至土壤表面時，開啟轉(zhuǎn)動電機51使其帶動采樣桶2高速順時針轉(zhuǎn)動，此時采樣鏟212處于閉合的狀態(tài)，如圖6所示，同時伸縮電機52繼續(xù)下放伸縮桿53，使最下方的一組采樣容器21進(jìn)入地表下方30cm的土壤中；

步驟六：紅外接收器81將信號傳遞至最下方的一組采樣容器21第二控制器82控制電動推桿25下降，下降的過程在經(jīng)過開孔216底部時，采樣容器21的外壁擠壓凸塊23，使凸塊23在其末端彈簧的作用下與凸塊槽251分離，如圖5所示，條形擋板222在復(fù)位彈簧223作用下彈開至與環(huán)形擋板221平行，如圖3所示，電動推桿25繼續(xù)下降，直至收集瓶22通過兩組條形擋板222卡座在轉(zhuǎn)盤3的放置孔33內(nèi)，條形擋板222與壓力傳感器84對接，第二壓力傳感器84將信號傳遞至第三控制器83控制轉(zhuǎn)盤電機32轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤3，將轉(zhuǎn)盤組轉(zhuǎn)過45°角，移出收集瓶22；

步驟七：將收集瓶22收集到的土壤樣品送檢。

實驗例

對應(yīng)用實施例1-3中的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置及采樣方法在同一片礦區(qū)土壤中進(jìn)行采樣成功率測試，測試結(jié)果如下：

3組實施例中的采樣樣本個數(shù)均為360個，其中采樣后收集瓶22中的土壤樣品量大于20％以滿足檢測用土量的最低要求即為采樣成功，反之則為采樣失??；

實施例1中的采樣成功率為98.8％，實施例2中的采樣成功率為98.6％，實施例3中的采樣成功率為97.5％。

可以看出，應(yīng)用本發(fā)明實施例1-3中的鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤采樣裝置及采樣方法進(jìn)行采樣的成功率均維持在一個較高的水平，其中，實施例1中的采樣成功率最高，實施例3中的采樣成功率最低，出現(xiàn)了9組失敗采樣案例，這是因為設(shè)置過多組的放置孔33后容易使設(shè)備在工作時更容易發(fā)生卡鉆、卡盤等故障，影響了最終的采樣成功率；

實施例2中與實施例1成功率均較高，這是由于設(shè)置的放置孔33數(shù)量少，因此故障率較低，采樣成功率更高，但實施例2中僅設(shè)置6組放置孔33在需要進(jìn)行大量的采樣工作時需要頻繁更換取放收集瓶，因此選用實施例1中的8組放置孔33最為合理，效率最高。