一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的制作方法

1.本发明涉及土壤气体采集监测技术领域，具体是涉及一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置。


背景技术：

2.现有技术在提取土壤气体时，通常采用人工将土壤气体采集装置插入土壤中，通过采集装置对土壤气体进行提取，此种方式在遇到需要监测较大范围的土壤气体状态时，人工劳动强度过大，工作效率低下，且具有一定的局限性，影响检测效果。因此，有必要设计一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置，用来解决上述问题。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，提供一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置，本技术方案解决了现有技术在提取土壤气体时，通常采用人工将土壤气体采集装置插入土壤中，通过采集装置对土壤气体进行提取，此种方式在遇到需要监测较大范围的土壤气体状态时，人工劳动强度过大，工作效率低下，且具有一定的局限性，影响检测效果等问题。
4.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置，包括：安装架，设置在地面上或车体上，用于将设备安装在地面或车体上；第一支撑架，设置在安装架上；第二支撑架，设置在安装架上，位于第一支撑架正下方；钻地采气机构，竖直能够升降的设置在安装架上，用于钻入地面采集土壤气体；旋转驱动机构，设置在第二支撑架上，旋转驱动机构的输出端与钻地采气机构传动连接，用于带动钻地采气机构进行转动，从而驱动钻地采气机构整体进行升降和旋转，起到钻地效果；采气开关机构，设置在第一支撑架上，采气开关机构的输出端设置在钻地采气机构内，用于控制钻地采气机构对土壤气体的采样开关；气体收集机构，设置在第一支撑架上，钻地采气机构的输出端与气体收集机构连通，用于集中储存钻地采气机构内采集到的土壤气体。
5.作为一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的一种优选方案，钻地采气机构设有若干组，若干组钻地采气机构均竖直设置在安装架上，若干组钻地采气机构绕着安装架中心处环形分布，旋转驱动机构的输出端与若干个钻地采气机构均传动连接。
6.作为一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的一种优选方案，钻地采气机构包括驱动柱、螺纹升降柱、采样柱、钻头和采气管，驱动柱轴接设置在第二支撑架的端部，螺纹升降柱竖直设置在驱动柱内部，驱动柱和螺纹升降柱螺纹连接，采样柱竖直固定安装在螺纹升降柱的底端，钻头竖直固定安装在采样柱的底端，旋转驱动机构的输出端与驱动柱传动连接，采气管竖直设置在采样柱内部，采气管的顶端贯穿螺纹升降柱并向上延伸，采气
管与螺纹升降柱轴接，采样柱的下半部侧壁上设有若干采样孔。
7.作为一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的一种优选方案，采样柱内壁上还缠绕设置有加热丝。
8.作为一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的一种优选方案，驱动柱内侧壁上设有与螺纹升降柱啮合的螺纹内壁，驱动柱通过螺纹内壁与螺纹升降柱的外侧壁螺纹连接。
9.作为一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的一种优选方案，旋转驱动机构包括有伺服电机、第一转轴、第二转轴、第一皮带传送装置和第二皮带传送装置，伺服电机竖直固定安装在安装架上，第一转轴竖直轴接在第二支撑架中部，伺服电机的输出端与第一转轴的底端固定连接，第二转轴轴接在第二支撑架的端部，第一皮带传送装置的一端与第一转轴传动连接，第一皮带传送装置的另一端与第二转轴传动连接，第二皮带传送装置的输出端与若干个第二转轴均传动连接，第二转轴与驱动柱通过齿轮传动连接。
10.作为一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的一种优选方案，旋转驱动机构还包括有驱动齿轮，驱动齿轮水平固定套设在第二转轴上，驱动柱的外侧壁上设有与驱动齿轮啮合的外环齿。
11.作为一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的一种优选方案，采气开关机构包括有升降气缸、升降架、升降套筒、橡胶套和密封环，升降气缸竖直设置在第一支撑架上，升降架水平设置在第一支撑架和第二支撑架之间，升降气缸的输出端与升降架的顶端固定连接，升降套筒竖直设置在采样柱内，升降套筒与采样柱共轴线，升降套筒的顶端与升降架的端部固定连接，升降套筒外侧壁与驱动柱的内壁贴合，升降套筒的内壁与采气管的外侧壁贴合，橡胶套水平设置在采样柱内，升降套筒的底端与采样柱的顶端固定连接，橡胶套的外侧壁与采样柱内侧壁贴合，密封环竖直设置在采样柱内，密封环的顶端与橡胶套的底端固定连接，密封环的外侧壁与采样柱的内侧壁贴合。
12.作为一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置的一种优选方案，气体收集机构包括有导气管、气体收集器和电磁阀，气体收集器竖直固定安装在第一支撑架上，导气管设置在第一支撑架上，导气管的一端与采气管的顶端连通，导气管的另一端与气体收集器的内部连通，电磁阀固定安装在导气管上。
13.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明所示的一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置，能够适应不同的采集要求，提高了设备的实用性，能够对土壤中的气体进行自动采集工作，能够控制气体采集的开合，能够对采集到的气体进行收集，自动化程度高，避免了人工进行气体采集操作，既提高了采集效率，又降低了人工劳动强度。
附图说明
14.图1为本发明的立体结构示意图一；图2为本发明的立体结构示意图二；图3为本发明的正视图；图4为本发明的旋转驱动机构的立体结构示意图；图5为图4的俯视图；
图6为本发明的钻地采气机构的正视图；图7为图6的剖视图；图8为图6的爆炸示意图；图9为本发明的采气开关机构的立体结构示意图；图10为本发明的气体收集机构的立体结构示意图。
15.图中标号为：1
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安装架；2
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第一支撑架；3
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第二支撑架；4
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钻地采气机构；5
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旋转驱动机构；6
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采气开关机构；7
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气体收集机构；8
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驱动柱；9
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螺纹升降柱；10
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采样柱；11
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钻头；12
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采气管；13
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采样孔；14
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加热丝；15
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伺服电机；16
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第一转轴；17
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第二转轴；18
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第一皮带传送装置；19
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第二皮带传送装置；20
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驱动齿轮；21
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外环齿；22
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升降气缸；23
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升降架；24
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升降套筒；25
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橡胶套；26
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密封环；27
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导气管；28
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气体收集器；29
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电磁阀。
具体实施方式
16.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
17.参照图1
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图4所示的一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置，包括：安装架1，设置在地面上或车体上，用于将设备安装在地面或车体上；第一支撑架2，设置在安装架1上；第二支撑架3，设置在安装架1上，位于第一支撑架2正下方；钻地采气机构4，竖直能够升降的设置在安装架1上，用于钻入地面采集土壤气体；旋转驱动机构5，设置在第二支撑架3上，旋转驱动机构5的输出端与钻地采气机构4传动连接，用于带动钻地采气机构4进行转动，从而驱动钻地采气机构4整体进行升降和旋转，起到钻地效果；采气开关机构6，设置在第一支撑架2上，采气开关机构6的输出端设置在钻地采气机构4内，用于控制钻地采气机构4对土壤气体的采样开关；气体收集机构7，设置在第一支撑架2上，钻地采气机构4的输出端与气体收集机构7连通，用于集中储存钻地采气机构4内采集到的土壤气体。
18.参照图1
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图4所示的钻地采气机构4设有若干组，若干组钻地采气机构4均竖直设置在安装架1上，若干组钻地采气机构4绕着安装架1中心处环形分布，旋转驱动机构5的输出端与若干个钻地采气机构4均传动连接。在对土壤采集时，通过设置若干组钻地采气机构4，提高对特定区域内土壤气体的采集效率，便于更加精准的分析该区域内土壤气体的成分，通过旋转驱动机构5能够同步带动钻地采气机构4进行钻地工作，从而提高工作效率。
19.参照图6
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图8所示的钻地采气机构4包括驱动柱8、螺纹升降柱9、采样柱10、钻头11和采气管12，驱动柱8轴接设置在第二支撑架3的端部，螺纹升降柱9竖直设置在驱动柱8内部，驱动柱8和螺纹升降柱9螺纹连接，采样柱10竖直固定安装在螺纹升降柱9的底端，钻头11竖直固定安装在采样柱10的底端，旋转驱动机构5的输出端与驱动柱8传动连接，采气管12竖直设置在采样柱10内部，采气管12的顶端贯穿螺纹升降柱9并向上延伸，采气管12与螺纹升降柱9轴接，采样柱10的下半部侧壁上设有若干采样孔13。在钻地采气机构4工作时，通过旋转驱动机构5输出驱动驱动柱8转动，驱动柱8带动与之螺纹连接的螺纹升降柱9转动，
螺纹升降柱9在转动过程中向下运动，从而带动与螺纹升降柱9底端固定连接的采样柱10竖直向下运动并且自转，采样柱10带动钻头11转动和下降，从而实现对土壤的钻孔过程，土壤中的气体通过采样柱10上的采样孔13进入采样柱10内部，再通过采样柱10内部的采气管12对气体进行采集。
20.参照图6
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图8所示的采样柱10内壁上还缠绕设置有加热丝14。在对土壤气体进行收集时，通过加热丝14加热采样柱10周围土壤，从而加速气体从土壤中散发速度，进一步提高土壤采集效率。
21.参照图6
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图8所示的驱动柱8内侧壁上设有与螺纹升降柱9啮合的螺纹内壁，驱动柱8通过螺纹内壁与螺纹升降柱9的外侧壁螺纹连接。在驱动柱8转动时，通过驱动柱8的螺纹内壁带动螺纹升降柱9转动，在螺纹升降柱9转动时驱动螺纹升降柱9的升降，从而实现钻地采气机构4整体升降钻孔功能。
22.参照图4
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图5所示的旋转驱动机构5包括有伺服电机15、第一转轴16、第二转轴17、第一皮带传送装置18和第二皮带传送装置19，伺服电机15竖直固定安装在安装架1上，第一转轴16竖直轴接在第二支撑架3中部，伺服电机15的输出端与第一转轴16的底端固定连接，第二转轴17轴接在第二支撑架3的端部，第一皮带传送装置18的一端与第一转轴16传动连接，第一皮带传送装置18的另一端与第二转轴17传动连接，第二皮带传送装置19的输出端与若干个第二转轴17均传动连接，第二转轴17与驱动柱8通过齿轮传动连接。在旋转驱动机构5工作时，伺服电机15输出带动第一转轴16转动，第一转轴16通过第一皮带传送装置18带动其中一个第二转轴17转动，第二转轴17通过第二皮带传送装置19带动若干个第二转轴17同步转动，第二转轴17在转动时通过齿轮传动带动与之传动连接的驱动柱8转动，进而实现旋转驱动机构5对钻地采气机构4的钻地驱动功能。
23.参照图4
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图5所示的旋转驱动机构5还包括有驱动齿轮20，驱动齿轮20水平固定套设在第二转轴17上，驱动柱8的外侧壁上设有与驱动齿轮20啮合的外环齿21。在旋转驱动机构5工作时，通过第二转轴17转动带动与之固定连接的驱动齿轮20转动，驱动齿轮20转动时带动与之啮合的外环齿21转动，进而带动驱动柱8实现转动功能。
24.参照图7
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图9所示的采气开关机构6包括有升降气缸22、升降架23、升降套筒24、橡胶套25和密封环26，升降气缸22竖直设置在第一支撑架2上，升降架23水平设置在第一支撑架2和第二支撑架3之间，升降气缸22的输出端与升降架23的顶端固定连接，升降套筒24竖直设置在采样柱10内，升降套筒24与采样柱10共轴线，升降套筒24的顶端与升降架23的端部固定连接，升降套筒24外侧壁与驱动柱8的内壁贴合，升降套筒24的内壁与采气管12的外侧壁贴合，橡胶套25水平设置在采样柱10内，升降套筒24的底端与采样柱10的顶端固定连接，橡胶套25的外侧壁与采样柱10内侧壁贴合，密封环26竖直设置在采样柱10内，密封环26的顶端与橡胶套25的底端固定连接，密封环26的外侧壁与采样柱10的内侧壁贴合。在采气开关机构6工作时，升降气缸22输出带动升降架23进行升降，升降架23带动与之固定连接的升降套筒24同步升降，升降套筒24带动橡胶套25升降，橡胶套25带动密封环26同步升降，密封环26向下运动至一定程度，密封环26将采样柱10上的采样孔13堵住，从而实现对采样孔13的堵塞和开合功能，进而控制钻地采气机构4的进气开合功能，在钻地采气机构4钻地时闭合，保证土壤不会进入采样柱10内部。
25.参照图10所示的气体收集机构7包括有导气管27、气体收集器28和电磁阀29，气体
收集器28竖直固定安装在第一支撑架2上，导气管27设置在第一支撑架2上，导气管27的一端与采气管12的顶端连通，导气管27的另一端与气体收集器28的内部连通，电磁阀29固定安装在导气管27上。在气体收集机构7工作时，通过电磁阀29控制气体收集的开关，当电磁阀29打开时，土壤气体从采气管12进入导气管27内，通过导气管27导入气体收集器28内进行气体收集，从而实现气体收集机构7对土壤气体的收集功能。
26.本发明的工作原理：本设备工作时，先将设备安装在地面上或者车体上，当安装在地面上时，能够对固定地点的土壤气体进行不间断的采集监测工作，当安装在车体上时，通过车体的运动能够便捷的带动设备更换采样收集位置，对不同地区的土壤进行检测，提高了设备的适用范围，在设备安装完成后，需要将钻地采气机构4钻入土壤中，在旋转驱动机构5工作时，伺服电机15输出带动第一转轴16转动，第一转轴16通过第一皮带传送装置18带动其中一个第二转轴17转动，第二转轴17通过第二皮带传送装置19带动若干个第二转轴17同步转动，第二转轴17在转动时通过齿轮传动带动与之传动连接的驱动柱8转动，进而实现旋转驱动机构5对钻地采气机构4的钻地驱动功能，在钻地采气机构4工作时，通过旋转驱动机构5输出驱动驱动柱8转动，驱动柱8带动与之螺纹连接的螺纹升降柱9转动，螺纹升降柱9在转动过程中向下运动，从而带动与螺纹升降柱9底端固定连接的采样柱10竖直向下运动并且自转，采样柱10带动钻头11转动和下降，从而实现对土壤的钻孔过程，土壤中的气体通过采样柱10上的采样孔13进入采样柱10内部，再通过采样柱10内部的采气管12对气体进行采集，在采气开关机构6工作时，升降气缸22输出带动升降架23进行升降，升降架23带动与之固定连接的升降套筒24同步升降，升降套筒24带动橡胶套25升降，橡胶套25带动密封环26同步升降，密封环26向下运动至一定程度，密封环26将采样柱10上的采样孔13堵住，从而实现对采样孔13的堵塞和开合功能，进而控制钻地采气机构4的进气开合功能，在钻地采气机构4钻地时闭合，保证土壤不会进入采样柱10内部，在气体收集机构7工作时，通过电磁阀29控制气体收集的开关，当电磁阀29打开时，土壤气体从采气管12进入导气管27内，通过导气管27导入气体收集器28内进行气体收集，从而实现气体收集机构7对土壤气体的收集功能，本发明所示的一种土壤温室气体通量的无人值守监测装置，能够适应不同的采集要求，提高了设备的实用性，能够对土壤中的气体进行自动采集工作，能够控制气体采集的开合，能够对采集到的气体进行收集，自动化程度高，避免了人工进行气体采集操作，既提高了采集效率，又降低了人工劳动强度。
27.本设备通过以下步骤实现本发明的功能，进而解决了本发明提出的技术问题：步骤一、先将设备安装在地面上或者车体上，当安装在地面上时，能够对固定地点的土壤气体进行不间断的采集监测工作，当安装在车体上时，通过车体的运动能够便捷的带动设备更换采样收集位置，对不同地区的土壤进行检测，提高了设备的适用范围。
28.步骤二、在对土壤采集时，通过设置若干组钻地采气机构4，提高对特定区域内土壤气体的采集效率，便于更加精准的分析该区域内土壤气体的成分，通过旋转驱动机构5能够同步带动钻地采气机构4进行钻地工作，从而提高工作效率。
29.步骤三、在旋转驱动机构5工作时，伺服电机15输出带动第一转轴16转动，第一转轴16通过第一皮带传送装置18带动其中一个第二转轴17转动，第二转轴17通过第二皮带传送装置19带动若干个第二转轴17同步转动，第二转轴17在转动时通过齿轮传动带动与之传
动连接的驱动柱8转动，进而实现旋转驱动机构5对钻地采气机构4的钻地驱动功能。
30.步骤四、在旋转驱动机构5工作时，通过第二转轴17转动带动与之固定连接的驱动齿轮20转动，驱动齿轮20转动时带动与之啮合的外环齿21转动，进而带动驱动柱8实现转动功能。
31.步骤五、在钻地采气机构4工作时，通过旋转驱动机构5输出驱动驱动柱8转动，驱动柱8带动与之螺纹连接的螺纹升降柱9转动，螺纹升降柱9在转动过程中向下运动，从而带动与螺纹升降柱9底端固定连接的采样柱10竖直向下运动并且自转，采样柱10带动钻头11转动和下降，从而实现对土壤的钻孔过程，土壤中的气体通过采样柱10上的采样孔13进入采样柱10内部，再通过采样柱10内部的采气管12对气体进行采集。
32.步骤六、在对土壤气体进行收集时，通过加热丝14加热采样柱10周围土壤，从而加速气体从土壤中散发速度，进一步提高土壤采集效率。
33.步骤七、在驱动柱8转动时，通过驱动柱8的螺纹内壁带动螺纹升降柱9转动，在螺纹升降柱9转动时驱动螺纹升降柱9的升降，从而实现钻地采气机构4整体升降钻孔功能。
34.步骤八、在采气开关机构6工作时，升降气缸22输出带动升降架23进行升降，升降架23带动与之固定连接的升降套筒24同步升降，升降套筒24带动橡胶套25升降，橡胶套25带动密封环26同步升降，密封环26向下运动至一定程度，密封环26将采样柱10上的采样孔13堵住，从而实现对采样孔13的堵塞和开合功能，进而控制钻地采气机构4的进气开合功能，在钻地采气机构4钻地时闭合，保证土壤不会进入采样柱10内部。
35.步骤九、在气体收集机构7工作时，通过电磁阀29控制气体收集的开关，当电磁阀29打开时，土壤气体从采气管12进入导气管27内，通过导气管27导入气体收集器28内进行气体收集，从而实现气体收集机构7对土壤气体的收集功能。
36.以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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描述的只是本发明的原理，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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。