一种车载式多介质综合采样车及采样方法与流程

1.本发明涉及环境监测领域，具体来说，涉及一种车载式多介质综合采样车及采样方法。


背景技术：

2.环境污染调查或环境事件的应急调查过程中，往往需要同时快速采集大气、土壤、地下水、地表水和底泥等样品，且需要快速转移的能力，而目前的采样装备或者应急装备对环境样品的采样功能较单一，比如大气采样装备，土壤采样钻机，地表水采样船等等单一采样装备，而无法实现同时快速的采集大气、土壤、地下水、地表水和底泥等样品，因此需要一种既可以同时快速的采集多种样品又拥有快速转移的能力的采样装置。


技术实现要素：

3.技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种车载式多介质综合采样车，可以快速反应，提高了响应时间；实现立体多介质的同时采集，同时自动化采集多种样品，大大缩短采样时间，提高了采样效率的同时防止交叉污染。
4.技术方案：为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种车载式多介质综合采样车，包括车体和采样单元；所述采样单元包括第一采样间，所述第一采样间设置在车体上；所述第一采样间包括旋转支撑架、地下水及土壤采样单元、地表水及底泥采样单元；所述地下水及土壤采样单元从上到下包括依次可拆卸连接的钻探伸缩液压器、钻机和土壤与地下水采样钻具；所述钻探伸缩液压器与旋转支撑架可转动连接；所述地表水及底泥采样单元和地下水及土壤采样单元连接。
5.作为优选例，所述地表水及底泥采样单元包括地表水及底泥采样器、弯折液压器、延伸液压器和牵引绳；所述延伸液压器与钻探伸缩液压器顶部可转动连接；所述弯折液压器一端与钻探伸缩液压器上部可转动连接，另一端与延伸液压器可转动连接；所述钻探伸缩液压器上设有卷盘，所述延伸液压器端部设有定滑轮；所述牵引绳一端穿过延伸液压器端部的定滑轮，与卷盘连接，另一端与地表水及底泥采样器可拆卸连接。
6.作为优选例，所述地表水及底泥采样器包括地表水采样壳体和底泥采样器；所述底泥采样器设置在地表水采样壳体的下方，所述地表水采样壳体内腔设有电磁阀、地表水采样器、控制器和振动器，所述控制器设置在地表水采样壳体内腔顶部，所述振动器设置在地表水采样壳体内腔底部，所述控制器与振动器连接；所述振动器与底泥采样器连接；所述地表水采样器分布在控制器和振动器的两侧，形成两列地表水采样器；所述地表水采样器的外侧均连接电磁阀，所述电磁阀与地表水采样器一一对应设置；每列地表水采样器对应的电磁阀中，相邻两个电磁阀依次串接，最顶部的电磁阀与控制器连接。
7.作为优选例，每列地表水采样器至少设置三个地表水采样器。
8.作为优选例，所述采样单元还包括第二采样间和操作室，所述操作室一侧与第二采样间固定连接，另一侧与第一采样间固定连接。
9.作为优选例，所述第二采样间包括样品采集间和样品储存间；所述样品采集间设置在样品储存间的上部；所述样品采集间内部设有大气采样无人机、激光标签仪、颗粒物采样仪和自动装缷器。
10.作为优选例，所述车体包括车头和底盘；所述车头和底盘连接，所述底盘上设有动力取力器和发电机，所述动力取力器和发电机均与底盘固定连接；所述第二采样间、操作室和第一采样间均与底盘可拆卸式连接。
11.作为优选例，所述第二采样间设置在底盘靠近车头的一侧，所述第一采样间设置在底盘远离车头的一侧。
12.第二方面，本发明实施例还提供了一种基于上述综合采样车的采样方法，所述方法包括以下步骤：旋转支撑架，带动钻探伸缩液压器和钻机伸出第一采样间，然后将土壤与地下水采样钻具与钻机底端连接；启动钻探伸缩液压器和钻机通过土壤与地下水采样钻具进行地下水和和土壤的采样，采样完成后，将样品储存于样品储存间中；启动弯折液压器，使得延伸液压器与钻探伸缩液压器垂直；启动延伸液压器，使得延伸液压器向外延伸，然后释放牵引绳，使得地表水及底泥采样器向下移动，通过地表水及底泥采样器进行地表水和底泥的采样；采样完成后将样品储存于样品储存间中。
13.作为优选例，所述方法还包括：控制大气采样无人机对大气样品进行采集，采集完成后返回样品采集间，利用激光标签仪对样品进行编号后，通过自动装缷器将样品卸下，并储存于样品储存间中；控制颗粒物采样仪伸出样品采集间，对大气颗粒物进行采集，并将数据传回操作间，采集完成后将颗粒物采样仪收回样品采集间。
14.有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明的车载式多介质综合采样车及采样方法，通过将大气、地下水、土壤、地表水和底泥中两种或以上对象的采样集成在一个车体，应用面更广。当有需要时，可以快速到达现场进行采样工作，提高了应急速度。在面对较为复杂的采样工作，可以实现多介质同时采集，大大缩短了采样时间，同时采用自动化采集多种样品，在提高采样效率的同时防止了交叉感染，安全性更高。
附图说明
15.图1是本发明实施例的结构图；图2是本发明实施例的地表水及底泥采样器结构图。
16.图中有：车头1、动力取力器2、发电机3、第二采样间4、操作室5、第一采样间6、底盘7、样品采集间400、大气采样无人机401、激光标签仪402、颗粒物采样仪403、样品储存间404、样品自动装缷器405、旋转支撑架601、钻机602、钻探伸缩液压器603、土壤与地下水采样钻具604、弯折液压器605、延伸液压器606、地表水及底泥采样器607、牵引绳608、电磁阀6071、地表水采样器6072、控制器6073、振动器6074、底泥采样器6075。
具体实施方式
17.下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。
18.如图1所示，本发明实施例的一种车载式多介质综合采样车，包括车体和采样单元；所述采样单元包括第一采样间6，所述第一采样间6设置在车体上；所述第一采样间6包括旋转支撑架601、地下水及土壤采样单元、地表水及底泥采样单元；所述地下水及土壤采样单元从上到下包括依次可拆卸连接的钻探伸缩液压器603、钻机602和土壤与地下水采样钻具604；所述钻探伸缩液压器603与旋转支撑架601可转动连接；所述地表水及底泥采样单元和地下水及土壤采样单元连接。
19.上述结构的车载式多介质综合采样车中，在车体上同时设置地表水及底泥采样单元和地下水及土壤采样单元，将土壤、地下水、地表水和底泥的采样工作集成到一个车体上，使得整个装置的应用范围更加广泛。在应急情形下，本装置可以快速的到达现场，提高了响应的时间，根据现场实际情况可以对地表水、底泥、地下水及土壤进行单独的采样，也可以同时对地表水、底泥、地下水及土壤采集，提高样品采集的效率，同时采用自动化采集方法，避免交叉感染，提高了样品采集的安全性。
20.当需要采集地下水及土壤时，通过旋转支撑架601，使得支撑架601带着钻探伸缩液压器603和钻机602一起伸出第一采样间6，使得钻探伸缩液压器603和钻机602和地面竖直设置， 随后将土壤与地下水采样钻具604安装在钻机602的下端，然后控制钻机602带动土壤与地下水采样钻具604伸入土体进行地下水和土壤的取样；在取样完成后，将土壤与地下水采样钻具604伸出土体，最后将收集到的地下水和土壤样品保存。例如，可以保存到样品储藏间404中。
21.当需要采集地表水及底泥时，通过启动折弯液压器605，使得延伸液压器606与钻探伸缩液压器603垂直设置，随后启动延伸液压器606，使得延伸液压器606向外延伸，远离钻探伸缩液压器603，延伸液压器606上的牵引绳608随着延伸液压器606一同向外移动，将地表水及底泥采样器607与牵引绳608末端连接后，释放牵引绳608，使得地表水及底泥采样器607向下移动完成地表水和底泥的采集；采集完成后，将采集到的样品保存。例如，可以保存在样品储存间404中。
22.将采集单元集成在一个车体上，可以根据现场的实际情况采集所需要的样品，并将样品进行保存。车体可以行使到目标区域。这大大提高了工作效率。整体装置采用自动化采集，避免了交叉感染，提高采集的安全性。
23.作为优选例，所述地表水及底泥采样单元包括地表水及底泥采样器607、弯折液压器605、延伸液压器606和牵引绳608；所述延伸液压器606与钻探伸缩液压器603顶部可转动连接；所述弯折液压器605一端与钻探伸缩液压器603上部可转动连接，另一端与延伸液压器606可转动连接；所述钻探伸缩液压器603上设有卷盘，所述延伸液压器606端部设有定滑轮；所述牵引绳608一端穿过延伸液压器606端部的定滑轮，与卷盘连接，另一端与地表水及底泥采样器607可拆卸连接。所述弯折液压器605、延伸液压器606均为可伸缩结构。对地表水及底泥采集时，可以根据实际的长度需要，调节延伸液压器606的长度，从而实现更好取样效果。当长度不够时，调节钻探伸缩液压器603，使钻探伸缩液压器603在旋转支撑架601转动，变为水平方向，从而伸长延伸液压器606的长度，实现对地表水和底泥的取样，应用范围更广。如果长度还不够，可以启动车体，使得车体靠近采样点。
24.作为优选例，如图2所示，所述地表水及底泥采样器607包括地表水采样壳体和底泥采样器6075；所述底泥采样器6075设置在地表水采样壳体的下方，所述地表水采样壳体
内腔设有电磁阀6071、地表水采样器6072、控制器6073和振动器6074，所述控制器6073设置在地表水采样壳体内腔顶部，所述振动器6074设置在地表水采样壳体内腔底部，所述控制器6073与振动器6074连接；所述振动器6074与底泥采样器6075连接；所述地表水采样器6072分布在控制器6073和振动器6074的两侧，形成两列地表水采样器6072；所述地表水采样器6072的外侧均连接电磁阀6071，所述电磁阀6071与地表水采样器6072一一对应设置；每列地表水采样器6072对应的电磁阀6071中，相邻两个电磁阀6071依次串接，最顶部的电磁阀6071与控制器6073连接。当需要采集地表水及底泥时，通过控制器6073打开电磁阀6071，使用地表水采样器6072采集地表水。在地表水采样器6072采集地表水时，地表水采样壳体随着地表水进入地表水采样器6072，重量逐渐增加，使得地表水及底泥采样器607整体向下移动。当底泥采样器6075接触到底泥时，通过控制器6073启动高频振动器6074，实现高质量低扰动采集底泥样品。整体采集过程自动化完成，操作简单取样方便的同时不会造成交叉感染，安全性高。通过地表水进入地表水采样器6072中，增加地表水及底泥采样器607的整体重量，从而实现地表水及底泥采样器607整体下沉，实现采集底泥。通过控制牵引绳608的长度和地表水进入地表水采样器6072的重量，控制底泥采样器6075进入不同深度的底泥中，采集不同深度的底泥。作为优选例，每列地表水采样器6072至少设置三个地表水采样器6072。设置多个地表水采样器6072可以在地表水及底泥采样器607向下移动的时候采集不同水层的地表水的样品，使得采集到的样品更加全面，进而使得得到的数据精准度更高。同时，设置多个地表水采样器6072，可以调节底泥采样器6075进入底泥的深度。当需要底泥采样器6075进入较深的底泥中时，可以在地表水采样器6072中盛装更多的地表水。当需要底泥采样器6075进入较浅的底泥中时，可以在地表水采样器6072中盛装较少的地表水。
25.作为优选例，所述采样单元还包括第二采样间4和操作室5，所述操作室5一侧与第二采样间4固定连接，另一侧与第一采样间6固定连接。操作室5用来操作第一操作间6对地下水及土壤和地表水及底泥进行采样；用来操作第二采样间4对大气和大气中颗粒物进行采样。通过操作室5进行采样的操作是自动化操作，减少人工的操作，操作简单，效率更高，同时安全性更高。该优选例将大气采集也集成到车体上，实现了土、气、水的多介质综合采样。
26.作为优选例，所述第二采样间4包括样品采集间400和样品储存间404；所述样品采集间400设置在样品储存间404的上部；所述样品采集间400内部设有大气采样无人机401、激光标签仪402、颗粒物采样仪403和样品自动装缷器405。大气采样无人机401用于对大气样品的采集，采集完成后由激光标签仪402进行编号，并通过样品自动装缷器405卸下。颗粒物采样仪403用于对大气中颗粒物的采集。采集完成后的样品均保存在样品储存间404中。样品采集间400和样品储存间404分开设置，结构完整合理。
27.当需要采集大气样品时，控制大气采样无人机401飞出样品采集间400，飞到指定采集区域后对大气样品进行采集，采集完成后返回样品采集间400，通过激光标签仪402对采集到的大气样品进行编号后，由样品自动装缷器405将样品卸下并储存在样品储存间404中。
28.当需要采集大气中颗粒物样品时，控制颗粒物采样仪403伸出样品采集间400，进入到大气中，对大气中的颗粒物进行采集，并将数据传回操作间5，采集完成后将颗粒物采
样仪收回样品采集间400。作为优选例，所述车体包括车头1和底盘7；所述车头1和底盘7连接，所述底盘7上设有动力取力器2和发电机3，所述动力取力器2和发电机3均与底盘7固定连接；所述第二采样间4、操作室5和第一采样间6均与底盘7可拆卸式连接。动力取力器2为第一采样间6提供动力，发电机3为第二采样间4提供电力支持。而第二采样间4、操作室5和第一采样间6均与底盘7可拆卸式连接使得各部分使用更加灵活同时方便更换或者检修。
29.作为优选例，所述第二采样间4设置在底盘7靠近车头1的一侧，所述第一采样间6设置在底盘7远离车头1的一侧。第一采样间6设置在底盘7远离车头1的一侧可以保证进行地下水及土壤采样操作更加简单，同时地表水及底泥取样时，延伸液压器606可以伸长的距离更远，完成较为复杂情况的地表水及底泥样品的采集工作。
30.本实施例还提供一种基于上述综合采样车的采样方法，包括：旋转支撑架601，带动钻探伸缩液压器603和钻机602伸出第一采样间6，然后将土壤与地下水采样钻具604与钻机602底端连接；启动钻探伸缩液压器603和钻机602通过土壤与地下水采样钻具604进行地下水和和土壤的采样，采样完成后，将样品储存于样品储存间404中；启动弯折液压器605，使得延伸液压器606与钻探伸缩液压器603垂直；启动延伸液压器606，使得延伸液压器606向外延伸，然后释放牵引绳608，使得地表水及底泥采样器607向下移动，通过地表水及底泥采样器607进行地表水和底泥的采样；采样完成后将样品储存于样品储存间404中。
31.根据现场的实际需求进行采集样品，当需要采集地下水及土壤时，通过旋转支撑架601，使得支撑架601带着钻探伸缩液压器603和钻机602一起伸出第一采样间6，使得钻探伸缩液压器603和钻机602分别与地面竖直设置， 随后将土壤与地下水采样钻具604安装在钻机602的下端，然后控制钻机602带动土壤与地下水采样钻具604伸入土体，进行地下水和土壤的取样。取样完成后，将土壤与地下水采样钻具604伸出土体，然后将收集到的地下水和土壤样品保存到样品储藏间404中。
32.当需要采集地表水及底泥时，通过启动折弯液压器605，使得延伸液压器606与钻探伸缩液压器603垂直设置，随后启动延伸液压器606，使得延伸液压器606向外延伸，远离钻探伸缩液压器603，延伸液压器606上的牵引绳608随着延伸液压器606一同向外移动，将地表水及底泥采样器607与牵引绳608连接后释放牵引绳608，使得地表水及底泥采样器607向下移动，完成地表水和底泥的采集；采集完成后，将采集到的样品保存在样品储存间404中。
33.当遇到较为复杂的地形及现场情况，需要同时采集地下水及土壤样品和地表水及底泥样品时，本装置可以同时进行操作。例如当沟渠河道和沟渠河道旁边的土壤同时存在污染需要进行样品采集时，本综合采样车抵达现场对应位置，通过地下水及土壤采样单元伸入沟渠河道旁边的土壤内对地下水及土壤样品进行采集，同时通过地表水及底泥采样单元对沟区河道内的地表水及底泥样品进行采集，实现了地表水及底泥和地下水及土壤样品的同时采集，提高了采集的效率。当沟渠河道较大时，可以通过调节延伸液压器606的长度对沟区河道不同区域的地表水及底泥进行取样，同时通过多个地表水采样器6072对不同水层的地表水进行取样，使得样品更加全面，更有利于得到精准的数据。
34.作为优选例，控制大气采样无人机401对大气样品进行采集，采集完成后返回样品
采集间400，利用激光标签仪402对样品进行编号后，通过样品自动装缷器405将样品卸下，并储存于样品储存间404中；控制颗粒物采样仪403伸出样品采集间400，对大气颗粒物进行采集，并将数据传回操作间5，采集完成后将颗粒物采样仪403收回样品采集间400。
35.根据现场的实际需求采集样品，当需要采集大气样品时，控制大气采样无人机401飞出样品采集间400，飞到指定采集区域后对大气样品进行采集，采集完成后返回样品采集间400，通过激光标签仪402对采集到的大气样品进行编号后，由样品自动装缷器405将样品卸下并储存在样品储存间404中。
36.当需要采集大气中颗粒物样品时，控制颗粒物采样仪403伸出样品采集间400，进入到大气中，对大气中的颗粒物进行采集，并将数据传回操作间5，采集完成后将颗粒物采样仪收回样品采集间400。
37.大气样品和大气颗粒物的样品可以同时通过操作间5的操作进行采集，在自动化采集减少交叉感染的同时提高了采集的效率。
38.本发明的综合采样车将大气、大气颗粒物、地下水及土壤和地表水及底泥样品的采集功能集成在一个车体上。当出现应急情况时，本综合采样车可以快速反应到达现场，根据现场实际情况采集相应的样品。当遇到较为复杂的情况需要采集多种样品时，也可以进行同时采样多种类型的样品，大大的提高了采集样品的效率，应用面广泛同时自动化程度高，减少了交叉感染的概率，使得样品的采集在高效的同时更加的安全。
39.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，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。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种车载式多介质综合采样车，其特征在于，包括车体和采样单元；所述采样单元包括第一采样间（6），所述第一采样间（6）设置在车体上；所述第一采样间（6）包括旋转支撑架（601）、地下水及土壤采样单元、地表水及底泥采样单元；所述地下水及土壤采样单元从上到下包括依次可拆卸连接的钻探伸缩液压器（603）、钻机（602）和土壤与地下水采样钻具（604）；所述钻探伸缩液压器（603）与旋转支撑架（601）可转动连接；所述地表水及底泥采样单元和地下水及土壤采样单元连接。2.根据权利要求1所述的综合采样车，其特征在于，所述地表水及底泥采样单元包括地表水及底泥采样器（607）、弯折液压器（605）、延伸液压器（606）和牵引绳（608）；所述延伸液压器（606）与钻探伸缩液压器（603）顶部可转动连接；所述弯折液压器（605）一端与钻探伸缩液压器（603）上部可转动连接，另一端与延伸液压器（606）可转动连接；所述钻探伸缩液压器（603）上设有卷盘，所述延伸液压器（606）端部设有定滑轮；所述牵引绳（608）一端穿过延伸液压器（606）端部的定滑轮，与卷盘连接，另一端与地表水及底泥采样器（607）可拆卸连接。3.根据权利要求1所述的综合采样车，其特征在于，所述地表水及底泥采样器（607）包括地表水采样壳体和底泥采样器（6075）；所述底泥采样器（6075）设置在地表水采样壳体的下方，所述地表水采样壳体内腔设有电磁阀（6071）、地表水采样器（6072）、控制器（6073）和振动器（6074），所述控制器（6073）设置在地表水采样壳体内腔顶部，所述振动器（6074）设置在地表水采样壳体内腔底部，所述控制器（6073）与振动器（6074）连接；所述振动器（6074）与底泥采样器（6075）连接；所述地表水采样器（6072）分布在控制器（6073）和振动器（6074）的两侧，形成两列地表水采样器（6072）；所述地表水采样器（6072）的外侧均连接电磁阀（6071），所述电磁阀（6071）与地表水采样器（6072）一一对应设置；每列地表水采样器（6072）对应的电磁阀（6071）中，相邻两个电磁阀（6071）依次串接，最顶部的电磁阀（6071）与控制器（6073）连接。4.根据权利要求3所述的综合采样车，其特征在于，每列地表水采样器（6072）至少设置三个地表水采样器（6072）。5.根据权利要求1所述的综合采样车，其特征在于，所述采样单元还包括第二采样间（4）和操作室（5），所述操作室（5）一侧与第二采样间（4）固定连接，另一侧与第一采样间（6）固定连接。6.根据权利要求5所述的综合采样车，其特征在于，所述第二采样间（4）包括样品采集间（400）和样品储存间（404）；所述样品采集间（400）设置在样品储存间（404）的上部；所述样品采集间（400）内部设有大气采样无人机（401）、激光标签仪（402）、颗粒物采样仪（403）和样品自动装缷器（405）。7.根据权利要求5所述的综合采样车，其特征在于，所述车体包括车头（1）和底盘（7）；所述车头（1）和底盘（7）连接，所述底盘（7）上设有动力取力器（2）和发电机（3），所述动力取力器（2）和发电机（3）均与底盘（7）固定连接；所述第二采样间（4）、操作室（5）和第一采样间（6）均与底盘（7）可拆卸式连接。8.根据权利要求7所述的综合采样车，其特征在于，所述第二采样间（4）设置在底盘（7）靠近车头（1）的一侧，所述第一采样间（6）设置在底盘（7）远离车头（1）的一侧。9.一种基于权利要求1至权利要求8任意一项所述的综合采样车的采样方法，其特征在
于，所述方法包括以下步骤：旋转支撑架（601），带动钻探伸缩液压器（603）和钻机（602）伸出第一采样间（6），然后将土壤与地下水采样钻具（604）与钻机（602）底端连接；启动钻探伸缩液压器（603）和钻机（602）通过土壤与地下水采样钻具（604）进行地下水和和土壤的采样，采样完成后，将样品储存于样品储存间（404）中；启动弯折液压器（605），使得延伸液压器（606）与钻探伸缩液压器（603）垂直；启动延伸液压器（606），使得延伸液压器（606）向外延伸，然后释放牵引绳（608），使得地表水及底泥采样器（607）向下移动，通过地表水及底泥采样器（607）进行地表水和底泥的采样；采样完成后将样品储存于样品储存间（404）中。10.根据权利要求9所述的采样方法，其特征在于，所述方法还包括：控制大气采样无人机（401）对大气样品进行采集，采集完成后返回样品采集间（400），利用激光标签仪（402）对样品进行编号后，通过样品自动装缷器（405）将样品卸下，并储存于样品储存间（404）中；控制颗粒物采样仪（403）伸出样品采集间（400），对大气颗粒物进行采集，并将数据传回操作间（5），采集完成后将颗粒物采样仪（403）收回样品采集间（400）。

技术总结
本发明公开了一种车载式多介质综合采样车，涉及环境监测领域，包括车体和采样单元；所述采样单元包括第一采样间，所述第一采样间设置在车体上；所述第一采样间包括旋转支撑架、地下水及土壤采样单元、地表水及底泥采样单元；所述地下水及土壤采样单元从上到下包括依次可拆卸连接的钻探伸缩液压器、钻机和土壤与地下水采样钻具；所述钻探伸缩液压器与旋转支撑架可转动连接；所述地表水及底泥采样单元和地下水及土壤采样单元连接。本采样车可以实现立体多介质的同时采集，且实现自动化采集多种样品，大大缩短采样时间，提高了采样效率的同时防止交叉污染，提高样品采集的安全性。提高样品采集的安全性。提高样品采集的安全性。


技术研发人员：王水 钟道旭 王海鑫 吕宗祥 刘伟
受保护的技术使用者：江苏省环境科学研究院
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/7/18