土壤採樣、水分測定複合裝置的製作方法
2023-06-12 15:07:16
專利名稱：土壤採樣、水分測定複合裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械設備技術領域，特別是涉及一種土壤採樣、水分測定複合裝置。
背景技術：
現有技術中的土壤採樣和土壤水分測定為獨立裝置，為實現對土壤物理特性的測定，不僅需要測定土壤的水分含量，還需要採集土壤樣本，對土壤的物理特性做進一步測定。利用現有技術中的土壤採樣、水分測定裝置進行大面積土壤調查時，存在機械化程度低，勞動強度高和效率低的問題
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明提供一種土壤採樣、水分測定複合裝置，用以解決進行大面積土壤調查存在的機械化程度低、勞動強度高和效率低的問題。(二)技術方案為解決上述問題，本發明提供一種土壤採樣、水分測定複合裝置，包括行走裝置及安裝在所述行走裝置上的土壤採樣裝置和水分測定裝置，所述土壤採樣裝置用於採集土壤樣本，所述水分測定裝置用於測定土壤的溼度。如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，所述行走裝置包括行走底盤及固定在所述行走底盤上的行走電機；一固定在所述行走底盤上的蓄電池通過一穩壓模塊給所述行走電機提供穩定電壓；所述行走電機通過一減速箱經傳動鏈條驅動行走輪子，位於所述行走裝置同側的行走輪子通過輪子架固定在所述行走底盤上，實現所述行走裝置的移動；所述土壤採樣、水分測定複合裝置還包括安裝在所述行走裝置上的中央控制器，與所述行走電機電連接，用於控制所述行走裝置的行進過程。如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，所述水分測定裝置包括升降裝置和固定在所述升降裝置上的鑽探電機，所述升降裝置與固定在所述行走底盤上的支架可滑動固定連接；所述升降裝置和鑽探電機分別與所述中央控制器電連接；所述鑽探電機用於驅動一水分檢測件插入土壤中，一水分傳感器分別與所述水分檢測件和中央控制器電連接。如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，所述土壤採樣裝置包括升降油缸、與所述升降油缸伸縮杆固定連接的鑽探油缸及固定在所述行走裝置上的液壓動力裝置；所述液壓動力裝置包括電動液壓閥，所述電動液壓閥用於切換所述液壓動力裝置為所述升降油缸或鑽探油缸提供動力，所述電動液壓閥與所述中央控制器電連接；所述鑽探油缸伸縮杆的端部安裝有土壤採集管，所述土壤採集管的下方固定有土壤採集頭，所述土壤採集頭在所述鑽探油缸的驅動下切開土層，將土壤樣本放入所述土壤米集管中。如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，所述升降油缸通過一立柱可活動連接在固定在所述行走裝置上的平臺上，其中，所述立柱可拆卸固定在所述平臺上。如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，所述行走裝置的前端和後端設置有超聲波傳感器，所述超聲波傳感器與所述中央控制器電連接。如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，所述行走裝置上設置有GPS定位裝置，所述GPS定位裝置與所述中央控制器電連接。
如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，所述行走裝置的側端設置有紅外傳感器，所述紅外傳感器與所述中央控制器電連接。如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，還包括一遙控終端，所述遙控終端包括顯示設備和指令輸入旋鈕；所述中央控制器連接一無線通訊模塊，與所述遙控終端無線通訊。如上所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，優選的是，所述行走輪子的個數為6個，所述行走裝置同側的行走輪子的個數3個。(可以增加為4個)(三)有益效果本發明所提供的土壤採樣、水分測定複合裝置包括行走裝置及固定在該行走裝置上的土壤採樣裝置和水分測定裝置，土壤採樣裝置用於採集土壤樣本，水分測定裝置用於測定土壤的溼度，提高了大面積土壤調查的機械化程度，降低了勞動強度，一次完成同一個經緯度坐標位置上的土壤樣本採樣和土壤溼度測定，並且做到一一對應，提高了作業效率。而且數據可以根據經緯度坐標追溯到採樣位置，可完成不同種植作物，不同時期同一地點的多次重複採樣，提高樣本精確性和科學性，對農業生產及其農業科學研究意義重大。
圖I為本發明實施例中土壤採樣、水分測定複合裝置的結構示意圖；圖2為本發明實施例中土壤採樣、水分測定複合裝置的作業流程圖；圖3為本發明實施例中土壤採樣、水分測定複合裝置的遙控終端的結構示意圖；其中，a :行走裝置；b :水分測定裝置；c :土壤採樣裝置；1 :立柱；2 :轉動軸；3 :平臺；4 :升降裝置；5 :超聲波傳感器；6 :鑽探電機；7 :水分傳感器；8 :支架；9 :液壓動力裝置；10 :電動液壓閥；11 :水分檢測件；12 :中央控制器；13 :行走電機；14 :GPS定位裝置；15 :無線通訊模塊；16 :紅外傳感器；17 :減速箱；18 :傳動鏈條；19 :連接螺栓；20 :輪子架；21 :行走輪子；22 :穩壓模塊；23 :蓄電池；24 :電池固定卡子；25 :行走底盤；26 :土壤採集頭；27 :土壤採集管；28 :鑽探油缸伸縮杆；29 :鑽探油缸；30 :升降油缸伸縮杆；31 :升降油缸；32 :遙控終端；33 :串口 ；34 :顯示設備；35 :方向按鍵；36 :開關按鈕；37 :升降裝置控制按鈕；38 :水分米集按鈕；39 :終端箱；40 :指令輸入旋鈕。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。圖I所示為本發明實施例中土壤採樣、水分測定複合裝置的結構示意圖。如圖I所示，本發明實施例中的土壤採樣、水分測定複合裝置包括行走裝置a及安裝在行走裝置a上的土壤採樣裝置c和水分測定裝置b，水分測定裝置b用於測定土壤的溼度，當土壤水分異常時，或為了測定土壤的物理特性時，土壤採樣裝置c用於採集土壤樣本。其中，行走裝置a可安裝在拖拉機、皮卡汽車、沙灘摩託車等移動裝置來實現行走，也可以自主驅動來實現行走。本實施例中的行走裝置a優選通過自主驅動方式行走，這樣可以減小設備的體積，增加設備的靈活性，到達大型移動裝置無法進入的環境，提高設備的測量精度。為了方便對行走裝置a行走路線的控制，本實施例中的土壤採樣、水分測定複合 裝置還包括中央控制器12，存儲行走裝置a預設的軌跡信息，控制行走裝置a行進速度和方向。行走裝置a可以包括行走底盤25及固定在行走底盤25上的行走電機13，一固定在行走底盤25上的蓄電池23通過一穩壓模塊22給行走電機13提供穩定電壓，行走電機13通過一減速箱17經傳動鏈條18驅動行走輪子21，位於行走裝置a同側的行走輪子21通過輪子架20固定在行走底盤a上，實現行走裝置a的自主驅動行走。其中，蓄電池23可以通過電池固定卡子固定在行走底盤25，同時還起到絕緣作用。輪子架20則可以通過連接螺栓19固定在行走底盤25上。本實施例中行走裝置a的行走輪子21個數為8個,位於行走裝置a同側的行走輪子21個數為4個。設置在行走裝置a上的水分測定裝置b可以包括升降裝置4和固定在升降裝置上的鑽探電機6，升降裝置4與固定在行走底盤25上的支架8可滑動固定連接，實現升降裝置4的上下移動，使得固定在其上的鑽探電機6到達地表。鑽探電機6用於驅動一水分檢測件11插入土壤中，一水分傳感器7分別與水分檢測件11和中央控制器12電連接，用於根據水分檢測件11獲取的電場變化來獲取土壤的含水量，從而確定土壤的溼度，並將採集到的土壤溼度數據傳輸給中央控制器12。其中，升降裝置4和鑽探電機6分別與中央控制器12電連接，本實施例中的中央控制器12可以控制蓄電池23給升降裝置4和鑽探電機6提供動力源。在到達測定地點後，中央控制器12控制蓄電池23接通升降裝置4，控制升降裝置4向下移動，當鑽探電機6到達地表後，中央控制器12控制蓄電池23接通鑽探電機6，驅動其上的水分檢測件11插入土壤中。受農場實際環境的影響，地面會存在高低起伏的現象，為了精確控制升降裝置4帶動鑽探電機6到達地表，本實施例中行走裝置a的前端和後端設置有超聲波傳感器5，超聲波傳感器5與中央控制器12電連接，中央控制器12根據超聲波傳感器5的感應信號來控制升降裝置4使得鑽探電機6到達地表。本實施例中的土壤採樣裝置c可以包括升降油缸31、與升降油缸伸縮杆30固定連接的鑽探油缸29及固定在行走裝置a上的液壓動力裝置9，其中，液壓動力裝置9包括與中央控制器12電連接的電動液壓閥10，中央控制器12通過控制電動液壓閥10來切換液壓動力裝置10為升降油缸31或鑽探油缸29提供動力。並在鑽探油缸伸縮杆28的端部安裝土壤採集管27，在土壤採集管27的下方固定土壤採集頭26。工作過程中，土壤採集頭26在鑽探油缸29的驅動下切開土層，將土壤樣本放入土壤採集管27中，實現對測定點土壤的採樣。優選升降油缸31通過一立柱I可活動連接在平臺3上，平臺3固定在行走裝置a上，其中，立柱I可拆卸固定在平臺3上，如通過鉸接方式固定在平臺3上，以便提高運輸的方便性。為方便後續的分析及處理，行走裝置a上還設置有GPS定位裝置14，GPS定位裝置14與中央控制器12電連接，當中央控制器12接收到水分測定裝置b傳輸的土壤溼度數據後，快速採集GPS定位裝置14的定位信息，並將土壤溼度數據和定位信息打包，實現測定點和土壤溼度數據的一一對應。本實施例中還可以在行走裝置a的側端設置紅外傳感器16，用於檢測前方障礙 物，紅外傳感器16與中央控制器12電連接，中央控制器12根據紅外傳感器16的感應信號來控制行走裝置a的行進、緊急剎車以及避障。結合圖2所示，土壤採樣、水分測定複合裝置還包括一遙控終端32，中央控制器12連接一無線通訊模塊15，與遙控終端32無線通訊。遙控終端32發送指令給中央控制器12以控制土壤採樣、水分測定複合裝的工作狀態，而中央控制器12則將採集到的土壤溼度數據和定位信息實時打包發送給遙控終端32。本實施例中的遙控終端32具體包括終端箱39，用來保護遙控終端32，同時方便運輸。還包括設置在終端箱39上的顯示設備34、指令輸入旋鈕40、和用於和上位機連接的串口 33，其中，顯示設備34可以為液晶觸控螢幕，用於顯示接收的土壤溼度數據和定位信息，動態監控作業狀態是否正常。指令輸入旋鈕40包括用於控制行走裝置a移動方向的方向按鍵35、用於控制遙控終端32通斷電的電源開關按鈕36、升降裝置控制按鈕37和水分採集按鈕38。升降裝置控制按鈕37用來控制水分測定裝置b升降裝置4的升降，可以為按一下控制升降裝置4下降，再按一下控制升降裝置4上升。水分採集按鈕38用來實現土壤溼度數據的採集並上傳到遙控終端32。本發明實施例中土壤採樣、水分測定複合裝置的具體工作過程為，如圖3所示人工將立柱I調整到豎直狀態，並將轉動軸2鎖定；接通行走裝置a電源，通過遙控終端32上的方向鍵35控制行走裝置a行走到測定點;按下升降裝置控制按鈕37，中央控制單元12斷開蓄電池23為行走裝置a提供動力，土壤採樣、水分測定複合裝置停住；控制蓄電池23接通升降裝置4，控制升降裝置4下降，鑽探電機6到達地表後，中央控制器12控制蓄電池23同時接通鑽探電機6，驅動水分檢測件11插入土壤中；按下水分採集按鈕38，中央控制單元12採集土壤溼度數據，同時採集GPS定位裝置14的定位信息，並將土壤溼度數據和定位信息打包發送給遙控終端32 ；再次按下升降裝置控制按鈕37，中央控制單元12控制升降裝置4回升，切斷蓄電池23和升降裝置4及鑽探電機6的連通；中央控制單元12將採集的土壤溼度數據與預設的土壤溼度數據比較，如果土壤水分含量異常，或需要測定土壤物理特性時，則控制蓄電池23連通液壓動力裝置9，啟動液壓動力裝置9，並控制電動液壓閥10使得液壓動力裝置9驅動升降油缸31下降，然後控制電動液壓閥10切換液壓動力裝置9驅動鑽探油缸29，鑽探油缸29下降時，帶動土壤採樣頭26切開土層，並將採集到的土壤放入土壤採集管27中，採樣完成後，中央控制單元12控制升降油缸31和鑽探油缸29回升，切斷蓄電池23和液壓動力裝置9的連通；中央控制單元12接通蓄電池23為行走裝置a提供動力，土壤採樣、水分測定複合裝置繼續前行至下一測定點，循環重複。由以上實施例可以看出，本發明所提供的土壤採樣、水分測定複合裝置包括行走裝置及固定在該行走裝置上的土壤採樣裝置和水分測定裝置，土壤採樣裝置用於採集土壤樣本，水分測定裝置用於測定土壤的溼度，提高了大面積土壤調查的機械化程度，降低了勞動強度，一次完成同一個經緯度坐標位置上的土壤樣本採樣和土壤溼度測定，並且做到一一對應，提高了作業效率。而且數據可以根據經緯度坐標追溯到採樣位置，可完成不同種 植作物，不同時期同一地點的多次重複採樣，提高樣本精確性和科學性，對農業生產及其農業科學研究意義重大。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，包括行走裝置及安裝在所述行走裝置上的土壤採樣裝置和水分測定裝置，所述土壤採樣裝置用於採集土壤樣本，所述水分測定裝置用於測定土壤的溼度。
2.根據權利要求I所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，所述行走裝置包括行走底盤及固定在所述行走底盤上的行走電機； 一固定在所述行走底盤上的蓄電池通過一穩壓模塊給所述行走電機提供穩定電壓； 所述行走電機通過一減速箱經傳動鏈條驅動行走輪子，位於所述行走裝置同側的行走輪子通過輪子架固定在所述行走底盤上，實現所述行走裝置的移動； 所述土壤採樣、水分測定複合裝置還包括安裝在所述行走裝置上的中央控制器，與所述行走電機電連接，用於控制所述行走裝置的行進過程。
3.根據權利要求2所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，所述水分測定裝 置包括升降裝置和固定在所述升降裝置上的鑽探電機，所述升降裝置與固定在所述行走底盤上的支架可滑動固定連接； 所述升降裝置和鑽探電機分別與所述中央控制器電連接； 所述鑽探電機用於驅動一水分檢測件插入土壤中，一水分傳感器分別與所述水分檢測件和中央控制器電連接。
4.根據權利要求2所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，所述土壤採樣裝置包括升降油缸、與所述升降油缸伸縮杆固定連接的鑽探油缸及固定在所述行走裝置上的液壓動力裝置； 所述液壓動力裝置包括電動液壓閥，所述電動液壓閥用於切換所述液壓動力裝置為所述升降油缸或鑽探油缸提供動力，所述電動液壓閥與所述中央控制器電連接； 所述鑽探油缸伸縮杆的端部安裝有土壤採集管，所述土壤採集管的下方固定有土壤採集頭，所述土壤採集頭在所述鑽探油缸的驅動下切開土層，將土壤樣本放入所述土壤採集管中。
5.根據權利要求4所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，所述升降油缸通過一立柱可活動連接在固定在所述行走裝置上的平臺上，其中，所述立柱可拆卸固定在所述平臺上。
6.根據權利要求2所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，所述行走裝置的前端和後端設置有超聲波傳感器，所述超聲波傳感器與所述中央控制器電連接。
7.根據權利要求2所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，所述行走裝置上設置有GPS定位裝置，所述GPS定位裝置與所述中央控制器電連接。
8.根據權利要求2所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，所述行走裝置的側端設置有紅外傳感器，所述紅外傳感器與所述中央控制器電連接。
9.根據權利要求2所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，還包括一遙控終端，所述遙控終端包括顯示設備和指令輸入旋鈕； 所述中央控制器連接一無線通訊模塊，與所述遙控終端無線通訊。
10.根據權利要求2所述的土壤採樣、水分測定複合裝置，其特徵在於，所述行走輪子的個數為8個,所述行走裝置同側的行走輪子的個數4個。
全文摘要
本發明提供一種機械設備技術領域，公開了一種土壤採樣、水分測定複合裝置。該土壤採樣、水分測定複合裝置包括行走裝置及固定在該行走裝置上的土壤採樣裝置和水分測定裝置，土壤採樣裝置用於採集土壤樣本，水分測定裝置用於測定土壤的溼度，提高了大面積土壤調查的機械化程度，降低了勞動強度，一次完成同一個經緯度坐標位置上的土壤樣本採樣和土壤溼度測定，並且做到一一對應，提高了作業效率。而且數據可以根據經緯度坐標追溯到採樣位置，可完成不同種植作物，不同時期同一地點的多次重複採樣，提高樣本精確性和科學性，對農業生產及其農業科學研究意義重大。
文檔編號G01N27/00GK102967628SQ20121042950
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者馬偉, 王秀, 鄒偉, 範鵬飛, 張睿, 周建軍 申請人:北京農業信息技術研究中心