专利名称：土壤采样、水分测定复合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械设备技术领域，特别是涉及一种土壤采样、水分测定复合装置。
背景技术：
现有技术中的土壤采样和土壤水分测定为独立装置，为实现对土壤物理特性的测定，不仅需要测定土壤的水分含量，还需要采集土壤样本，对土壤的物理特性做进一步测定。利用现有技术中的土壤采样、水分测定装置进行大面积土壤调查时，存在机械化程度低，劳动强度高和效率低的问题
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明提供一种土壤采样、水分测定复合装置，用以解决进行大面积土壤调查存在的机械化程度低、劳动强度高和效率低的问题。(二)技术方案为解决上述问题，本发明提供一种土壤采样、水分测定复合装置，包括行走装置及安装在所述行走装置上的土壤采样装置和水分测定装置，所述土壤采样装置用于采集土壤样本，所述水分测定装置用于测定土壤的湿度。如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，所述行走装置包括行走底盘及固定在所述行走底盘上的行走电机；一固定在所述行走底盘上的蓄电池通过一稳压模块给所述行走电机提供稳定电压；所述行走电机通过一减速箱经传动链条驱动行走轮子，位于所述行走装置同侧的行走轮子通过轮子架固定在所述行走底盘上，实现所述行走装置的移动；所述土壤采样、水分测定复合装置还包括安装在所述行走装置上的中央控制器，与所述行走电机电连接，用于控制所述行走装置的行进过程。如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，所述水分测定装置包括升降装置和固定在所述升降装置上的钻探电机，所述升降装置与固定在所述行走底盘上的支架可滑动固定连接；所述升降装置和钻探电机分别与所述中央控制器电连接；所述钻探电机用于驱动一水分检测件插入土壤中，一水分传感器分别与所述水分检测件和中央控制器电连接。如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，所述土壤采样装置包括升降油缸、与所述升降油缸伸缩杆固定连接的钻探油缸及固定在所述行走装置上的液压动力装置；所述液压动力装置包括电动液压阀，所述电动液压阀用于切换所述液压动力装置为所述升降油缸或钻探油缸提供动力，所述电动液压阀与所述中央控制器电连接；所述钻探油缸伸缩杆的端部安装有土壤采集管，所述土壤采集管的下方固定有土壤采集头，所述土壤采集头在所述钻探油缸的驱动下切开土层，将土壤样本放入所述土壤米集管中。如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，所述升降油缸通过一立柱可活动连接在固定在所述行走装置上的平台上，其中，所述立柱可拆卸固定在所述平台上。如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，所述行走装置的前端和后端设置有超声波传感器，所述超声波传感器与所述中央控制器电连接。如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，所述行走装置上设置有GPS定位装置，所述GPS定位装置与所述中央控制器电连接。
如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，所述行走装置的侧端设置有红外传感器，所述红外传感器与所述中央控制器电连接。如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，还包括一遥控终端，所述遥控终端包括显示设备和指令输入旋钮；所述中央控制器连接一无线通讯模块，与所述遥控终端无线通讯。如上所述的土壤采样、水分测定复合装置，优选的是，所述行走轮子的个数为6个，所述行走装置同侧的行走轮子的个数3个。(可以增加为4个)(三)有益效果本发明所提供的土壤采样、水分测定复合装置包括行走装置及固定在该行走装置上的土壤采样装置和水分测定装置，土壤采样装置用于采集土壤样本，水分测定装置用于测定土壤的湿度，提高了大面积土壤调查的机械化程度，降低了劳动强度，一次完成同一个经纬度坐标位置上的土壤样本采样和土壤湿度测定，并且做到一一对应，提高了作业效率。而且数据可以根据经纬度坐标追溯到采样位置，可完成不同种植作物，不同时期同一地点的多次重复采样，提高样本精确性和科学性，对农业生产及其农业科学研究意义重大。
图I为本发明实施例中土壤采样、水分测定复合装置的结构示意图；图2为本发明实施例中土壤采样、水分测定复合装置的作业流程图；图3为本发明实施例中土壤采样、水分测定复合装置的遥控终端的结构示意图；其中，a :行走装置；b :水分测定装置；c :土壤采样装置；1 :立柱；2 :转动轴；3 :平台；4 :升降装置；5 :超声波传感器；6 :钻探电机；7 :水分传感器；8 :支架；9 :液压动力装置；10 :电动液压阀；11 :水分检测件；12 :中央控制器；13 :行走电机；14 :GPS定位装置；15 :无线通讯模块；16 :红外传感器；17 :减速箱；18 :传动链条；19 :连接螺栓；20 :轮子架；21 :行走轮子；22 :稳压模块；23 :蓄电池；24 :电池固定卡子；25 :行走底盘；26 :土壤采集头；27 :土壤采集管；28 :钻探油缸伸缩杆；29 :钻探油缸；30 :升降油缸伸缩杆；31 :升降油缸；32 :遥控终端；33 :串口 ；34 :显示设备；35 :方向按键；36 :开关按钮；37 :升降装置控制按钮；38 :水分米集按钮；39 :终端箱；40 :指令输入旋钮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。图I所示为本发明实施例中土壤采样、水分测定复合装置的结构示意图。如图I所示，本发明实施例中的土壤采样、水分测定复合装置包括行走装置a及安装在行走装置a上的土壤采样装置c和水分测定装置b，水分测定装置b用于测定土壤的湿度，当土壤水分异常时，或为了测定土壤的物理特性时，土壤采样装置c用于采集土壤样本。其中，行走装置a可安装在拖拉机、皮卡汽车、沙滩摩托车等移动装置来实现行走，也可以自主驱动来实现行走。本实施例中的行走装置a优选通过自主驱动方式行走，这样可以减小设备的体积，增加设备的灵活性，到达大型移动装置无法进入的环境，提高设备的测量精度。为了方便对行走装置a行走路线的控制，本实施例中的土壤采样、水分测定复合 装置还包括中央控制器12，存储行走装置a预设的轨迹信息，控制行走装置a行进速度和方向。行走装置a可以包括行走底盘25及固定在行走底盘25上的行走电机13，一固定在行走底盘25上的蓄电池23通过一稳压模块22给行走电机13提供稳定电压，行走电机13通过一减速箱17经传动链条18驱动行走轮子21，位于行走装置a同侧的行走轮子21通过轮子架20固定在行走底盘a上，实现行走装置a的自主驱动行走。其中，蓄电池23可以通过电池固定卡子固定在行走底盘25，同时还起到绝缘作用。轮子架20则可以通过连接螺栓19固定在行走底盘25上。本实施例中行走装置a的行走轮子21个数为8个,位于行走装置a同侧的行走轮子21个数为4个。设置在行走装置a上的水分测定装置b可以包括升降装置4和固定在升降装置上的钻探电机6，升降装置4与固定在行走底盘25上的支架8可滑动固定连接，实现升降装置4的上下移动，使得固定在其上的钻探电机6到达地表。钻探电机6用于驱动一水分检测件11插入土壤中，一水分传感器7分别与水分检测件11和中央控制器12电连接，用于根据水分检测件11获取的电场变化来获取土壤的含水量，从而确定土壤的湿度，并将采集到的土壤湿度数据传输给中央控制器12。其中，升降装置4和钻探电机6分别与中央控制器12电连接，本实施例中的中央控制器12可以控制蓄电池23给升降装置4和钻探电机6提供动力源。在到达测定地点后，中央控制器12控制蓄电池23接通升降装置4，控制升降装置4向下移动，当钻探电机6到达地表后，中央控制器12控制蓄电池23接通钻探电机6，驱动其上的水分检测件11插入土壤中。受农场实际环境的影响，地面会存在高低起伏的现象，为了精确控制升降装置4带动钻探电机6到达地表，本实施例中行走装置a的前端和后端设置有超声波传感器5，超声波传感器5与中央控制器12电连接，中央控制器12根据超声波传感器5的感应信号来控制升降装置4使得钻探电机6到达地表。本实施例中的土壤采样装置c可以包括升降油缸31、与升降油缸伸缩杆30固定连接的钻探油缸29及固定在行走装置a上的液压动力装置9，其中，液压动力装置9包括与中央控制器12电连接的电动液压阀10，中央控制器12通过控制电动液压阀10来切换液压动力装置10为升降油缸31或钻探油缸29提供动力。并在钻探油缸伸缩杆28的端部安装土壤采集管27，在土壤采集管27的下方固定土壤采集头26。工作过程中，土壤采集头26在钻探油缸29的驱动下切开土层，将土壤样本放入土壤采集管27中，实现对测定点土壤的采样。优选升降油缸31通过一立柱I可活动连接在平台3上，平台3固定在行走装置a上，其中，立柱I可拆卸固定在平台3上，如通过铰接方式固定在平台3上，以便提高运输的方便性。为方便后续的分析及处理，行走装置a上还设置有GPS定位装置14，GPS定位装置14与中央控制器12电连接，当中央控制器12接收到水分测定装置b传输的土壤湿度数据后，快速采集GPS定位装置14的定位信息，并将土壤湿度数据和定位信息打包，实现测定点和土壤湿度数据的一一对应。本实施例中还可以在行走装置a的侧端设置红外传感器16，用于检测前方障碍 物，红外传感器16与中央控制器12电连接，中央控制器12根据红外传感器16的感应信号来控制行走装置a的行进、紧急刹车以及避障。结合图2所示，土壤采样、水分测定复合装置还包括一遥控终端32，中央控制器12连接一无线通讯模块15，与遥控终端32无线通讯。遥控终端32发送指令给中央控制器12以控制土壤采样、水分测定复合装的工作状态，而中央控制器12则将采集到的土壤湿度数据和定位信息实时打包发送给遥控终端32。本实施例中的遥控终端32具体包括终端箱39，用来保护遥控终端32，同时方便运输。还包括设置在终端箱39上的显示设备34、指令输入旋钮40、和用于和上位机连接的串口 33，其中，显示设备34可以为液晶触摸屏，用于显示接收的土壤湿度数据和定位信息，动态监控作业状态是否正常。指令输入旋钮40包括用于控制行走装置a移动方向的方向按键35、用于控制遥控终端32通断电的电源开关按钮36、升降装置控制按钮37和水分采集按钮38。升降装置控制按钮37用来控制水分测定装置b升降装置4的升降，可以为按一下控制升降装置4下降，再按一下控制升降装置4上升。水分采集按钮38用来实现土壤湿度数据的采集并上传到遥控终端32。本发明实施例中土壤采样、水分测定复合装置的具体工作过程为，如图3所示人工将立柱I调整到竖直状态，并将转动轴2锁定；接通行走装置a电源，通过遥控终端32上的方向键35控制行走装置a行走到测定点;按下升降装置控制按钮37，中央控制单元12断开蓄电池23为行走装置a提供动力，土壤采样、水分测定复合装置停住；控制蓄电池23接通升降装置4，控制升降装置4下降，钻探电机6到达地表后，中央控制器12控制蓄电池23同时接通钻探电机6，驱动水分检测件11插入土壤中；按下水分采集按钮38，中央控制单元12采集土壤湿度数据，同时采集GPS定位装置14的定位信息，并将土壤湿度数据和定位信息打包发送给遥控终端32 ；再次按下升降装置控制按钮37，中央控制单元12控制升降装置4回升，切断蓄电池23和升降装置4及钻探电机6的连通；中央控制单元12将采集的土壤湿度数据与预设的土壤湿度数据比较，如果土壤水分含量异常，或需要测定土壤物理特性时，则控制蓄电池23连通液压动力装置9，启动液压动力装置9，并控制电动液压阀10使得液压动力装置9驱动升降油缸31下降，然后控制电动液压阀10切换液压动力装置9驱动钻探油缸29，钻探油缸29下降时，带动土壤采样头26切开土层，并将采集到的土壤放入土壤采集管27中，采样完成后，中央控制单元12控制升降油缸31和钻探油缸29回升，切断蓄电池23和液压动力装置9的连通；中央控制单元12接通蓄电池23为行走装置a提供动力，土壤采样、水分测定复合装置继续前行至下一测定点，循环重复。由以上实施例可以看出，本发明所提供的土壤采样、水分测定复合装置包括行走装置及固定在该行走装置上的土壤采样装置和水分测定装置，土壤采样装置用于采集土壤样本，水分测定装置用于测定土壤的湿度，提高了大面积土壤调查的机械化程度，降低了劳动强度，一次完成同一个经纬度坐标位置上的土壤样本采样和土壤湿度测定，并且做到一一对应，提高了作业效率。而且数据可以根据经纬度坐标追溯到采样位置，可完成不同种 植作物，不同时期同一地点的多次重复采样，提高样本精确性和科学性，对农业生产及其农业科学研究意义重大。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，包括行走装置及安装在所述行走装置上的土壤采样装置和水分测定装置，所述土壤采样装置用于采集土壤样本，所述水分测定装置用于测定土壤的湿度。
2.根据权利要求I所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，所述行走装置包括行走底盘及固定在所述行走底盘上的行走电机； 一固定在所述行走底盘上的蓄电池通过一稳压模块给所述行走电机提供稳定电压； 所述行走电机通过一减速箱经传动链条驱动行走轮子，位于所述行走装置同侧的行走轮子通过轮子架固定在所述行走底盘上，实现所述行走装置的移动； 所述土壤采样、水分测定复合装置还包括安装在所述行走装置上的中央控制器，与所述行走电机电连接，用于控制所述行走装置的行进过程。
3.根据权利要求2所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，所述水分测定装 置包括升降装置和固定在所述升降装置上的钻探电机，所述升降装置与固定在所述行走底盘上的支架可滑动固定连接； 所述升降装置和钻探电机分别与所述中央控制器电连接； 所述钻探电机用于驱动一水分检测件插入土壤中，一水分传感器分别与所述水分检测件和中央控制器电连接。
4.根据权利要求2所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，所述土壤采样装置包括升降油缸、与所述升降油缸伸缩杆固定连接的钻探油缸及固定在所述行走装置上的液压动力装置； 所述液压动力装置包括电动液压阀，所述电动液压阀用于切换所述液压动力装置为所述升降油缸或钻探油缸提供动力，所述电动液压阀与所述中央控制器电连接； 所述钻探油缸伸缩杆的端部安装有土壤采集管，所述土壤采集管的下方固定有土壤采集头，所述土壤采集头在所述钻探油缸的驱动下切开土层，将土壤样本放入所述土壤采集管中。
5.根据权利要求4所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，所述升降油缸通过一立柱可活动连接在固定在所述行走装置上的平台上，其中，所述立柱可拆卸固定在所述平台上。
6.根据权利要求2所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，所述行走装置的前端和后端设置有超声波传感器，所述超声波传感器与所述中央控制器电连接。
7.根据权利要求2所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，所述行走装置上设置有GPS定位装置，所述GPS定位装置与所述中央控制器电连接。
8.根据权利要求2所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，所述行走装置的侧端设置有红外传感器，所述红外传感器与所述中央控制器电连接。
9.根据权利要求2所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，还包括一遥控终端，所述遥控终端包括显示设备和指令输入旋钮； 所述中央控制器连接一无线通讯模块，与所述遥控终端无线通讯。
10.根据权利要求2所述的土壤采样、水分测定复合装置，其特征在于，所述行走轮子的个数为8个,所述行走装置同侧的行走轮子的个数4个。
全文摘要
本发明提供一种机械设备技术领域，公开了一种土壤采样、水分测定复合装置。该土壤采样、水分测定复合装置包括行走装置及固定在该行走装置上的土壤采样装置和水分测定装置，土壤采样装置用于采集土壤样本，水分测定装置用于测定土壤的湿度，提高了大面积土壤调查的机械化程度，降低了劳动强度，一次完成同一个经纬度坐标位置上的土壤样本采样和土壤湿度测定，并且做到一一对应，提高了作业效率。而且数据可以根据经纬度坐标追溯到采样位置，可完成不同种植作物，不同时期同一地点的多次重复采样，提高样本精确性和科学性，对农业生产及其农业科学研究意义重大。
文档编号G01N27/00GK102967628SQ20121042950
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者马伟, 王秀, 邹伟, 范鹏飞, 张睿, 周建军 申请人:北京农业信息技术研究中心