一种转基因水稻土壤耕地地力监测平衡系统及其设备

1.本发明涉及土壤处理技术领域，尤其涉及一种转基因水稻土壤耕地地力监测平衡系统及其设备。


背景技术：

2.转基因水稻，是指通过转基因技术将不同品种水稻或近缘物种的抗虫基因、抗病基因等导入某种水稻基因组内培育出的水稻品种。
3.耕地地力是指耕地的基础能力，也就是由耕地土壤的地形、地貌条件、成土母质特征、农田基础设施及培肥水平、土壤理化性状等综合构成的耕地生产能力；
4.耕地地力评价是根据耕地地力的基本影响因子对耕地的基础生产能力做出评价。耕地地力评价可以加强对现有耕地质量、面积和分布的认识，对国家粮食安全和农业可持续发展有重要意义。
5.经调查，目前无法根据土壤肥力数据和作物生长状况的空间差异，调节对肥料的投入，导致在持续耕种时，土壤肥力差异趋势增加，地力无法平衡进而无法进行田地精准管理。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种可以通过对获取的微量元素含量数据解析，获取不同区域的土壤肥力数据，进一步实现肥料定向以及定量针对性播撒，避免土地肥力差异过大，有利于土地的精准管理的转基因水稻土壤耕地地力监测平衡系统及其设备。
7.本发明的技术方案：一种转基因水稻土壤耕地地力监测平衡系统，包括
8.坐标定位模块，所述坐标定位模块用于获取测量土地的形状及面积并形成第一区域；
9.数据监测模组，所述数据监测模组由若干个设置在第一区域内用于监测土壤微量元素数据的土壤传感器组成，所述土壤传感器的检测范围为第二区域；
10.无线通信模块，所述无线通信模块对第二区域的土壤微量元素数据传输；
11.中央处理模块，所述中央处理模块通过信号接收模块接收上述数据并分析处理，统计第二区域内的微量元素数据的含量分布；
12.控制设备，所述控制设备根据第二区域的微量元素含量分布情况向含量低于应含量的第二区域投入肥料。
13.优选的，所述坐标定位模块为设置在土地边角处的gps定位信标；
14.所述gps定位信标通过无线和/或有线的方式与中央处理模块信号连接；
15.所述土壤传感器通过无线通信模块将土壤监测数据传输至中央处理模块。
16.本发明还提出一种控制设备，包括用于接收上述中央处理模块的输出指令的指令接收模块；
17.还包括安装底座、固定在安装底座上侧的升降机构、弹射机构以及向弹射机构内输送定量肥料的定量下料机构；
18.所述弹射机构将肥料按一定角度及距离弹射出；
19.调节机构，所述调节机构设置在升降机构上用于调节弹射机构的弹射方向以及弹射角度。
20.优选的，所述调节机构包括固定在升降机构上侧的旋转基座，所述旋转基座的转盘上设置有铰接架，所述铰接架上设置有转轴，所述转轴上固定套接有与弹射机构固定的连杆；
21.所述铰接架的一侧设置有驱动转轴转动的驱动电机b。
22.优选的，所述弹射机构包括暂存肥料的弹射管体，所述弹射管体的一侧设置有直线驱动装置，直线驱动装置的活塞杆延伸至弹射管体的腔体内且固定有电磁吸附机构；
23.所述弹射管体的腔体内还设置有与电磁吸附机构磁吸连接的弹射组件；
24.所述弹射组件与电磁吸附机构磁吸连接后在直线驱动装置的轴向驱动作用下压缩空气作为动力源。
25.优选的，所述弹射组件包括与弹射管体管径匹配的弹射圆板，所述弹射圆板的一侧设置有磁环，限位件的一侧设置有空心连接座，空心连接座的表面开设有连接槽；
26.所述弹射圆板的另一侧设置有将定量下料机构与弹射管体接合处堵塞的挡板。
27.优选的，所述电磁吸附机构包括环形电磁吸盘，环形电磁吸盘的轴线处设置有容置柱；
28.容置柱的周侧开设有多个容置槽，每个所述容置槽内均通过自复位弹性转轴安装有限位件。
29.优选的，所述连接槽的中部为供容置柱插入的孔型，该孔型周侧设置有多个供限位件的摆臂摆动的通槽；
30.所述环形电磁吸盘接电后，环形电磁吸盘与磁环吸附并通过环形电磁吸盘产生的磁力驱使限位件克服自复位弹性转轴的阻力进入连接槽且与之卡合。
31.优选的，所述弹射管体内还设置有两个贯穿弹射组件的导向杆，导向杆靠近直线驱动装置活塞杆的一段套设有弹簧。
32.优选的，所述定量下料机构包括储料容器，储料容器底部设置有下料通道，下料通道内转动安装有下料辊；
33.所述下料通道的一侧设置有驱动下料辊转动下料的驱动电机a。
34.与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
35.通过压缩弹簧以及弹射组件内侧的空气作为动力源，从而使肥料可以在动力源以及弹射组件的驱动下使肥料被弹出；从而进行肥料的播撒；
36.通过对获取的微量元素含量数据解析，获取不同区域的土壤肥力数据，从而实现肥料定向以及定量针对性播撒，避免土地肥力差异过大，有利于土地的精准管理。
附图说明
37.图1给出了本发明一种转基因水稻土壤耕地地力监测平衡系统的原理框图；
38.图2给出了本发明一种转基因水稻土壤耕地地力监测平衡装置的结构示意图；
39.图3给出了本发明实施例一的示意图；
40.图4为本发明中控制装置的主视图；
41.图5为本发明控制装置的定量下料机构的内部结构示意图；
42.图6为本发明控制装置的定量下料机构的立体结构示意图；
43.图7为本发明控制装置的弹射机构的侧视剖视结构示意图；
44.图8为本发明控制装置的弹射机构的主视剖视结构示意图；
45.图9为本发明控制装置的弹射机构的立体结构示意图；
46.图10为本发明中弹射组件的立体结构示意图；
47.图11为本发明中电磁吸附机构的立体结构示意图；
48.图12为本发明中电磁吸附机构的侧视结构示意图；
49.图13为本发明控制装置的调节机构的立体结构示意图。
50.附图标记：110坐标定位模块；120数据监测模组；130无线通信模块；140信号接收模块；150中央处理模块；
51.200控制设备；
52.210定量下料机构；211储料容器；212下料通道；213下料辊；214驱动电机a；215进料口；
53.220弹射机构；221弹射管体；222导向杆；224排气孔；225弹簧；227直线驱动装置；
54.228弹射组件；2281挡板；2282密封环；2283磁环；2284空心连接座；2285连接槽；2286弹射圆板；
55.229电磁吸附机构；2291环形电磁吸盘；2292容置柱；2293限位件；2294自复位弹性转轴；
56.230调节机构；231驱动电机b；232铰接架；233旋转基座；234连杆；
57.240升降机构；250安装底座。
具体实施方式
58.下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
59.实施例一
60.如图1和图3所示，本发明提出的一种转基因水稻土壤耕地地力监测平衡系统，包括：
61.坐标定位模块110，坐标定位模块110用于获取测量土地的形状及面积并形成第一区域；
62.坐标定位模块110为设置在土地边角处的gps定位信标；第一区域为相邻的两个gps定位信标直线连接所构成的封闭区间；如图3所示，土地为长为l宽为h。
63.利用gps定位信标坐标将土地的四角处标记，同时形成平面坐标系；
64.数据监测模组120，数据监测模组120由若干个设置在第一区域内用于监测土壤微量元素数据的土壤传感器组成，土壤传感器的检测范围为第二区域；
65.每个土壤传感器均对对应的第二区域内的土壤微量元素数据监测并获取；如图3中a区域和b区域为相应的数据监测模组120的检测范围；
66.无线通信模块130，无线通信模块130对第二区域的土壤微量元素数据传输；
67.中央处理模块150，中央处理模块150通过信号接收模块140接收上述数据并分析处理，统计第二区域内的微量元素数据的含量分布；
68.gps定位信标通过无线和/或有线的方式与中央处理模块150信号连接；
69.土壤传感器通过无线通信模块130将土壤监测数据传输至中央处理模块150。
70.将每个第二区域内的土壤微量元素数据与坐标系对应；从而可以将第二区域内的土壤微量元素数据以平面的方式显示在坐标系上，直观的了解土壤中的微量元素分布；
71.控制设备200，控制设备200根据第二区域的微量元素含量分布情况向含量低于应含量的第二区域投入肥料；
72.以图3中的a区域所示，若a区域内缺少氮/磷/钾肥，则利用控制设备200将所缺的氮/磷/钾肥，定量的投射至对应的a区域；从而使a区域的氮/磷/钾肥与其他区域的氮/磷/钾肥含量处于等分均衡状态；
73.此外，利用数据监测模组120可以获取土壤的水分、温度、微量元素(氮/磷/钾)的数据；当土壤水分增加直至超出预设值时，即可判定处于下雨状态；此时，控制设备200工作可以达到更好的吸收状态。
74.实施例二
75.如图2和4所示，本发明提出的一种控制设备200，目的是为了执行上述转基因水稻土壤耕地地力监测平衡系统中的物料投放功能，包括用于接收实施例一中中央处理模块150的输出指令的指令接收模块；
76.还包括安装底座250、固定在安装底座250上侧的升降机构240、弹射机构220以及向弹射机构220内输送定量肥料的定量下料机构210；
77.其中安装底座250的四角处均具有插入土壤的尖锐支持部，使其可以更稳定的插入土壤中。
78.弹射机构220将肥料按一定角度及距离弹射出；
79.如图13所示，调节机构230，调节机构230设置在升降机构240上用于调节弹射机构220的弹射方向以及弹射角度。
80.调节机构230包括固定在升降机构240上侧的旋转基座233，旋转基座233的转盘上设置有铰接架232，铰接架232上设置有转轴，转轴上固定套接有与弹射机构220固定的连杆234；
81.铰接架232的一侧设置有驱动转轴转动的驱动电机b231。
82.升降机构240对调节机构230的高度进行调节，如需对弹射机构220进行调节时，利用旋转基座233可以调节弹射机构220的旋转角度，从而可以水平的向周侧喷射；当需要调节喷射角度时，通过驱动电机b231驱动转轴转动，再通过连杆234调节弹射机构220的仰角；使其将肥料按照一定角度弹射出；
83.如图5和图6所示，定量下料机构210包括储料容器211，储料容器211底部设置有下料通道212，下料通道212内转动安装有下料辊213；储料容器211上还设置有向储料容器211内加入肥料的进料口215，该进料口可以以螺纹或者其他方式(如锁扣密封)进行密封，以保证肥料的时效；
84.下料通道212的一侧设置有驱动下料辊213转动下料的驱动电机a214，驱动电机a214转动驱动下料辊213转动，通过下料辊213表面的取料槽可以配合驱动电机a214的转动
角度或者转动圈数，从而可以将一定量的肥料排入弹射机构220中，进而实现定量上料；
85.需要说明的是，驱动电机a214的转动圈数由待喷料区域的微量元素数据确定；
86.如图7-9所示，弹射机构220包括暂存肥料的弹射管体221，弹射管体221的一侧设置有直线驱动装置227，直线驱动装置227的活塞杆延伸至弹射管体221的腔体内且固定有电磁吸附机构229；直线驱动装置227与弹射管体221的接合处利用密封圈进行密封；
87.弹射管体221的腔体内还设置有与电磁吸附机构229磁吸连接的弹射组件228；弹射组件228与电磁吸附机构229磁吸连接后，直线驱动装置227驱动电磁吸附机构229移动可以使弹射组件228移动从而压缩弹射组件228内侧的空气；
88.弹射组件228与电磁吸附机构229磁吸连接后在直线驱动装置227的轴向驱动作用下压缩空气作为动力源。
89.本发明的另一种作为动力源的方式(图中未示出)，在弹射管体221上设置与外部真空泵连接的管道，该管道常规状态下处于密封状态，利用真空作用，使得弹射组件228被弹射出；
90.如图10所示，弹射组件228包括与弹射管体221管径匹配的弹射圆板2286，弹射圆板2286的一侧设置有磁环2283，限位件2293的一侧设置有空心连接座2284，空心连接座2284的表面开设有连接槽2285；
91.所述弹射圆板2286上设置有与弹射管体221内壁过盈配合的密封环2282；
92.弹射圆板2286的另一侧设置有将定量下料机构210与弹射管体221接合处堵塞的挡板2281。挡板2281呈弧形，可以挡住下料通道212与弹射管体221的接口，避免弹射时将肥料弹入下料通道212内；弹射管体2211的表面还开设有排气孔224，当挡板22811与被弹射至弹射管体2211的端口时，被压缩的气体可以快速通过排气孔224排出，避免空气的急速膨胀导致的爆炸；
93.参照图11和图12，电磁吸附机构229包括环形电磁吸盘22911，环形电磁吸盘22911的轴线处设置有容置柱2292；
94.容置柱2292的周侧开设有多个容置槽，每个容置槽内均通过自复位弹性转轴2294安装有限位件2293，自复位弹性转轴2294可以使限位件2293在常规状态下处于容置槽内；
95.连接槽2285的中部为供容置柱2292插入的孔型，该孔型周侧设置有多个供限位件2293的摆臂摆动的通槽；
96.环形电磁吸盘22911接电后，环形电磁吸盘22911与磁环2283电磁吸附，环形电磁吸盘2291与磁环2283吸附并通过环形电磁吸盘2291产生的磁力驱使限位件2293克服自复位弹性转轴2294的阻力进入连接槽2285且与之卡合，环形电磁吸盘22911断电后，再自复位弹性转轴2294的作用下，限位件2293可以再次进入容置槽内，从而可以使弹射组件228与电磁吸附机构229完全分离；进而可以提高电磁吸附机构229在牵引弹射组件228移动时的连接强度；避免了环形电磁吸盘22911与磁环2283磁吸强度的不足。
97.弹射管体221内还设置有两个贯穿弹射组件228的导向杆222，导向杆222靠近直线驱动装置227活塞杆的一段套设有弹簧225；
98.通过在导向杆222上设置有弹簧225，弹簧225与弹射组件228的接合处同样设置有密封圈，在弹射组件228移动的过程中，利用弹簧225被压缩而产生的弹性势能可以进一步提高弹射组件228将肥料弹射出去的动力。
99.通过定量下料机构2110向弹射管体2211内下入定量的物料，通过电磁吸附机构229与弹射组件228连接后，在直线驱动装置227的作用下驱动电磁吸附机构229带动弹射组件228轴向移动，再此过程中压缩弹簧225以及弹射组件228内侧的空气，当环形电磁吸盘2291断电时，在压缩空气膨胀以及弹簧225的复位作用下，使肥料被弹出，并在调节机构230、升降机构240以及对获取的微量元素含量数据解析的共同作用下，实现对肥料定向弹出的效果。
100.上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。