坡面土壤侵蚀状态采集装置

本发明属于土壤侵蚀，特别涉及坡面土壤侵蚀状态采集装置。

背景技术：

1、土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融或重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。土壤侵蚀划分为水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀、重力侵蚀、淋溶侵蚀、山洪侵蚀、泥石流侵蚀及土壤坍陷等。无论是那种侵蚀一般都会产生沟壑，也会使侵蚀后的土质变的疏松，进而影响耕地。土壤侵蚀是世界粮食生产面临的最严重的威胁之一。全球每年由于土壤侵蚀而损失约一千万公顷耕地，从而减少了可用于世界粮食生产的耕地。

2、在土壤侵蚀过程中有机物和植物必需养分从土壤中去除，土壤深度减小。这些变化能抑制营养生长，减少宝贵的生物群的存在和土壤整体生物多样性。侵蚀后造成可用水量减少、侵蚀还会造成营养流失、侵蚀造成土壤有机质减少、对土壤深度影响。但是现有技术中的土壤侵蚀状态采集装置，一般适用于实验环境中对土壤侵蚀过程中的状态进行采集，并不能适用于真实的土壤侵蚀状态采集。

技术实现思路

1、本发明提供坡面土壤侵蚀状态采集装置，利用激光测距装置测量土壤侵蚀后形成沟壑的宽度和高度数据，得到土壤侵蚀后所形成沟壑的状态数据，同时还能采集被侵蚀的土样样品，通过该样品进一步测量土壤的紧实度、含水量等数值还全方位监测土壤侵蚀状态。

2、本发明的技术方案是：

3、坡面土壤侵蚀状态采集装置，包括：

4、底座，其内部为中空结构；

5、刮平机构，固定在所述底座内用于将地面刮平；

6、侵蚀土壤取样装置，固定在所述底座上用于在刮平后的地面采集侵蚀后的土壤样品；

7、侵蚀数据测量装置，包括：第一支撑板，固定在所述底座上；第一板体，通过翻转机构与所述第一支撑板上端连接，第一板体相对第一支撑板左右翻转；第二板体，套设在所述第一板体内部，并通过距离调节机构与所述第一板体连接；激光测距装置，固定在所述第二板体侧面上；控制器，与所述激光测距装置连接用于记录其测量的土壤侵蚀后形成沟壑的宽度和高度数据。

8、上述距离调节机构包括：

9、齿条，固定在所述第二板体侧面；

10、齿轮，贯穿所述第一板体上开设的通孔并与齿条啮合；

11、第一转轴，贯穿所述齿轮中心；第一转轴的两端通过轴承与轴承座连接，轴承座固定在所述第一板体上；

12、第一电机，固定在所述第一板体上，第一电机的输出轴与所述第一转轴一端连接，第一电机与所述控制器连接；

13、计时器，与所述控制器连接；

14、其中，计时器设定循环时间，当计时器记录的时间超过设定时间后将信号发送给控制器，控制器开启第一电机带动第二板体移动一段距离，即实现间隔一段时间带动测距装置移动一段距离。

15、上述翻转机构包括：

16、凸块，固定在所述第一板体一侧；

17、耳板，固定在所述第一支撑板上端；

18、第二转轴，贯穿所述凸块和耳板；

19、主动锥齿轮，固定在所述第二转轴一端；

20、从动锥齿轮，与所述主动锥齿轮啮合；

21、第三转轴，贯穿所述从动锥齿轮中心并与从动锥齿轮固定连接；

22、第二电机，固定在所述第一支撑板上，并且第二电机的输出轴与所述第三转轴连接；

23、其中，翻转机构带动第一板体绕第一支撑板转动，第一板体转动带动激光测距装置翻转向下测量土壤侵蚀后形成沟壑的高度。

24、上述控制器还与数据接收模块、数据统计模块、数据分析模块连接；

25、所述数据接收模块与所述激光测距装置连接用于接收其测量的土壤侵蚀后形成沟壑宽度和高度数据；

26、所述数据统计模块与所述数据接收模块连接用于统计测量的多组沟壑宽度和高度数据；

27、所述数据分析模块与所述数据统计模块连接用于分析沟壑宽度的最大值和沟壑高度的最大值。

28、上述刮平机构包括：

29、左旋螺杆，其左端通过轴承与轴承座连接，轴承座固定在所述底座上；

30、右旋螺杆，左端与所述左旋螺杆右端连接，右端通过轴承与轴承座连接，轴承座固定在所述底座上；

31、第三电机，固定在所述底座上，第三电机的输出轴与所述左旋螺杆左端连接；

32、左旋螺母，与所述左旋螺杆螺纹连接，其侧面固定有一滑块，滑块与所述底座上固定的滑槽滑动连接；

33、右旋螺母，与所述右旋螺杆螺纹连接，其侧面也固定有一滑块，滑块也与底座上固定的滑槽滑动连接；

34、第一刮平板，固定在所述左旋螺母侧壁上；

35、第二刮平板，固定在所述右旋螺母侧壁上。

36、上述底座上表面固定有水平仪；所述第一刮平板上固定有一电动推杆；所述第二刮平板上固定有前后放置的两个电动推杆；所述电动推杆的尖端均固定有锥形件。

37、上述侵蚀土壤取样装置包括：

38、第二支撑板，固定在所述第一支撑板前端；

39、取样筒，其外侧设有外螺纹，外螺纹与所述第二支撑板上开设的螺纹孔螺纹连接；所述底座上与取样筒相对的位置开设有允许取样筒穿过的通孔；

40、活塞，位于所述取样筒内并与取样筒适配；

41、杆体，竖直固定在所述活塞上。

42、上述取样筒的下端为锯齿结构。

43、上述激光测距装置的数量为多个，多个激光测距装置并排固定在所述第二板体的侧面上。

44、本发明的有益效果：

45、1、本发明提供坡面土壤侵蚀状态采集装置，利用激光测距装置测量土壤侵蚀后形成沟壑的宽度和高度数据，得到土壤侵蚀后所形成沟壑的状态数据。在测量沟壑宽度时将第一板体绕第一支撑板转动，这时激光测距装置正对沟壑侧壁，当激光测距装置接触到侧壁后将测量的数据发送给控制器，将该采集装置放置到两侧根据两侧采集的数据能计算出沟壑的宽度。本发明中激光测距装置固定在第一板体上，第一板体在距离调节机构的带动下会间隔一段时间移动一段距离，能完成多组数据的测量，通过多组数据的测量进一步保证测量数据的准确性。

46、2、本发明为了进一步保证对沟壑高度的测量，在测量高度时利用翻转机构带动第一板体翻转，即带动激光测距装置向下翻转后，激光测距装置竖直向下发射激光，同时距离调节机构还能带动激光测距装置间隔一段时间移动一段距离，能完成多组高度数据的测量，通过多组数据的测量进一步保证测量数据的准确性。

47、3、本发明还设有刮平机构，刮平机构利用左旋螺杆和右旋螺杆带动第一刮平板和第二刮平板从两侧移动刮平地面。

48、4、本发明设有三个电动推杆，三点确定一个平面，利用三个电动推杆同时配合水平仪将底座固定在水平面上。

49、5、本发明设有侵蚀土壤取样装置，能取出侵蚀后的土样，在取土时转动取样筒向下运动钻入到土内取样，通过对侵蚀后的土壤取样能测量土壤内的含水量、有机质量等数值，进一步完善土壤侵蚀状态的数据。

技术特征：

1.坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，所述距离调节机构包括：

3.如权利要求2所述的坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，所述翻转机构包括：

4.如权利要求3所述的坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，所述控制器(6)还与数据接收模块、数据统计模块、数据分析模块连接；

5.如权利要求1所述的坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，所述刮平机构包括：

6.如权利要求5所述的坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，所述底座(1)上表面固定有水平仪(28)；所述第一刮平板(26)上固定有一电动推杆(29)；所述第二刮平板(27)上固定有前后放置的两个电动推杆(29)；所述电动推杆(29)的尖端均固定有锥形件。

7.如权利要求6所述的坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，所述侵蚀土壤取样装置包括：

8.如权利要求7所述的坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，所述取样筒(31)的下端为锯齿结构。

9.如权利要求1所述的坡面土壤侵蚀状态采集装置，其特征在于，所述激光测距装置(5)的数量为多个，多个激光测距装置(5)并排固定在所述第二板体(4)的侧面上。

技术总结
本发明提供坡面土壤侵蚀状态采集装置，包括底座，底座内固定有刮平机构，底座上固定有侵蚀土壤取样装置和侵蚀数据测量装置；侵蚀数据测量装置包括固定在底座上的第一支撑板，第一支撑板上端通过翻转机构与第一板体连接，第一板体相对第一支撑板左右翻转，第一板体内套设有第二板体，第二板体通过距离调节机构与第一板体连接，第二板体侧面上固定有激光测距装置，激光测距装置与控制器连接用于记录其测量的土壤侵蚀后形成沟壑的宽度和高度数据。本发明提供坡面土壤侵蚀状态采集装置，利用激光测距装置测量土壤侵蚀后形成沟壑的宽度和高度数据，得到土壤侵蚀后所形成沟壑的状态数据。

技术研发人员：朱文博,时振钦,朱连奇
受保护的技术使用者：河南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12