一种具有土壤检测功能的智能犁具

本发明涉及土壤养分检测，尤其涉及一种具有土壤检测功能的智能犁具。

背景技术：

1、土壤养分研究在合理利用土壤，高效发展农业方面发挥着积极作用，土壤养分的测量和控制对农产品的合理施肥尤为重要。

2、近红外（nir）光谱区域（780～2500nm）是发现最早的非可见光谱区域，土壤的近红外光谱检测是一种广泛应用于土壤养分研究的快速、无损分析技术，它可以在不破坏土壤的情况下，对土壤的养分进行分析，获取数据量大，精度高而且可靠性强，在土壤分析工作之中取得了良好的效果。

3、目前，土壤的近红外光谱检测还是采取室内分析方法，室内近红外光谱检测所需的样品采集、运输、制备等过程，需要有大量人力、物力的投入，工作难度较大，成本较高。

技术实现思路

1、本发明提供一种具有土壤检测功能的智能犁具，用以解决现有的犁具结构简单、功能单一，难以实时在线完成土壤养分检测的问题。

2、本发明提供一种具有土壤检测功能的智能犁具，包括：犁头以及设于所述犁头上的土壤采集组件、光谱检测组件、定位模块和控制模块；

3、所述犁头配置有透明窗口，至少部分所述土壤采集组件和至少部分所述光谱检测组件分设于所述透明窗口的两侧；所述光谱检测组件、所述定位模块分别与所述控制模块连接；

4、所述土壤采集组件用于在所述犁头行进的过程中进行土壤样本的连续采集，所述光谱检测组件用于获取每次采集的所述土壤样本的红外光谱数据；所述定位模块用于获取所述犁头当前的位置信息；

5、所述控制模块用于根据所述红外光谱数据，获取与所述土壤样本对应的土壤养分含量，以及将每次采集的所述土壤样本的土壤养分含量和所述犁头当前的位置信息绑定，获取所述犁头所在的耕地环境的土壤养分分布图。

6、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述土壤采集组件包括标定板、铲土器和驱动组件；所述驱动组件分别与所述标定板和所述铲土器连接，所述标定板和所述铲土器并排设置于所述透明窗口的一侧；

7、所述驱动组件用于驱动所述标定板在第一位置和第二位置之间往复运动，以及驱动所述铲土器在第三位置和第四位置之间往复运动，所述标定板和所述铲土器的运动方向相反；

8、所述第一位置和所述第三位置相临近，并靠近所述透明窗口的第一端，所述第二位置和所述第四位置相临近，并靠近所述透明窗口的第二端；

9、在所述标定板处于第一位置的情形下，所述铲土器处于第四位置，所述标定板对所述透明窗口进行遮挡，所述铲土器和地面分离，所述控制模块控制所述光谱检测组件采集所述标定板的白背景光谱数据；

10、在所述标定板处于第二位置的情形下，所述铲土器处于第三位置，所述标定板不再对所述透明窗口进行遮挡，所述铲土器和地面接触，以实现对土壤样本的采集，所述控制模块控制所述光谱检测组件采集所述土壤样本的红外光谱数据；

11、其中，所述控制模块根据所述土壤样本的红外光谱数据和所述标定板的白背景光谱数据，获取与所述土壤样本对应的土壤养分含量。

12、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述驱动组件包括滚轮、凸轮、拐臂和复位弹簧；

13、所述滚轮、所述凸轮和所述拐臂分别可转动地设于所述犁头上的不同位置；

14、所述滚轮能够在所述犁头行进的过程中沿地面滚动，所述滚轮沿周向设有多个拨动头，所述滚轮通过所述拨动头驱动所述凸轮相对于所述犁头沿第一旋向摆动；

15、所述凸轮上的第一连接点通过所述复位弹簧和所述犁头连接，所述复位弹簧用于驱动所述凸轮相对于所述犁头沿第二旋向摆动；

16、所述凸轮上的第二连接点和所述拐臂联动连接，所述拐臂的第一端和所述铲土器联动连接，所述拐臂的第二端和所述标定板联动连接。

17、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述驱动组件还包括第一联动杆、第二联动杆和第三联动杆；

18、所述凸轮上的第二连接点和所述第一联动杆的一端转动连接，所述第一联动杆的另一端和所述拐臂转动连接；所述拐臂的第一端和所述第二联动杆的一端转动连接，所述第二联动杆的另一端和所述铲土器转动连接；所述拐臂的第二端和所述第三联动杆的一端转动连接，所述第三联动杆的另一端和所述标定板转动连接。

19、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述凸轮上设有触发件，所述触发件设置的位置位于所述凸轮的旋转轴线上；

20、所述触发件的一侧设置有触控开关，所述触控开关和所述控制模块电性连接；

21、在所述凸轮沿第一旋向摆动预设角度的情形下，所述触发件和所述触控开关分离，以向所述控制模块反馈第一触发信号；

22、在所述凸轮沿第二旋向摆动预设角度的情形下，所述触发件和所述触控开关相靠近，以向所述控制模块反馈第二触发信号；

23、所述控制模块根据所述第一触发信号和所述第二触发信号分别控制所述光谱检测组件进行光谱采集作业。

24、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述犁头配置有导向座；

25、所述导向座上设有第一引导部和第二引导部，所述第一引导部和所述第二引导部彼此间隔，所述第一引导部的延伸方向和所述第二引导部的延伸方向平行；

26、所述标定板可移动地设于所述第一引导部，所述铲土器可移动地设于所述第二引导部。

27、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述标定板上设有清扫件；

28、在所述标定板移动的过程中，所述清扫件用于对所述透明窗口的表面进行清洁。

29、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述光谱检测组件包括光源和光谱传感器，所述光源和所述光谱传感器分别与所述控制模块连接；

30、所述光源的出光端和所述光谱传感器的检测端朝向所述透明窗口的第一侧面，所述土壤采集组件用于控制采集的土壤样本堆积至与所述透明窗口的第二侧面相对的位置。

31、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述光源配置有出光探头，所述光谱传感器配置有光谱接收探头；所述出光探头和所述光谱接收探头分别伸向所述透明窗口；

32、所述出光探头的光轴和所述光谱接收探头的光轴垂直设置，所述出光探头的光轴和所述光谱接收探头的光轴分别与所述透明窗口的第一侧面呈45°夹角。

33、根据本发明提供的一种具有土壤检测功能的智能犁具，所述智能犁具还包括：无线传输模块；所述无线传输模块和所述控制模块连接；

34、和/或，所述智能犁具还包括：电源与数据接口模块，所述电源与数据接口模块和所述控制模块连接。

35、本发明提供的具有土壤检测功能的智能犁具，通过设置土壤采集组件、光谱检测组件、定位模块和控制模块，可以在犁头行进的过程中，使用土壤采集组件连续的采集土壤样本，并使用光谱检测组件获取所采集的土壤样本的红外光谱数据，基于光谱检测得到的特征光谱强度信息，计算土壤样本中的土壤养分含量，与此同时，还能够通过定位模块获取犁头当前的位置信息，将犁头当前的位置信息与当前采集的土壤样本的土壤养分含量相结合，以构建犁头所在耕地环境的土壤养分分布图。

36、由上可知，本发明的具有土壤检测功能的智能犁具，不仅检测速度快，在耕地期间就能够实时在线连续的获取土壤样本的土壤养分含量，而且还可以构建犁头所在耕地环境的土壤养分分布图。