一种用于盐碱土壤的土质检测系统

技术领域

本发明涉及土质检测技术领域，尤其涉及一种用于盐碱土壤的土质检测系统。

背景技术

盐碱土壤形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂直方向的重新分配，从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来，而盐碱土壤是由多种因素引起的，对于农作物生产有着非常严重的影响，对于盐碱土壤需要通过排盐、洗盐等措施进行改良，并在改良后增施有机肥料，而在改良之前，首先要对盐碱土壤进行详细了解，才能确定排盐、洗盐的措施以及后续增施有机肥的种类和数量。

中国专利公开号：CN109601042A公开了一种改良盐碱地土质系统，属于循环再生领域。该系统可设置在盐碱地耕作的田坝上，可对盐碱地进行酸化处理，在一块盐碱地上，距地面以下至少两米处埋有一块优质加厚地膜，从地下的纵断面来看，地膜相对于地面为倾斜状态，当下雨后，雨水渗入土壤，雨水与部分盐碱混合，当渗入到地膜时，混合物可顺着地膜倾斜的角度进入酸化处理池，里面装有脱硫石膏，可对混合物进行处理，酸化处理池连接两个管道，一个管道连接地面上的喷洒装置，另一个连接到沼气池，酸化处理池连接有里装有水质检测器，当检测到处理不完全时，混合物进入沼气池进行二次处理，处理好的水可进入喷洒装置在地面上对作物进行喷洒，实现对水的循环利用以及对盐碱地的改良；由此可见，所述改良盐碱地土质系统存在未能对盐碱地的实际情况进行精准检测问题。

发明内容

为此，本发明提供一种用于盐碱土壤的土质检测系统，用以克服现有技术中未能对盐碱地的实际情况进行精准检测的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种用于盐碱土壤的土质检测系统，包括：

若干盐碱度分析装置，单个盐碱度分析装置包括承载机构、采集机构和检测机构，其中

承载机构，其由用以承载采集机构和检测机构的承载架组件和用以使所述盐碱度分析装置在盐碱土壤移动的滚轮组件构成；

采集机构，其设置在所述承载架组件上，该采集机构包括设置在承载架组件上的采集盐碱土壤的钻杆和用以驱动钻杆进行盐碱土壤采集的电机；

检测机构，其设置在所述承载架组件上，该检测机构包括储水箱、回水箱、以及设置在回水箱内用以检测抽回至回水箱内的水质的水质检测器；

其中，所述储水箱内设置有第一水泵，所述回水箱内设置有第二水泵，所述钻杆内部设置有第一水流通道和第二水流通道，且第一水流通道与储水箱连接，第二水流通道和回水箱连接；

控制中心，其与各所述盐碱度分析仪通信连接，该控制中心包括用以在回水箱内的水位达到回水量条件时获取检测机构检测的水质数据的数据获取模块，用以对所述数据获取模块获取的水质数据进行分析以确定土质盐碱程度指数的数据分析模块，以及用以控制所述采集机构进行钻进作业、控制检测机构的第一水泵在第一执行条件向所述钻杆内供水以及控制检测机构的第二水泵在第二执行条件从第二水流通道内抽水的控制执行模块。

进一步地，所述控制执行模块在第一执行条件控制所述检测机构的第一水泵向所述第一水流通道内注水，所述控制执行模块第二执行条件控制所述检测机构的第二水泵从所述第二水流通道内抽水，其中，第一执行条件为所述钻杆钻进至地面预设深度条件；第二执行条件为第一水流通道内的总注水量达到预设注水量条件。

进一步地，所述控制执行模块根据钻杆下降速度确定单位时间内的注水量,其中，所述控制执行模块设有所述钻杆下降速度小于等于第一预设下降速度的第一注水量、所述钻杆下降速度大于第一预设下降速度且小于等于第二预设下降速度的第二注水量以及所述钻杆下降速度大于第二预设下降速度的第三注水量，其中第一预设下降速度小于第二预设下降速度且第一注水量小于第二注水量小于第三注水量G3。

进一步地，所述数据获取模块在回水量达到回水量条件获取水质检测检测的水质数据，所述数据分析模块根据数据获取模块获取的所述水质数据确定盐碱土壤的土质盐碱程度指数P，设定

P＝(L×Lq+U×Uq+Y×Yq+T×Tq+D×Dq+R×Rq)×Sq

其中，L为水质数据中的氯含量，Lq为氯含量对土质盐碱度的影响权重，U为水质数据中硫酸盐含量，Uq为硫酸盐含量对土质盐碱度的影响权重，Y为水质数据中磷酸盐含量，Yq为磷酸盐含量对土质盐碱度的影响权重，T为水质数据中碳酸盐含量，Tq为碳酸盐含量对土质盐碱度的影响权重，D为水质数据的导电率，Dq为导电率对土质盐碱度的影响权重，R为水质数据中的pH值，Rq为pH值对土质盐碱度的影响权重，Sq为水对土质盐碱度的影响系数。

进一步地，所述数据分析模块根据水的pH值确定水对土质盐碱度的影响系数，其中，

若水的pH值处于第一pH值水平，所述数据分析模块确定所述影响系数为第一影响系数；

若水的pH值处于第二pH值水平，所述数据分析模块确定所述影响系数为第二影响系数；

若水的pH值处于第三pH值水平，所述数据分析模块确定所述影响系数为第三影响系数；

第一pH值水平满足水的pH值小于等于第一预设pH值，第二pH值水平满足水的pH值大于第一预设pH值且小于等于第二预设pH值，第三pH值水平满足水的pH值大于第二预设pH值。

进一步地，所述检测机构还包括设置在所述钻杆上的用以检测所述土壤湿度的湿度传感器，所述数据获取模块还用以实时获取所述土壤湿度，所述数据分析模块将该土壤湿度和土壤湿度标准进行比对，以确定是否对所述影响系数进行调整，

若土壤湿度小于等于土壤湿度标准，所述数据分析模块确定不调整所述影响系数；

若土壤湿度大于土壤湿度标准，所述数据分析模块确定调整所述影响系数。

进一步地，所述数据分析模块确定调整所述影响系数时，计算所述土壤湿度和土壤湿度标准的湿度差值，并根据该湿度差值确定对所述影响系数的调节系数，其中，

若所述湿度差值处于第一湿度差值水平，所述数据分析模块确定选取第一调节系数对所述影响系数进行调节；

若所述湿度差值处于第二湿度差值水平，所述数据分析模块确定选取第二调节系数对所述影响系数进行调节；

若所述湿度差值处于第三湿度差值水平，所述数据分析模块确定选取第三调节系数对所述影响系数进行调节；

第一湿度差值水平满足湿度差值小于等于第一湿度差值标准，第二湿度差值水平满足湿度差值大于第一湿度差值标准且小于等于第二湿度差值标准，第三湿度差值水平满足湿度差值大于第二湿度差值标准。

进一步地，所述数据获取模块还用以获取检测区域内若干所述盐碱度分析装置的盐碱程度指数，并计算各盐碱程度指数的差异值，所述数据分析模块将所述盐碱程度指数的差异值与差异值标准进行比对，

若所述差异值小于等于差异值标准，所述数据分析模块确定将各盐碱程度指数的平均值作为所述土质盐碱程度的表征；

若所述差异值大于差异值标准，所述数据分析模块确定计算各盐碱程度指数的平均值同时对该平均值进行调整。

进一步地，所述数据分析模块确定对所述平均值进行调整，则所述数据分析模块计算所述差异值和差异值标准的比值，所述数据分析模块根据该比值和预设比值的比对结果确定对所述平均值的调整方式，所述预设比值包括第一预设比值和第二预设比值，所述调整方式包括第一调整方式、第二调整方式和第三调整方式，其中，第一调整方式为选用第一补偿系数对所述平均值进行补偿，第二调整方式为选用第二补偿系数对所述平均值进行补偿，第三调整方式为选用第三补偿系数对所述平均值进行补偿，设定1＜第一补偿系数＜第二补偿系数＜第三补偿系数＜1.5。

进一步地，所述数据分析模块根据以下比对结果确定所述调整方式，

若所述比值处于第一比值水平，所述数据分析模块确定所述调整方式为第一调整方式；

若所述比值处于第二比值水平，所述数据分析模块确定所述调整方式为第二调整方式；

若所述比值处于第三比值水平，所述数据分析模块确定所述调整方式为第三调整方式；

第一比值水平满足所述比值小于等于第一预设比值，第二比值水平满足所述比值大于第一预设比值且小于等于第二预设比值，第三比值水平满足所述比值大于第二预设比值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过采集机构的钻杆在钻进采集过程中，向钻杆内注水，并通过将水回抽值回水箱内，通过在回水箱内设置水质检测器，从而更便捷地获得盐碱土壤的土质数据，并通过水质检测器检测的数据中对土质数据进行表征，为盐碱土壤的改良提供理论依据。

尤其，本发明通过检测的水质数据中氯含量、硫酸盐含量、磷酸盐含量、碳酸盐含量、导电率和pH值计算土质盐碱程度指数，从而保证了土质数据的准确性。

尤其，本发明通过设置若干与控制中心连接的盐碱度分析装置对被检测区域进行多点检测，并在各盐碱度分析装置分析各点位的土壤盐碱程度指数完成时，综合多个盐碱度分析装置的土壤盐碱程度指数作为整片区域的盐碱程度表征，提高了检测的精准性。

进一步地，本发明通过在钻杆下降过程中，根据钻杆的下降速度确定单位时间内向钻杆内注水的注水量，降低了注水对盐碱程度的影响，从而进一步提高了检测的精准性。

进一步地，本发明通过在控制中心的数据分析模块设置水对土质盐碱度的影响系数，并通过确定注入水pH值以确定该影响系数，进一步降低了注水对盐碱程度的影响，从而进一步提高了检测的精准性。

附图说明

图1为本发明实施例用于盐碱土壤的土质检测系统的结构框图；

图2为本发明实施例用以盐碱土壤的土质检测系统中盐碱度分析装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本设备主要用于在进行盐碱地的土壤改良前，通过该系统对盐碱地的盐碱程度进行表征，从而为盐碱土壤的改良提供理论依据，以使对盐碱土壤的改良效果更佳。

请参阅图1所示，图1为本发明实施例用于盐碱土壤的土质检测系统的结构框图；图2为本发明实施例用以盐碱土壤的土质检测系统中盐碱度分析装置的结构示意图。

本发明实施例用于盐碱土壤的土质检测系统，包括：

若干盐碱度分析装置，单个盐碱度分析装置包括承载机构1、采集机构2和检测机构3，其中

承载机构1，其由用以承载采集机构2和检测机构3的承载架组件11和用以使所述盐碱度分析装置在盐碱土壤移动的滚轮组件12构成；

采集机构2，其设置在所述承载架组件11上，该采集机构2包括设置在承载架组件11上的采集盐碱土壤的钻杆21和用以驱动钻杆进行盐碱土壤采集的电机22；

检测机构3，其设置在所述承载架组件11上，该检测机构3包括储水箱31、回水箱32、以及设置在回水箱32内用以检测抽回至回水箱内的水质的水质检测器33；

其中，所述储水箱内设置有第一水泵34，所述回水箱内设置有第二水泵35，所述钻杆内部设置有第一水流通道36和第二水流通道37，且第一水流通道36与储水箱31连接，第二水流通道37和回水箱32连接；

控制中心，其与各所述盐碱度分析装置通信连接，该控制中心包括用以获取检测机构检测的水质数据的数据获取模块，用以对所述数据获取模块获取的水质数据进行分析的数据分析模块，以及用以控制所述采集机构进行钻进作业且控制检测机构向所述钻杆内供水和控制检测机构从所述钻杆内抽水的控制执行模块。

具体而言，所述控制执行模块在第一执行条件控制所述检测机构的第一水泵向所述第一水流通道内注水，所述控制执行模块在第二执行条件控制所述检测机构的第二水泵从所述第二水流通道内抽水，其中，第一执行条件为所述钻杆钻进至地面预设深度条件；第二执行条件为第一水流通道内的总注水量达到预设注水量条件。

本发明实施例中，所述预设深度条件为10cm，所述预设注水量条件为5cm

具体而言，所述控制执行模块根据钻杆下降速度V确定单位时间内的注水量其中，所述控制执行模块设有第一预设下降速度V1、第二预设下降速度V2、第一注水量G1、第二注水量G2和第三注水量G3，设定V1＜V2且G1＜G2＜G3，

若V≤V1，所述控制执行模块确定单位时间内的注水量为G1；

若V1＜V≤V2，所述控制执行模块确定单位时间内的注水量为G2；

若V＞V2，所述控制执行模块确定单位时间内的注水量为G3。

本发明实施例中，第一预设下降速度V1的取值为3cm/s，第二预设下降速度V2的取值为5cm/s，注水量G1的取值为1cm

具体而言，所述数据获取模块在回水量达到回水量条件获取水质检测检测的水质数据，所述数据分析模块根据数据获取模块获取的所述水质数据确定盐碱土壤的土质盐碱程度指数P，设定

P＝(L×Lq+U×Uq+Y×Yq+T×Tq+D×Dq+R×Rq)×Sq

其中，L为水质数据中的氯含量，Lq为氯含量对土质盐碱度的影响权重，U为水质数据中硫酸盐含量，Uq为硫酸盐含量对土质盐碱度的影响权重，Y为水质数据中磷酸盐含量，Yq为磷酸盐含量对土质盐碱度的影响权重，T为水质数据中碳酸盐含量，Tq为碳酸盐含量对土质盐碱度的影响权重，D为水质数据的导电率，Dq为导电率对土质盐碱度的影响权重，R为水质数据中的pH值，Rq为pH值对土质盐碱度的影响权重，Sq为水对土质盐碱度的影响系数。

本发明实施例中，所述回水箱侧壁上还安装有用以检测回水箱内水位的位置传感器38，所述回水量条件为回水量达到回水箱容量的1/3处。

具体而言，所述数据分析模块根据水的pH值Rs和预设pH值的比对结果确定水对土质盐碱度的影响系数，其中，所述数据分析模块设有第一预设pH值Rs1、第二预设pH值Rs2、第一影响系数Sq1、第二影响系数Sq2和第三影响系数Sq3，设定Rs1＜Rs2且Sq1＞Sq2＞Sq3，

若Rs≤Rs1，所述数据分析模块确定所述影响系数为Sq1；

若Rs1＜Rs≤Rs2，所述数据分析模块确定所述影响系数为Sq2；

若Rs＞Rs2，所述数据分析模块确定所述影响系数为Sq3。

本发明实施例中，第一预设pH值Rs1的取值为7、第二预设pH值Rs2的取值为7.8、第一影响系数Sq1的取值为0.85、第二影响系数Sq2的取值为0.6和第三影响系数Sq3的取值为0.25。

具体而言，所述检测机构还包括设置在所述钻杆上的用以检测所述土壤湿度的湿度传感器39，所述数据获取模块还用以实时获取所述土壤湿度W，所述数据分析模块将该土壤湿度W和土壤湿度标准Wb进行比对，以确定是否对所述影响系数进行调整，

若W≤Wb，所述数据分析模块确定不调整所述影响系数；

若W＞Wb，所述数据分析模块确定调整所述影响系数。

本发明实施例中，土壤湿度标准Wb的取值为50％。

具体而言，所述数据分析模块确定调整所述影响系数时，计算所述土壤湿度W和土壤湿度标准Wb的湿度差值ΔW，设定ΔW＝W-Wb，并根据该湿度差值和湿度差值标准的比对结果确定对所述影响系数的调节系数，

其中，所述数据分析模块设有第一湿度差值标准ΔW1、第二湿度差值标准ΔW2、第一调节系数K1、第二调节系数K2和第三调节系数K3，设定ΔW1＜ΔW2且0.8＜K3＜K2＜K1＜1，

若ΔW≤ΔW1，所述数据分析模块确定选取K1对所述影响系数进行调节；

若ΔW1＜ΔW≤ΔW2，所述数据分析模块确定选取K2对所述影响系数进行调节；

若ΔW＞ΔW2，所述数据分析模块确定选取K3对所述影响系数进行调节；

若所述数据分析模块选取Ki对所述影响系数进行调节，则所述数据分析模块将调节后的影响系数设置为Sq4，设定Sq4＝Sqn×Ki，其中Sqn为水的pH值对应的影响系数，n＝1，2，3，Ki为调节系数，i＝1，2，3。

本发明实施例中，第一湿度差值标准ΔW1的取值为10％、第二湿度差值标准ΔW2的取值为25％、第一调节系数K1的取值为0.85、第二调节系数K2取值为0.9和第三调节系数K3取值为0.95。

具体而言，所述数据获取模块还用以获取检测区域内若干所述盐碱度分析装置的盐碱程度指数，并计算各盐碱程度指数的差异值C，所述数据分析模块将所述盐碱程度指数的差异值C与差异值标准Cb进行比对，

若C≤Cb，所述数据分析模块确定将各盐碱程度指数的平均值作为所述土质盐碱程度的表征；

若C＞Cb，所述数据分析模块确定计算各盐碱程度指数的平均值同时对该平均值进行调整。

本发明实施例中，差异值标准Cb的取值为10。

具体而言，所述数据分析模块确定对所述平均值进行调整，则所述数据分析模块计算所述差异值C和差异值标准Cb的比值B，设定B＝Cb/C，所述数据分析模块根据该比值B和预设比值的比对结果确定对所述平均值的调整方式，所述预设比值包括第一预设比值B1和第二预设比值B2，所述调整方式包括第一调整方式、第二调整方式和第三调整方式，其中，第一调整方式为选用第一补偿系数f1对所述平均值进行补偿，第二调整方式为选用第二补偿系数f2对所述平均值进行补偿，第三调整方式为选用第三补偿系数f3对所述平均值进行补偿，设定1＜第一补偿系数＜第二补偿系数＜第三补偿系数＜1.5。

具体而言，所述数据分析模块根据以下比对结果确定所述调整方式，

若B≤B1，所述数据分析模块确定所述调整方式为第一调整方式；

若B1＜B≤B2，所述数据分析模块确定所述调整方式为第二调整方式；

若B＞B2，所述数据分析模块确定所述调整方式为第三调整方式；

所述数据分析模块将调整后的平均值作为所述土质盐碱程度的表征并将表征值设置为Pa，设定Pa＝Pv×fj，其中Pv为调整前的土质盐碱程度指数，fj为第i补偿系数，设定i＝1，2，3。

本发明实施例中，第一预设比值B1的取值为0.3，第二预设比值B2的取值为0.55，第一补偿系数f1的取值为1.2，第二补偿系数f2的取值为1.35，第三补偿系数f3的取值为1.45。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。