一种土壤墒情采集检测设备

技术领域

本发明属于土壤墒情技术领域，特别是指一种土壤墒情采集检测设备。

背景技术

土壤环境监测是指通过对影响土壤环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量及其变化趋势，我们通常所说的土壤监测是指土壤环境监测，其一般包括布点采样、样品制备、分析方法、结果表征、资料统计和质量评价等技术内容，土壤墒情指的是土壤的干湿程度，即土壤的实际含水量，土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情(土壤湿度)的长时间连续监测。

为了方便检测种植土壤的墒情，会在土地一个区域建立固定的墒情检测器，该墒情检测器像灯杆一样立在土地上，然后将检测头通过导线连接并安装在土壤中进行实时监测，这种方式的墒情检测较为准确，但是范围小，只能检测检测器周围的土壤。

又或者便携式的墒情检测器，例如最为常见的电阻式墒情检测器，在使用时手持检测头插入底面即可直接读出数据，但是这种检测器虽然携带方便，但是不能检测一定深度的土壤墒情。基于上述问题，所以我们提出一种土壤墒情采集检测设备。

发明内容

针对现有墒情测量无法掘土的不足，本发明提供了一种土壤墒情采集检测设备，具备快速移动和快速检测的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：设计一种土壤墒情采集检测设备，包括安装台，安装台的顶部安装有钻孔电机，钻孔电机的转轴垂直向下设置，且转轴从安装台贯穿并伸至其下方，在所述转轴的下方同轴连接有转动轴，转动轴顶部转动连接在支撑套中，支撑套和安装台之间固定；

在所述转动轴的底部同轴连接有柱形座，在柱形座和转动轴上连接有螺旋叶片，柱形座和转动轴均为空心结构；

还包括一个土壤墒情采集器，土壤墒情采集器包括土壤墒情显示器和至少两个柱形电极，柱形电极安装在柱形座的底部，两个所述柱形电极连接的电极导线从柱形座内部伸至转动轴顶部，电极导线从转动轴顶部侧面贯穿而出并和通电滑环相连，通电滑环和转动轴同轴设置位于保护外壳内，保护外壳和支撑套底部可拆卸连接，通电滑环的另外两个接口通过导线和土壤墒情显示器相连。

优选地是，土壤墒情显示器安装在所述安装台的一侧边上，并且所述安装台垂直安装在安装板的侧面上；在安装板的另一侧面对称设有两根导向支撑轴，导向支撑轴和转动轴平行，在安装板的四角均安装有导向套，导向支撑轴滑动置于导向套内，使得安装板能够沿着导向支撑轴上下移动；

两根导向支撑轴的顶部通过连接座相连，在连接座的顶部安装有U型把手，两根导向支撑轴的底部和安装箱的顶部相连，在所述安装箱内安装有一个调节电机，调节电机的输出轴和导向支撑轴平行，且输出轴上同轴连接有传送丝杠，传送丝杠的两端贯穿并通过轴承固定在所述安装箱、连接座上；

所述传送丝杠上贯穿设有一个固定座，传送丝杠上的丝母固定在所述固定座顶部，固定座的一端和安装板的侧面连接，使得安装板能够在传动丝杠的带动下实现上下往复运动；

在所述安装箱的底部水平安装有一根支撑轴，支撑轴的两端伸至所述安装箱外侧，在支撑轴的两端均转动安装有行走轮，在安装箱的两侧底部均安装有支撑座，支撑座底部和支撑轴顶部相互固定，在每个支撑座顶部均安装有电池箱，电池箱侧面和安装箱侧面之间相互相连，在每个电池箱内均安装有充电电池组，充电电池组的充电接口安装在电池箱的侧面上；

安装板靠近钻孔电机的一侧面上安装有主板保护外壳，主板保护外壳内安装有控制主板，控制主板和土壤墒情显示器基于信号线相连，充电电池组和控制主板、土壤墒情显示器、钻孔电机之间分别通过输电线相连；

安装板远离主板保护外壳的一端安装有C型结构的握把，以及在握把附近的安装板表面安装有控制按键组，控制按键组和控制主板之间通过信号线相连。

优选地是，支撑轴的两端均垂直连接有条形支撑板，条形支撑板位于安装台下方，且条形支撑板底部向下弯曲呈弧形结构，两块条形支撑板的底部通过条形板相连；其中，条形板和行走轮共同支撑在地面上，此时转动轴和导向支撑轴均垂直向下。

优选地是，支撑轴远离转动轴的一侧连接有方便踩踏的踏板。

优选地是，行走轮包括电动轮毂，电动轮毂安装在支撑轴末端上，电动轮毂外侧设有轮胎，电动轮毂和充电电池组之间通过导线相连，该导线上安装有控制行走轮行走的开关，开关安装在U型把手上。

优选地是，柱形座的底部开设有安装腔，该安装腔的大小超过柱形座底部面积的一半，在该安装腔内容纳有一个安装座，安装座安装在安装腔内后，使得柱形座底部形成完整的柱形结构；

在所述安装座的底部边缘开设有环形槽，在环形槽的两端连接有连接块，连接块和环形槽内壁之间固定相连，所述环形槽的底部、以及连接块分别和安装腔内壁之间通过螺栓紧固连接；

在所述安装座的顶部开设有安装口，柱形电极的底部为半球形结构，在柱形电极的底部同轴连接有限位环形座，柱形电极从安装座底部贯穿伸进安装口内，此时限位环形座和安装座接触限位，使得柱形电极底部的半球漏在安装座的下方；

在所述安装口内的柱形电极上连接有至少一个紧固螺母，电极导线分别焊接在柱形电极顶部。

优选地是，所述安装口内通过树脂填充密封，在安装口的侧面上开设有卡槽，在安装座靠近卡槽的一侧上安装有与卡槽对应的卡块；

在所述安装口底部远离卡槽的一侧边上设有限位凸起，在安装座远离卡块的底部开设有位置和限位凸起对应的限位孔；其中，限位凸起置于限位孔内，卡块置于卡槽中；

在所述柱形电极外侧设有柱形密封套，柱形密封套靠近限位环形座的一端为阶梯设置，限位环形座和柱形密封套紧贴，且柱形密封套和柱形电极共同设置在安装座内，且在紧固螺母底部设有密封垫，密封垫和柱形密封套端部接触。

优选地是，所述螺旋叶片的底部末端伸至柱形座下方，并且螺旋叶片的底部外露部分通过加强块连接在柱形座底部，在螺旋叶片的底部边缘设有刀口。

优选地是，两根导向支撑轴表面设有刻度线。

与现有技术相比，本发明在使用时，操作人员可以通过控制开关来实现对行走轮通断，不用人为拉动，省事省力，当达到一个采集区域后，将装置放平在地面上，此时人工脚踩在条形板上，然后双手扶在握把上，然后操作对应的按键来控制转动轴下降高度，让螺旋叶片旋转至地面图层下方，检测的深度根据实际情况而定。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明正面的立体结构示意图。

图2为本发明反面的立体结构示意图。

图3为本发明在拖行或者推行的结构示意图。

图4为本发明的转动轴结构示意图。

图5为本发明的转动轴底部结构示意图。

图6为本发明的安装座结构示意图。

图7为本发明的柱形电极结构示意图。

图8为本发明的通电滑环和转动轴连接结构示意图。

图9为本发明的主视图。

图10为本发明的柱形电极掘进时的示意图。

图中：1、导向支撑轴；2、导向套；3、土壤墒情显示器；4、安装板；5、传送丝杠；6、U型把手；7、连接座；8、钻孔电机；9、控制按键组；10、握把；11、安装台；12、支撑套；13、保护外壳；14、螺旋叶片；15、输电线；16、安装箱；17、充电接口；18、电池箱；19、行走轮；20、支撑轴；21、支撑座；22、柱形座；23、条形板；24、条形支撑板；25、固定座；26、调节电机；27、踏板；28、转动轴；29、刀口；30、安装腔；31、卡块；32、柱形电极；33、安装座；34、限位孔；35、安装口；36、环形槽；37、限位环形座；38、连接块；39、限位凸起；40、卡槽；41、加强块；42、电极导线；43、密封垫；44、柱形密封套；45、紧固螺母；46、通电滑环；47、主板保护外壳；48、开关、伸缩套49。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：一种土壤墒情采集检测设备，包括安装台11，如图1所示，安装台11为板状结构，安装台11的顶部安装有钻孔电机8，钻孔电机8的转轴垂直向下设置，且转轴从安装台11贯穿并伸至其下方，在所述转轴的下方同轴连接有转动轴28，转动轴28顶部转动连接在支撑套12中，支撑套12和安装台11之间固定，转动轴28和支撑套12之间通过轴承固定连接，使得支撑套12得到支撑；

在所述转动轴28的底部同轴连接有柱形座22，柱形座22和转动轴28阶梯设置，在柱形座22和转动轴28上连接有螺旋叶片14，柱形座22和转动轴28均为空心结构，即柱形座22和转动轴28的中心处开设有同心孔（如图3和图4所示）；

本发明还包括一个土壤墒情采集器（土壤墒情采集器为插针电阻式水分检测器），土壤墒情采集器包括土壤墒情显示器3和至少两个柱形电极32，柱形电极32安装在柱形座22的底部，两个所述柱形电极32连接的电极导线42从柱形座22内部伸至转动轴28顶部，电极导线42从转动轴28顶部侧面贯穿而出并和通电滑环46相连，通电滑环和转动轴28同轴设置位于保护外壳13内，保护外壳13和支撑套12底部可拆卸连接，通电滑环46的另外两个接口通过导线和土壤墒情显示器3相连。

如图8所以，需要说明的是，通电滑环46在实际结构中分为连接在转动轴（转动轴28）上的转子（如图8中箭头A所指），以及和转子滑动接触的定子（如图8中箭头B所指），该定子同轴固定在保护外壳13中，保护外壳13顶部和支撑套12之间通过螺钉紧固。

如图1所示，土壤墒情显示器3安装在所述安装台11的一侧边上，并且所述安装台11垂直安装在安装板4的侧面上；在安装板4的另一侧面对称设有两根导向支撑轴1，导向支撑轴1和转动轴28平行，在安装板4的四角均安装有导向套2，导向支撑轴1滑动置于导向套2内，使得安装板4能够沿着导向支撑轴1上下移动，为了减少沿着和导向支撑轴1的摩擦力，在实际的运用过程中，导向支撑轴1和导向套2之间通过直线轴承相连，并且在导向套2的两端安装有密封圈，可在滑动的过程中刮去导向支撑轴1上的杂物；

如图2所示，两根导向支撑轴1的顶部通过连接座7相连，在连接座7的顶部安装有U型把手6，两根导向支撑轴1的底部和安装箱16的顶部相连，在所述安装箱16内安装有一个调节电机26，调节电机26的输出轴和导向支撑轴1平行，且输出轴上同轴连接有传送丝杠5，传送丝杠5的两端贯穿并通过轴承固定在所述安装箱16、连接座7上；

所述传送丝杠5上贯穿设有一个固定座25，传送丝杠5上的丝母（图中未标号）固定在所述固定座25顶部，固定座25的一端和安装板4的侧面连接，即固定座25和安装板4连接成一体结构，这样就能使得安装板4能够在传动丝杠的带动下实现上下往复运动；

如图2所示，在所述安装箱16的底部水平安装有一根支撑轴20，支撑轴20的两端伸至所述安装箱16外侧，在支撑轴20的两端均转动安装有行走轮19，其中，需要说明的是，行走轮19包括电动轮毂，电动轮毂安装在支撑轴20末端上，电动轮毂外侧设有轮胎，电动轮毂和充电电池组之间通过导线相连，该导线上安装有控制行走轮19行走的开关48，开关48安装在U型把手6上，实际运用过程中，导向支撑轴1为空心结构，导线排布在导向支撑轴1内防止和外界事物发生触碰；

如图1和图2所示，在安装箱16的两侧底部均安装有支撑座21，支撑座21底部和支撑轴20顶部相互固定，在每个支撑座21顶部均安装有电池箱18，电池箱18侧面和安装箱16侧面之间相互相连，在每个电池箱18内均安装有充电电池组（图中为画出），充电电池组的充电接口17安装在电池箱18的侧面上；如图3所示，当需要拉动或者推动该采集装置时，操作人员可以通过控制开关48来实现对行走轮19通断，而且开关48优选转动调速开关，方便操作人员对行走轮19的行驶速度进行控制；使得整个装置只需控制开关即可自动行走，不用人为拉动；

在此需要说明的是，根据实际情况两个电池箱18内的充电结构通过导线并联在充电接口17上，所以只需要通过一个充电器即可对两组电池进行充电，在实际运用过程中，可更具具体情况两个电池箱18中，一个为测量土壤进行供电，另一个专门为行走轮19进行供电，或者电池箱18同时为行走轮19和测量土壤同时供电；

安装板4靠近钻孔电机8的一侧面上安装有主板保护外壳47，主板保护外壳47内安装有控制主板（图中未画出），控制主板为单片机控制主板或者为芯片智能控制主板均可，控制主板和土壤墒情显示器3基于信号线相连，充电电池组和控制主板、土壤墒情显示器3、钻孔电机8之间分别通过输电线15相连；同时，控制主板具备发射无线信号的功能，可以将数据向外界进行发射，由控制室进行接收；

如图1所示，安装板4远离主板保护外壳47的一端安装有C型结构的握把10，以及在握把10附近的安装板4表面安装有控制按键组9，控制按键组9和控制主板之间通过信号线相连，控制按键组9包括控制土壤墒情采集器采集土壤水分信息的按键、控制调节电机26转动的按键、控制钻孔电机8转动的按键等。

如图1所示，支撑轴20的两端均垂直连接有条形支撑板24，条形支撑板24位于安装台11下方，且条形支撑板24底部向下弯曲呈弧形结构，两块条形支撑板24的底部通过条形板23相连；其中，条形板23和行走轮19共同支撑在地面上，此时转动轴28和导向支撑轴1均垂直向下。

如图1所示，具体的，本发明在使用时，操作人员可像图3中拉动整个装置行走，所设置的行走轮能够提供动力，省事省力，当达到一个采集区域后，将装置放平在地面上，此时人工脚踩在条形板23上，然后双手扶在握把10上，然后操作对应的按键来控制转动轴28下降高度，让螺旋叶片14旋转至地面下方。

需要说明的是，行走轮的行驶速度不会超过人的行走速度，这样能够避免行走轮速度快导致难以控制。

如图2所示，支撑轴20远离转动轴28的一侧连接有方便踩踏的踏板27，所设置的踏板27方便操作人员单脚踩踏，将整个装置倾斜移动。

如图4和图5所示，柱形座22的底部开设有安装腔30，该安装腔30的大小超过柱形座22底部面积的一半，在该安装腔30内容纳有一个安装座33，安装座33安装在安装腔30内后，使得柱形座22底部形成完整的柱形结构，这样不破坏柱形座22的形状；

如图5所示，在所述安装座33的底部边缘开设有环形槽36，在环形槽36的两端连接有连接块38，连接块38和环形槽36内壁之间固定相连，所述环形槽36的底部、以及连接块38分别和安装腔30内壁之间通过螺栓紧固连接，让安装座33和柱形座22底部之间连接成整体结构，安装座33和柱形座22之间无缝拼接；

在所述安装座33的顶部开设有安装口35，柱形电极32的底部为半球形结构，在柱形电极32的底部同轴连接有限位环形座37，柱形电极32从安装座33底部贯穿伸进安装口35内，如图5所示，此时限位环形座37和安装座33接触限位，使得柱形电极32底部的半球漏在安装座33的下方；

在所述安装口35内的柱形电极32上连接有至少一个紧固螺母45，电极导线42分别焊接在柱形电极32顶部，如图5所示，这样在所述安装座33底部形成半球形的凸起，使得柱形座22转动时，柱形电极32底部和泥土之间阻力不大，而且泥土从柱形电极32底部表面流过的速度也增加，随着螺旋叶片向下逐步递进，让柱形电极32始终和最底部的泥土接触，这样柱形电极32测量的数据准确无误。

如图10所示，在螺旋叶片14逐渐向下掘进的过程中，柱形电极32下降的方向如图10中箭头A所指方向，由于柱形电极32底部的泥土被挤压，所以柱形电极32下方的泥土会沿着图10中箭头B的方向离开电极底部，所以柱形电极32在下行的过程中会将其周围的泥土挤开，让柱形电极32接触的始终是新的泥土，所以当柱形电极32停在某一深度时，柱形电极32所接触的泥土就是所检测的土壤墒情情况。

其中，两根导向支撑轴1表面设有刻度线（图中未画出），可通过参照导向套2沿着导向支撑轴1下降的深度来判定柱形电极32底部伸入地面有多深。

为了让外界水分对柱形电极32干扰降至最低，在所述安装口35内通过树脂填充密封，让柱形电极32的接线处完全密封，在安装口35的侧面上开设有卡槽40，在安装座33靠近卡槽40的一侧上安装有与卡槽40对应的卡块31；

在所述安装口35底部远离卡槽40的一侧边上设有限位凸起39，在安装座33远离卡块31的底部开设有位置和限位凸起39对应的限位孔34；其中，限位凸起39置于限位孔34内，卡块31置于卡槽40中，当安装座33受到转动力作用时，所设置的限位凸起39和卡块31能够将安装座33稳定固定；

为了让外界水分对柱形电极32干扰降至最低，在所述柱形电极32外侧设有柱形密封套44，柱形密封套44靠近限位环形座37的一端为阶梯设置（如图7所示），限位环形座37和柱形密封套44紧贴，且柱形密封套44和柱形电极32共同设置在安装座33内，且在紧固螺母45底部设有密封垫43，密封垫43和柱形密封套44端部接触，这样柱形电极32和安装座33之间完全被隔开，使得柱形电极32能够单独工作。

如图5所示，所述螺旋叶片14的底部末端伸至柱形座22下方，并且螺旋叶片14的底部外露部分通过加强块41连接在柱形座22底部，在螺旋叶片14的底部边缘设有刀口29，如图5所示，螺旋叶片14的伸出部分能够快速将其底部的泥土铲起，使得螺旋叶片14掘进速度加快。

如图9所示，为了避免传送丝杠5内部进入杂物，可在传送丝杠的两端套上伸缩套49，伸缩套49的两端连接在固定座25、连接座7和安装箱16上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。