CN106405126B - 面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置 - Google Patents

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Abstract

面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，涉及一种自动土样采集装置。是为了解决现有的测土配方施肥过程中存在土样采集费时费力的问题。本发明采用了动力学原理自动取土的方式，配合深松过程中深松铲的上下运动和农机的前进运动即可提供采土所需的动力，无需加装动力装置，易于操作和实现。通过控制电磁铁来实现样本盒的移动，从而实现不同地点土壤的分离保存，实现多个样本分别采样和分别保存。利用GPS定位信息可以记录每一个采样点的经纬度坐标，对每一块样土实现精确定位。本发明适用于测土配方变量施肥应用的自动土样采集场合。

Description

面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置
技术领域
本发明涉及一种自动土样采集装置。
背景技术
测土配方施肥可以提高产量，但是受限于样本范围精度，无法做到实时，高效，精确。想要提高样本范围精度，提高样本的代表性，就需要提高样本数量。传统的土壤采样方法费时费力，样本深浅不一，采集点分布不合理且难以提高样本量。
土样采集自动化可以有效改变传统土壤采样方法的缺点，提高采样效率，基于此也可以提高采样频率，样本的精确度也可以得到提高。结合GPS定位系统，自动记录采样点的地理位置信息，省时省力。传统的土样采集方法受限于基层技术人员人手不足，取土人员素质不均衡，难以取得大量高质量的土壤样本，而且对人力资源消耗很大，费时费力。土样采集的自动化可以有效减少所需人力，提高采样效率，减少采样成本，提高样本数量和质量，不再受限于采样者的采样水平。为了实现土样采集的自动化，需兼顾实用、高效、便捷的原则。采样装置应便于操控，控制成本，易维护。
发明内容
本发明是为了解决现有的测土配方施肥过程中存在土样采集费时费力的问题，从而提供一种面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置。
面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，包括两个引导轮1、采样槽2、样本箱3、样本盒、电磁铁5、铁板6和两个盒盖4；
所述样本箱3为两端开口的长方体，且倾斜设置，两个盒盖用于将样本箱3的两端封闭；
所述样本箱3相对两个侧面上对应开有两个土壤出入口；样本盒设置在样本箱3中，且能够在样本箱3中滑动；
样本盒包括顶板、底板和N个隔板，N为正整数；所述N个隔板等间隔平行固定在顶板和底板之间，所述N个隔板同时与顶板和底板垂直，且将样本盒分隔成N-1个采样单元；
采样槽2的顶端与样本箱3上的一个土壤出入口轴承式连通；
两个引导轮1对称设置在采样槽2上，且靠近采样槽2的底端；
样本箱3上开有插槽，该插槽与和采样槽2连通的土壤出入口相隔一个采样单元的距离，铁板6插入插槽中，靠近样本箱3外侧的铁板6上设置有弹簧，电磁铁5控制弹簧伸长或收缩，进而带动铁板6弹出或收回，所述铁板6在弹出后，通过阻挡样本盒上的隔板而限制样本盒滑动。
还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块与电磁铁连接，当电磁铁通电时，GPS定位模块记录一点该点的经纬度坐标信息。
本发明提供了一种面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，本发明基于动力学原理，采用自动取土的方式，无需提供独立的动力源，通过结合深松整地作业，利用GPS获取采样点地理坐标，降低了对操作人员的作业负担，降低了设备复杂度，有效降低了设备成本，而且实现了农机机具的多功能整合，提高了作业效率。
本设计操作简单，功耗低，不要求专业的技术人员操作，自动化程度高，有效解决了目前测土配方时土样采集的诸多局限。
附图说明
图1是本发明所述面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置的结构示意图；
图2是样本盒的结构示意图；
图3是电磁铁开关的原理示意图；
图4是本发明的装置安装在深松拖拉机上的结构示意图；
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图4说明本具体实施方式，面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，其特征是：包括两个引导轮1、采样槽2、样本箱3、样本盒、电磁铁5、铁板6和两个盒盖4；
所述样本箱3为两端开口的长方体，且倾斜设置，两个盒盖用于将样本箱3的两端封闭；
所述样本箱3相对两个侧面上对应开有两个土壤出入口；样本盒设置在样本箱3中，且能够在样本箱3中滑动；
样本盒包括顶板、底板和N个隔板，N为正整数；所述N个隔板等间隔平行固定在顶板和底板之间，所述N个隔板同时与顶板和底板垂直，且将样本盒分隔成N-1个采样单元；
采样槽2的顶端与样本箱3上的一个土壤出入口轴承式连通；
两个引导轮1对称设置在采样槽2上，且靠近采样槽2的底端；
样本箱3上开有插槽，该插槽与和采样槽2连通的土壤出入口相隔一个采样单元的距离”，铁板6插入插槽中，靠近样本箱3外侧的铁板6上设置有弹簧，电磁铁5控制弹簧伸长或收缩，进而带动铁板6弹出或收回，所述铁板6在弹出后，通过阻挡样本盒上的隔板而限制样本盒滑动。
本发明的装置安装在深松拖拉机上的结构如图4所示；
如图4所示将采样装置通过支架安置在深松铲上，在深松铲下降进入整地作业时，采样装置也随之下降进入采样作业。首先，下垂的采样槽在引导轮的作用下展开，深松后的土壤会随着采样槽向上运动，进入采样箱内。采样箱内的样本盒会收集到这些土样，而且多余的土样会从样本箱后部流出。当到达采样点后，通过控制电磁铁通电使样本盒下滑，样本空间更换，这样该点附近的土壤样本就会保存在样本箱内，并且该点处GPS定位信息也会保存下来。新的样本空间会对应采样口，开始继续收集土壤样本。重复该过程，就可以完成土样的自动采集。在样本盒的样本空间装满后，可以取出样本盒，更换新的样本盒，继续采样。
本发明与农机的深松整地相结合，采用了动力学原理自动取土的方式，借助深松铲和农机的运动提供采土动力，且通过控制电磁铁来实现样本盒的移动，从而实现不同地点土壤的分离保存，实现多个样本分别采样和分别保存。
本发明利用了深松铲本身的升降和农机前进提供的动力，将采样装置通过支架固定在深松铲上。其特征是通过引导轮来实现采样槽的开合，采样槽与样本箱的结合处开口使土壤样本可以进入样本箱内，在样本箱内有可以滑行的样本盒，样本盒上下左右均密封，中间有隔断以区分不同采样点的样本。通过电磁铁开关控制采样盒的移动，实现多个样本分别采样和分别保存。样本盒的两端均不封口，且样本箱后部也有开口，可以使多余的土顺利流出。
在图1中，A处放置电磁铁，通过螺丝将电磁铁固定在小盒内，可以防止电磁铁暴露在外而受到损害。并且只需将螺丝卸下就可以更换电磁铁，方便维护。在样本箱与A外的焊接处有开槽，铁板可以插入，通过控制电磁铁的通电，铁板会插入或拔出开槽。如上图3所示，当铁板插入时会挡住样本盒的侧壁，阻止样本盒向下滑动。电磁铁与开口处相隔一个样本空间的距离，使样本空间与开口对齐。控制电路会在采样点处给电磁铁通电，通过控制通电时间使样本盒下滑一格被重新固定。如此便可以实现过样本空间的切换，直到下一处采样点，重复该过程。
所述电磁铁，工作电压为12V，功耗为2.5W，满足在农机电瓶上使用的低功耗的要求。当电磁铁通电时，前端会被电磁铁吸住而收缩，当断电时，在弹簧的作用下，前端会弹出。在使用中，前端焊接一块铁板。
在B处采样槽和样本箱的连接处可以活动，在深松铲升起的状态下，采样槽是自然下垂的。当深松作业开始时，随着深松铲的下降，采样槽会插入土壤之中，前端的引导轮会与地面接触而向前滑动，随着农机的前进，不断会有土壤样本进入采样槽，随着采样槽进入样本箱中。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置的区别在于，采样槽2为半圆形空腔结构，且开口向上。
具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一或二所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置的区别在于，采样槽2为不锈钢材质。
引导轮和采样槽是为了防止采样槽被泥土堵塞，在其上方开口，方便清理。由于采样槽要能将土壤铲起，虽然深松后的土壤已经比较松软，但仍然对其刚性有较高要求，所以采用了不锈钢结构一般的土块和石子不会损害采样槽，影响作业。实现了简便耐用，易于维护的要求。
具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置的区别在于，N＝11，且将样本盒分隔成10个采样单元。
本实施方式中的样本盒通过等距离隔断共有十个样本空间，大小可以贴和样本箱的内壁。样本箱在放置时保持一定的倾斜，如此箱内的样本盒会向下滑动，如此更换采样空间以区分不同采样点的样本。土壤样本由采样槽进入样本箱的开口(B处)进入样本箱内的样本盒中，在B处的对面也有一个开口，保证多余的土壤样本可以顺利流出，这样可以不断地更新样本空间中的土壤样本直到到达采样位置，同时可以防止多余的土壤堵塞样本箱，破坏样本精度，影响样本盒的滑动。
具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一、二或四所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置的区别在于，两个盒盖4与样本箱3之间通过螺栓连接。
本实施方式中，样本箱的盖子，上下各有一个，通过螺丝固定。打开后可以取出已经采集完样本的样本盒并更换新的样本盒。
具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式五所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置的区别在于，还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块与电磁铁连接，当电磁铁通电时，GPS定位模块记录一点该点的经纬度坐标信息。
本实施方式中，利用GPS提供的地位信息，可以对每一个土壤样本的采样点坐标进行精确定位。

Claims (6)

1.面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，其特征是：包括两个引导轮(1)、采样槽(2)、样本箱(3)、样本盒、电磁铁(5)、铁板(6)和两个盒盖(4)；
所述样本箱(3)为两端开口的长方体，且倾斜设置，两个盒盖用于将样本箱(3)的两端封闭；
所述样本箱(3)相对两个侧面上对应开有两个土壤出入口；样本盒设置在样本箱(3)中，且能够在样本箱(3)中滑动；
样本盒包括顶板、底板和N个隔板，N为正整数；所述N个隔板等间隔平行固定在顶板和底板之间，所述N个隔板同时与顶板和底板垂直，且将样本盒分隔成N-1个采样单元；
采样槽(2)的顶端与样本箱(3)上的一个土壤出入口轴承式连通；
两个引导轮(1)对称设置在采样槽(2)上，且靠近采样槽(2)的底端；
样本箱(3)上开有插槽，该插槽与和采样槽(2)连通的土壤出入口相隔一个采样单元的距离，铁板(6)插入插槽中，靠近样本箱(3)外侧的铁板(6)上设置有弹簧，电磁铁(5)控制弹簧伸长或收缩，进而带动铁板(6)弹出或收回，所述铁板(6)在弹出后，通过阻挡样本盒上的隔板而限制样本盒滑动。
2.根据权利要求1所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，其特征在于采样槽(2)为半圆形空腔结构，且开口向上。
3.根据权利要求1或2所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，其特征在于采样槽(2)为不锈钢材质。
4.根据权利要求3所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，其特征在于N＝11，且将样本盒分隔成10个采样单元。
5.根据权利要求1、2或4所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，其特征在于两个盒盖(4)与样本箱(3)之间通过螺栓连接。
6.根据权利要求5所述的面向测土配方变量施肥应用的自动土样采集装置，其特征在于还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块与电磁铁(5)连接，当电磁铁(5)通电时，GPS定位模块记录一点该点的经纬度坐标信息。
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