CN107878517B - 一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运装置,它主要由纵向支撑梁、握把、数显终端、质量感应器以及两个对称设置的横向支撑臂、挂耳、定向轮构成,两个横向支撑臂的一端与纵向支撑梁的底部相连接,定向轮安装在横向支撑臂与纵向支撑梁的连接处,两个横向支撑臂的另一端活动连接挂耳,挂耳上安装质量感应器,纵向支撑梁的顶部安装握把以及数显终端,质量感应器与数显终端之间由信号线连接,纵向支撑梁的下部通过铰接方式连接支撑杆。使用本发明装置,可以快速、方便且高效地搬运试验盆钵,同时完成对各灌溉处理盆钵的快速称重工作,既可提高工作效率、减轻劳动强度,又可以降低试验误差,提高试验准确率。
Description
技术领域
本发明涉及一种搬运工具,具体是一种在盆栽试验条件下,研究作物灌溉需水规律而使用的一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运装置。
背景技术
土壤含水率一般是指土壤绝对含水量,即100g烘干至恒重的土壤中含有若干克水分,也称土壤含水量。测定土壤含水率可掌握作物需水规律,节约水资源,一直是农业灌溉研究中的重点关注对象,对农业科学灌溉推广应用具有重要指导意义。
在实际盆栽条件下,对作物需水规律的研究中,一般采用称重法进行研究,其具有简便快捷、经济实用、相关试验数据同行认可度高、重复性较好的特点。
在盆栽试验条件下,使用称重法进行土壤含水率测定,具体步骤一般为:在测定供试盆栽试验土壤含水率的基础上,经计算,获得到达目标土壤含水率的灌水量,再往盆钵内风干土中加入试验处理要求所需灌溉水量,经混合与静置后,即获得试验初始土壤含水率,并移栽作物,开始相关试验。依据作物不同生长发育阶段需水规律,在短时间(1-2天)内,分析盆钵总质量变化(含作物、土壤和灌溉水质量),分别补充各盆栽试验处理的灌水量,即达到控制各试验处理的土壤含水率的目的,并以此为基础研究作物灌溉需水规律、生长响应规律。
一般盆栽条件下作物灌溉试验,在温室条件下进行,其优势在于将自然环境中各种不可控因素(气温波动、降雨、大风等)对试验的影响降到最低。而在温室条件下,室温一般高于气温,作物生长发育迅速,作物腾发效应明显,昼夜耗水量较大,需要连续对各试验盆钵进行质量称重作业并补充灌溉用水,维持一定的土壤含水率,以达到灌溉试验要求。如果灌溉试验模式处理较多,并考虑不同试验处理间交互作用,并对各试验处理作物产量进行测产试验,则盆钵重复次数设置将大幅度增加,试验盆钵数一般到达100-150盆以上。
对各盆钵进行称重和补水试验,在目前试验条件下,一般使用人力进行。同时因作物种质特征、遗传背景和生长发育的差异,所需的盆钵规格和需水量存在较大差异。水稻(C3作物)等进行灌溉盆栽试验时,虽然水稻的生物量相对较小,所需盆钵规格相对较小,但盆钵总质量(含土壤、灌溉水和作物质量)一般在20-25kg左右;而对玉米(C4作物)等进行盆栽灌溉试验时,因为玉米等作物的生物量相对较大,需要的盆钵规格更大,所需装填的供试土壤质量更多,需要灌溉水量更大,盆钵(含土壤、灌溉水和作物质量)质量在30-35kg左右。在作物生长旺盛阶段往往与高温季节同步,作物蒸腾作用增强,灌溉水本身腾发效应显著,灌溉水补充更加频繁。为了更准确地测定各盆钵土壤的实际含水率,需要更加频繁地测定各试验盆钵的实际质量并补充相应的水分。同时在高温条件下,对盆钵进行搬运作业,对试验人员的体力和耐力要求较高,劳动强度巨大;同时,试验人员在连续搬运后,体力迅速消耗,导致搬运盆钵时,因体力不支,盆钵晃动,部分灌溉水容易撒落外溢,造成不必要的试验误差。
在以往试验过程中,获得盆钵整体质量数据后,需要对试验数据进行记录;并在完成所用盆钵质量数据采集后,依据各盆钵试验处理预设的土壤含水量范围,进行分析与计算,并获得达到预设土壤含水率需补充的灌溉水量,再依据各盆钵所需灌溉水量逐盆进行添加作业,以上方法存在以下几个方面的不足:
1、试验人员要求多,试验周期长:根据试验要求,一般完成相关试验工作,需要3-5名试验人员,并对参与试验人员的体力、耐力要求较高;而相应要求在实际很难到达,限制了相关试验开展。同时,试验步骤主要分解为:搬运、称重、记录、计算、灌水、再称重等6个主要过程,每个步骤消耗时间较多,在多处理、多水平试验中,耗时更多,由于盆钵称重、灌水工作耗时较多,压缩了开展其他试验的时间,不利于作物灌溉试验其他试验分析开展,影响了试验的广度与深度。
2、效率低:在盆栽作物灌溉试验试验开展过程中,需要对每个盆钵进行补水工作,因为每个盆钵质量和内部土壤的质量差异,作物生长发育的变异性,随着作物生长发育的进行,各盆钵之间的差异就更加明显,对各盆钵进行灌水作业达到预设土壤含水量的工作量就更大,导致劳动强度大,工作效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运装置,通过该装置能快速、方便、省时省力地完成测定盆钵内土壤含水量与搬运试验盆钵工作,提高工作效率,减轻劳动强度,并降低试验误差,提高试验准确率。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题:
本发明一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运装置,它主要由纵向支撑梁、握把、数显终端、质量感应器以及两个对称设置的横向支撑臂、挂耳、定向轮构成,两个横向支撑臂的一端与纵向支撑梁的底部相连接,定向轮安装在横向支撑臂与纵向支撑梁的连接处,两个横向支撑臂的另一端活动连接挂耳,挂耳上安装质量感应器,纵向支撑梁的顶部安装握把以及数显终端,质量感应器与数显终端之间由信号线连接,纵向支撑梁的下部通过铰接方式连接支撑杆。
所述两个横向支撑臂中有一个横向支撑臂通过螺纹连接调节螺栓,调节螺栓与挂耳形成活动连接。
所述支撑杆以嵌装方式安装在纵向支撑梁上,使用时将其拉出。
所述数显终端内设置有独立电源装置、简易存储器和计算器。
本发明一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运装置具有如下显著效果:
1)在盆栽试验条件下,研究土壤含水率变化时,通过采用本发明装置,可以快速而平稳地装载或卸载不同尺寸的盆栽,实时而准确获得各盆钵的质量数据,解决了人工搬运试验盆钵存在的劳动强度大、效率低的问题;同时解决传统人工搬运过程中,盆钵中灌溉水外溢损失问题,提高试验准确度。
2)由于设置有质量感应器和数显终端,将整个装置向后倾斜一定角度,将支撑杆竖立并垂直于地面,在处于工作状态时,不仅能实时显示当前盆钵质量,而且利用自带存储和计算功能,能完成质量数据保存,并根据预定土壤含水率的预设情况,依据当前盆钵质量,自动完成需要补充的灌溉水量的计算工作,将传统必须的6个步骤(搬运、称重、记录、计算、灌水、再称重)缩减为4个步骤(提升、称重、计算、灌水),可以不借助其他称量设备的情况下,直接称量盆钵质量,并通过显示终端实时显示,并辅助试验人员快速完成不同灌溉处理、不同盆钵间、不同灌溉水的加注工作;减少了试验人员数量,缩短了试验时间,减轻了工作强度,提高了试验工作效率。
3)本发明装置结构简单,功能全面,操作方便快捷,特别适合较大规模和复杂处理组合条件下,对盆栽试验土壤水分含量的研究工作使用。
附图说明
图1是本发明装置在非工作状态时的立体示意图。
图2是本发明装置的俯视示意图。
图3是本发明装置采用的挂耳、质量感应器与调节螺栓连接处的局部放大图。
图4是本发明装置在工作状态时的立体示意图。
图5是本发明装置在工作状态时的侧视图。
图中:1-握把,2-数显终端,3-竖向支撑梁,4-定向轮,5-横向支撑臂,6-挂耳,7-质量感应器,8-调节螺栓,9-支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明装置作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4和图5所示,本发明一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运装置主要由纵向支撑梁3、握把1、数显终端2、质量感应器7以及两个对称设置的横向支撑臂5、挂耳6、定向轮4构成,两个横向支撑臂5的一端与纵向支撑梁3的底部相连接,两个定向轮4安装在横向支撑臂与纵向支撑梁的连接处,两个横向支撑臂5的另一端通过铰接方式连接挂耳6,挂耳6上安装质量感应器7,纵向支撑梁3的顶部安装握把1以及数显终端2,质量感应器2通过置于竖向支撑梁内部的信号传输导线与位于握把1处的数显终端2连接;纵向支撑梁3的下部通过铰接方式连接支撑杆9,支撑杆9嵌装在纵向支撑梁3上,使用时将其拉出。
本发明所述两个横向支撑臂5中有一个横向支撑臂通过螺纹连接调节螺栓8,调节螺栓8与挂耳6之间通过铰接方式连接,见图3所示。
本发明所述的纵向支撑梁3可为焊接的中空的方钢管;为了加强支撑作用,在纵向支撑梁下方左右两侧以及横向支撑臂与纵向支撑梁之间焊接有加强杆,以起到固定支撑臂的作用。
本发明所述的挂耳6为活动式挂耳,使用时,其置于盆钵顶部凸缘的下方并紧贴盆钵外壁,其形状为浅弧形状,与吊桶形状相匹配,以便于更好地固定盆钵。通过旋转调节螺栓8,可实现两个挂耳之间的距离调节,以适应不同直径规格的盆栽使用,使该装置具有良好的通用型和适用性,对生物量不同的各种作物的灌溉试验具有很好的可操作性。
本发明装置根据人体工程设计要求,数显终端设置为可调节显示角度的数显终端,便于试验人员观测数据。
本发明所述的支撑杆9为活动式支撑杆,本装置在直立非工作状态时,支撑杆9置于竖向支撑梁3的内部;当整个装置向后倾斜,进入工作状态时,将支撑杆9拉出撑开,并与水平地面垂直,在试验人员持续通过握把1给予向下的作用力,维持本装置的稳定与平衡,保证质量感应器7稳定而准确称量盆钵质量。
本发明所述的数显终端2内部设置有独立电源装置,能供电并工作;同时设置有简易存储器和计算器,能将采集的盆钵质量数据保存,并利用预设土壤含水率计算公式,依据不同预设土壤含水率数值,快速而准确计算相应需加入灌溉水量,并辅助科研人员快速将各盆钵所需灌溉水补充到规定数值,极大地提高了试验准确性和工作效率。
本发明一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运装置的工作原理如下:
将盆钵置于水平地,将本发明装置的挂耳6扣于吊桶顶部凸缘下方;依据吊桶外径大小的差异,通过旋转调节螺栓8,调节左右挂耳之间的距离大小,并使之与盆钵顶部外壁紧密接触,以达到固定并支撑盆钵的作用。待挂耳6固定盆钵后,操作人员握住握把1,向下施加作用力;作用力通过纵向支撑梁3传递到横向支撑臂5上,以定向轮4为支点,利用杠杆原理,将盆钵垂直于地面向上提升10-15cm,整个装置向后倾斜30°左右。此时将内置于竖向支撑梁3内的支撑杆9打开,其下部与地面垂直接触,整个装置转换为工作状态。试验人员通过握把持续保持向下的作用力,使整个装置处于前后配重平衡状态,保证质量感应器7能稳定而准确获得盆钵质量数据。质量感应器7将获得的质量数据,通过信号传输导线传送到显示终端2。
质量感应器7通过内置传输导线,将相关质量数据传送到上部握把处的数显终端2,并实时显示盆钵质量数据;并利用自带的存储器完成数据保存。同时依据其内置的运算器和存储器所具有的功能,结合已经获得的盆钵质量数据,可快速计算各盆钵达到预设土壤含水率所需的灌水量。
因挂耳6与横向支撑臂5是活动连接的。受到盆钵自身重力影响,盆钵提升的过程中,始终保持与地面垂直。盛装盆钵内灌溉水,因为盆钵稳定而不易损失外溢。
本发明盆栽试验用盆钵搬运器设计精巧,操作简便,极大地降低了劳动强度,提高工作效率,降低试验灌溉水在试验中的损失,提高试验精准性,特别适合在较大规模盆栽试验条件下,作为研究作物灌溉试验的土壤水分含量分析和盆钵搬运的一体化工具。
Claims (1)
1.一体化试验土壤水分含量测定和盆钵搬运的装置,其特征在于,它主要由纵向支撑梁、握把、数显终端、质量感应器以及两个对称设置的横向支撑臂、挂耳、定向轮构成,两个横向支撑臂的一端与纵向支撑梁的底部相连接,定向轮安装在横向支撑臂与纵向支撑梁的连接处,两个横向支撑臂的另一端活动连接挂耳,挂耳上安装质量感应器,纵向支撑梁的顶部安装握把以及数显终端,质量感应器与数显终端之间由信号线连接,纵向支撑梁的下部通过铰接方式连接支撑杆;所述两个横向支撑臂中有一个横向支撑臂通过螺纹连接调节螺栓,调节螺栓与挂耳形成活动连接;所述支撑杆以嵌装方式安装在纵向支撑梁上,使用时将其拉出;所述数显终端内设置有独立电源装置、简易存储器和计算器;
工作时,将盆钵置于水平地,将挂耳扣于盆钵顶部凸缘下方;依据盆钵外径大小的差异,通过旋转调节螺栓,调节左右挂耳之间的距离大小,并使之与盆钵顶部外壁紧密接触,以达到固定并支撑盆钵的作用,待挂耳固定盆钵后,操作人员握住握把,向下施加作用力;作用力通过纵向支撑梁传递到横向支撑臂上,以定向轮为支点,利用杠杆原理,将盆钵垂直于地面向上提升,此时将内置于竖向支撑梁内的支撑杆打开,其下部与地面垂直接触,整个装置转换为工作状态,试验人员通过握把持续保持向下的作用力,使整个装置处于前后配重平衡状态,保证质量感应器能稳定而准确获得盆钵质量数据,质量感应器将获得的质量数据,通过信号传输导线传送到显示终端;质量感应器通过内置传输导线,将相关质量数据传送到上部握把处的数显终端,并实时显示盆钵质量数据;并利用自带的存储器完成数据保存,同时依据其内置的运算器和存储器所具有的功能,结合已经获得的盆钵质量数据,可快速计算各盆钵达到预设土壤含水率所需的灌水量;因挂耳与横向支撑臂为活动连接,受到盆钵自身重力影响,盆钵提升的过程中,始终保持与地面垂直,盛装盆钵内灌溉水,因为盆钵稳定而不易损失外溢。
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