CN108107187A - 土壤盐渍化自动监测防治系统 - Google Patents

土壤盐渍化自动监测防治系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种土壤盐渍化自动监测防治系统，包括上、下分体设置的盛土箱与过滤箱，设置在盛土箱与过滤箱之间的过滤装置，以及置放于地表土壤表面用于承载盛土箱与过滤箱的承载台，所述盛土箱内以及地表土壤表面均设置有用于检测土壤盐碱度的土壤盐碱度检测计，所述土壤盐渍化自动监测防治系统还包括自动土壤取样装置以及自动土壤灌水装置，所述自动土壤取样装置包括与土壤盐碱度检测计信号连接的数据采集模块，插设于土壤表层内的取样头，以及与数据采集模块进行数据对接并进行分析处理的数据控制模块。

Description

土壤盐渍化自动监测防治系统
技术领域
本发明涉及土壤盐渍化防治领域，尤其是一种智能化程度高的土壤盐渍化监测防治系统。
背景技术
土壤盐渍化是指土壤底层或地下水的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中的过程。是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程，也称盐碱化。中国盐渍土或称盐碱土的分布范围广、面积大、类型多，总面积约1亿hm2。主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区。盐碱土的可溶性盐主要包括钠、钾、钙、镁等的硫酸盐、氯化物、碳酸盐和重碳酸盐。硫酸盐和氯化物一般为中性盐，碳酸盐和重碳酸盐为碱性盐。
现在改良土壤盐渍化以及监控土壤盐渍化的方法和装置有许多，主要是依靠遥感发射多种射线来监测土壤面的盐渍化现象，再利用土壤改性装置来对土壤进行改性，治理盐渍化。而土壤改性装置通常包括上下设置的盛土箱以及过滤箱，以及设置在盛土箱内以及地表土壤内的检测装置，通过检测装置来检测盛土箱内的土壤盐碱值地表土壤的盐碱值，使用方法为首先利用检测装置的显示模块来显示地表土壤的盐碱度，再将土壤放置到盛土箱内，随着检测装置显示的数值，加水调配至想要的盐碱度。
但是，这样一个方法步骤的改性装置智能水平太低，需要人工不停的去监测，无法实现无人化以及智能化的技术要求。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种智能化程度高的土壤盐渍化监测防治系统。
为解决上述技术问题，包括上、下分体设置的盛土箱与过滤箱，设置在盛土箱与过滤箱之间的过滤装置，以及置放于地表土壤表面用于承载盛土箱与过滤箱的承载台，所述盛土箱内以及地表土壤表面均设置有用于检测土壤盐碱度的土壤盐碱度检测计，所述土壤盐渍化自动监测防治系统还包括自动土壤取样装置以及自动土壤灌水装置，所述自动土壤取样装置包括与土壤盐碱度检测计信号连接的数据采集模块，插设于土壤表层内的取样头，以及与数据采集模块进行数据对接并进行分析处理的数据控制模块，所述数据控制模块可对取样头进行取样控制，所述自动土壤灌水装置包括储水槽，将储水槽内的水进行取水的取水头，所述自动土壤盐渍化自动监测防治系统的数据控制模块可对取水头进行取水控制。数据采集模块，不断的采集以及监控检测计上的数值，一旦超过数据控制模块的设定值，则数据控制模块就对自动取样装置和自动取水装置进行指令操作。
采用了上述结构后，增加了自动土壤取样装置以及自动土壤灌水装置，可以大大解决人工对土壤进行改性的繁琐程度，一系列操作仅仅依靠数据控制模块就可实现自动化。而自动土壤取样装置是依靠取样头对土壤进行挖取取样，而自动土壤灌水装置是依靠取水头来对储水槽内的水灌溉至盛土箱内，以达到改性的技术效果，而数据采集模块与土壤盐碱度检测计信号连接，就可自动采集土壤盐碱度检测计上的数据并反馈至数据控制模块，让数据控制模块来对数据采集模块的数据进行分析。
作为本发明的进一步改进，所述数据采集模块包括数据识别单元以及数据存储单元，所述数据识别单元包括摄像头以及影像处理分析组件，所述摄像头与土壤盐碱度检测计正对设置，所述摄像头能拍摄土壤盐碱度检测计上的数值，并把该影像数值传输至影像处理分析组件，所述影像处理分析组件将影像进行处理分析，并得到具体数据，传输至数据控制模块，所述影像处理分析组件为图像识别芯片。
采用了上述结构后，数据识别单元包括摄像头和影像处理分析组件，摄像头正对土壤盐碱度检测计，可以拍下检测计上显示的数字影像，再将该影像传送到影像处理分析组件内，让影像处理分析组件来对数字影像进行识别，产生相应的电子检测数据再传送至数据控制模块，利用该原理来对信息进行对接可以良好的解决接口适配问题，原先的设备可以不做任何改动，只需添加相应的影像处理分析组件就可实现数据识别以及数据传输功能。
作为本发明的进一步改进，所述取样头包括取样头本体以及驱动取样头本体进行运动的第一驱动组件，所述数据控制模块控制驱动组件是否进行工作。所述取样头本体包括取样端以及连接端，所述取样端可与连接端铰接设置，并且数据控制模块与第一驱动组件相互配合可分别驱动取样端在连接端转动以及驱动连接端进行位移。
采用了上述结构后，取样头本体与第一驱动组件相互配合，第一驱动组件经过数据控制模块的控制可对土壤进行取样。
作为本发明的进一步改进，所述第一驱动组件为第一驱动气缸，所述连接端为与第一驱动气缸联动连接的连接柄，所述取样端为设置在连接柄上端的挖头，所述挖头包括盛放部以及设置在盛放部下端的破土部，所述盛放部为带有锯齿的铲状挖头，所述破土部为垂直设置于挖头下部的矩形破土片。
采用了上述结构后，挖头和破土片的设置可以较大效率的提高取样头对地表表层的土壤进行挖取，首先利用破土片将土质破松，然后再用铲状的挖头不断的挖取土壤，并放至监测防治系统的盛土箱内，完成铲土取样并放置的技术效果。
作为本发明的进一步改进，所述矩形破土片的材质为硬质钢合金。
采用了上述结构后，硬质钢合金其硬度非常高，非常适合用于做破土工具。
作为本发明的进一步改进，所述取水头包括取水头本体以及驱动取水头本体进行取水的第二驱动件，所述取水头本体包括取水端以及铰接端，所述取水数据控制模块与第二驱动件相互配合可分别驱动取水端在铰接端转动以及驱动铰接端进行位移。
采用了上述结构后，取水端和铰接端的设置可以完成取水的动作，而第二驱动组件经过数据控制模块的控制可对储水槽进行取水。
作为本发明的进一步改进，所述第二驱动组件为第二驱动气缸，所述铰接端为与第二驱动气缸铰接连接的铰接柄，所述取水端为设置在铰接柄上的盛水槽。
采用了上述结构后，铰接柄和盛水槽的设置简单易实施，非常适合于自动取水以及放水。
作为本发明的进一步改进，所述数据控制模块还包括时钟单元以及电源单元，所述电源单元可分别对数据控制模块以及数据采集模块进行供电，并且数据控制模块可反向控制电源单元进行断电以及通电，所述时钟单元可提供时钟信息至数据控制模块内，使其根据时钟信息对电源单元进行断电以及通电。
采用了上述结构后，时钟模块的设置可以设定相应的时间点或时间段来对电源进行关闭和开通，从而使数据采集模块是否进行工作进行控制，当需要在某个时间段内进行工作时，时钟单元控制数据采集模块，不断的采集以及监控检测计上的数值，一旦超过数据控制模块的设定值，则数据控制模块就对自动取样装置和自动取水装置进行指令操作。
附图说明
图1所示为土壤盐渍化自动监测防治系统总装图；
图2所示为盛土箱与过滤箱之间的结构示意图；
图3所示为自动土壤取样装置装配示意图；
图4所示为自动土壤灌水装置装配示意图；
图5所示为监测防治系统的功能控制模块图。
具体实施方式
如图1所示，包括上、下分体设置的盛土箱1与过滤箱2，设置在盛土箱1与过滤箱 2之间的过滤装置，以及置放于地表土壤表面用于承载盛土箱1与过滤箱2的承载台，所述盛土箱1内以及地表土壤表面均设置有用于检测土壤盐碱度的土壤盐碱度检测计3，所述土壤盐渍化自动监测防治系统还包括自动土壤取样装置4以及自动土壤灌水装置5，所述自动土壤取样装置4包括与土壤盐碱度检测计信号连接的数据采集模块41，插设于土壤表层内的取样头42，以及与数据采集模块41进行数据对接并进行分析处理的数据控制模块43，所述数据控制模块43可对取样头进行取样控制，所述自动土壤灌水装置5包括储水槽，将储水槽内的水进行取水的取水头51，所述自动土壤盐渍化自动监测防治系统的数据控制模块 43可对取水头进行取水控制。数据采集模块，不断的采集以及监控检测计上的数值，一旦超过数据控制模块的设定值，则数据控制模块43就对自动取样装置和自动取水装置进行指令操作。增加了自动土壤取样装置4以及自动土壤灌水装置5，可以大大解决人工对土壤进行改性的繁琐程度，一系列操作仅仅依靠数据控制模块43就可实现自动化。而自动土壤取样装置4是依靠取样头对土壤进行挖取取样，而自动土壤灌水装置是依靠取水头51来对储水槽内的水灌溉至盛土箱内，以达到改性的技术效果，而数据采集模块41与土壤盐碱度检测计信号连接，就可自动采集土壤盐碱度检测计上的数据并反馈至数据控制模块43，让数据控制模块43来对数据采集模块41的数据进行分析。
所述数据采集模块41包括数据识别单元411以及数据存储单元，所述数据识别单元包括摄像头以及影像处理分析组件，所述摄像头与土壤盐碱度检测计正对设置，所述摄像头能拍摄土壤盐碱度检测计上的数值，并把该影像数值传输至影像处理分析组件，所述影像处理分析组件将影像进行处理分析，并得到具体数据，传输至数据控制模块，所述影像处理分析组件为图像识别芯片。数据识别单元包括摄像头4111和影像处理分析组件，摄像头4111 正对土壤盐碱度检测计，可以拍下检测计上显示的数字影像，再将该影像传送到影像处理分析组件内，让影像处理分析组件来对数字影像进行识别，产生相应的电子检测数据再传送至数据控制模块，利用该原理来对信息进行对接可以良好的解决接口适配问题，原先的设备可以不做任何改动，只需添加相应的影像处理分析组件就可实现数据识别以及数据传输功能。
所述取样头42包括取样头本体421以及驱动取样头本体421进行运动的第一驱动组件422，所述数据控制模块控制驱动组件是否进行工作。取样头本体421与第一驱动组件422相互配合，第一驱动组件经过数据控制模块的控制可对土壤进行取样。所述第一驱动组件为第一驱动气缸422，所述连接端为与第一驱动气缸联动连接的连接柄423，所述取样端4211为设置在连接柄423上端的挖头4211，所述取样头本体421包括取样端4211以及连接端4212，所述取样端4211可与连接端4212铰接设置，并且数据控制模块与第一驱动组件相互配合可分别驱动取样端4211在连接端4212转动以及驱动连接端4212进行位移。所述挖头4211包括盛放部42111以及设置在盛放部下端的破土部42112，所述盛放部42111为带有锯齿6的铲状挖头，所述破土部42112为垂直设置于挖头4211下部的矩形破土片42112。挖头4211和破土片42112的设置可以较大效率的提高取样头对地表表层的土壤进行挖取，首先利用破土片42112将土质破松，然后再用铲状的挖头不断的挖取土壤，并放至监测防治系统的盛土箱内，完成铲土取样并放置的技术效果。所述矩形破土片的材质为硬质钢合金。硬质钢合金其硬度非常高，非常适合用于做破土工具。
所述取水头51包括取水头本体511以及驱动取水头本体511进行取水的第二驱动件 512，所述取水头本体511包括取水端5111以及铰接端5112，所述取水数据控制模块与第二驱动件相互配合可分别驱动取水端在铰接端转动以及驱动铰接端进行位移。取水端5111和铰接端5112的设置可以完成取水的动作，而第二驱动组件经过数据控制模块的控制可对储水槽进行取水。所述第二驱动组件为第二驱动气缸，所述铰接端5112为与第二驱动气缸铰接连接的铰接柄5112，所述取水端5111为设置在铰接柄上的盛水槽5111。铰接柄5112和盛水槽的设置简单易实施，非常适合于自动取水以及放水。
所述数据控制模块还包括时钟单元以及电源单元，所述电源单元可分别对数据控制模块以及数据采集模块进行供电，并且数据控制模块可反向控制电源单元进行断电以及通电，所述时钟单元可提供时钟信息至数据控制模块内，使其根据时钟信息对电源单元进行断电以及通电。时钟模块的设置可以设定相应的时间点或时间段来对电源进行关闭和开通，从而使数据采集模块是否进行工作进行控制，当需要在某个时间段内进行工作时，时钟单元控制数据采集模块，不断的采集以及监控检测计上的数值，一旦超过数据控制模块的设定值，则数据控制模块就对自动取样装置和自动取水装置进行指令操作。

Claims (9)

1.土壤盐渍化自动监测防治系统，包括上、下分体设置的盛土箱与过滤箱，设置在盛土箱与过滤箱之间的过滤装置，以及置放于地表土壤表面用于承载盛土箱与过滤箱的承载台，所述盛土箱内以及地表土壤表面均设置有用于检测土壤盐碱度的土壤盐碱度检测计，其特征在于：所述土壤盐渍化自动监测防治系统还包括自动土壤取样装置以及自动土壤灌水装置，所述自动土壤取样装置包括与土壤盐碱度检测计信号连接的数据采集模块，插设于土壤表层内的取样头，以及与数据采集模块进行数据对接并进行分析处理的数据控制模块，所述数据控制模块可对取样头进行取样控制，所述自动土壤灌水装置包括储水槽，将储水槽内的水进行取水的取水头，所述自动土壤盐渍化自动监测防治系统的数据控制模块可对取水头进行取水控制。
2.根据权利要求1所述的土壤盐碱化监测防治装置，其特征在于：所述数据采集模块包括数据识别单元以及数据存储单元，所述数据识别单元包括摄像头以及影像处理分析组件，所述摄像头与土壤盐碱度检测计正对设置，所述摄像头能拍摄土壤盐碱度检测计上的数值，并把该影像数值传输至影像处理分析组件，所述影像处理分析组件将影像进行处理分析，并得到具体数据，传输至数据控制模块，所述影像处理分析组件为图像识别芯片。
3.根据权利要求1所述的土壤盐渍化自动监测防治系统，其特征在于：所述取样头包括取样头本体以及驱动取样头本体进行运动的第一驱动组件，所述数据控制模块控制驱动组件是否进行工作。
4.根据权利要求3所述的土壤盐渍化自动监测防治系统，其特征在于：所述取样头本体包括取样端以及连接端，所述取样端可与连接端铰接设置，并且数据控制模块与第一驱动组件相互配合可分别驱动取样端在连接端转动以及驱动连接端进行位移。
5.根据权利要求4所述的土壤盐渍化自动监测防治系统，其特征在于：所述第一驱动组件为第一驱动气缸，所述连接端为与第一驱动气缸联动连接的连接柄，所述取样端为设置在连接柄上端的挖头，所述挖头包括盛放部以及设置在盛放部下端的破土部，所述盛放部为带有锯齿的铲状挖头，所述破土部为垂直设置于挖头下部的矩形破土片。
6.根据权利要求5所述的土壤盐渍化自动监测防治系统，其特征在于：所述矩形破土片的材质为硬质钢合金。
7.根据权利要求1所述的土壤盐渍化自动监测防治系统，其特征在于：所述取水头包括取水头本体以及驱动取水头本体进行取水的第二驱动件，所述取水头本体包括取水端以及铰接端，所述取水数据控制模块与第二驱动件相互配合可分别驱动取水端在铰接端转动以及驱动铰接端进行位移。
8.根据权利要求7所述的土壤盐渍化自动监测防治系统，其特征在于：所述第二驱动组件为第二驱动气缸，所述铰接端为与第二驱动气缸铰接连接的铰接柄，所述取水端为设置在铰接柄上的盛水槽。
9.根据权利要求1所述的土壤盐渍化自动监测防治系统，其特征在于：所述数据控制模块还包括时钟单元以及电源单元，所述电源单元可分别对数据控制模块以及数据采集模块进行供电，并且数据控制模块可反向控制电源单元进行断电以及通电，所述时钟单元可提供时钟信息至数据控制模块内，使其根据时钟信息对电源单元进行断电以及通电。
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