CN110243812A - 一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备 - Google Patents

一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，包括土壤检测箱和滑道，所述滑道为双SBR导轨，所述土壤检测箱底部设有滑轮能够沿所述滑道滑动且能够在任意位置停止；所述土壤检测箱包括取土装置，反应装置，试纸测试装置以及废料回收装置；本装置集取土，检测及结果于一体，实现田间土壤快速检测，记录一定时间段内田间土壤元素的变化，价格低廉，方便操作，一定周期内人工进行比对，可实现合理施肥。

Description

一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备
技术领域
本发明属于检测设备技术领域，具体涉及一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备。
背景技术
土壤营养元素能够反映土壤的肥力，影响作物产量及品质。随着科技的发展，人们逐渐学会用施肥的方法来给作物提供必须的养分，但无法用定量科学的方法检测植物所需的元素含量是否充足，不能做到及时补充，使得作物减产减收；或使用过多的肥料，造成土壤、水污染。
土壤中营养元素含量过低会导致作物产量和品质降低，但土壤营养含量过高会造成土壤环境污染，导致土壤营养分布失衡。因此，对土壤中营养元素的定量检测对于作物生长及土壤污染治理有着重要的意义。
现有土壤元素检测的方法，大多需要在实验室完成，无法做到在田间方便的检测，且实验设备贵重无法普遍应用于田间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，可实现在田间自动运行取土并检测，操作方便。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，包括土壤检测箱和滑道，所述滑道为双SBR导轨，所述土壤检测箱底部设有滑轮能够沿所述滑道滑动且能够在任意位置停止；
所述土壤检测箱包括取土装置，反应装置，试纸测试装置以及废料回收装置；
所述取土装置位于所述土壤检测箱左侧，包括第一电机和取土器，所述第一电机与取土器间设有电动万向伸缩杆，所述第一电机能够控制所述取土器上下左右移动；所述取土器包括圆柱段和六棱锥段，所述取土器内部设有中心轴及侧轴，所述六棱锥与圆柱相交处铰接，所述六棱锥六个面相互分离，所述中心轴与侧轴铰接，所述侧轴分别与与六棱锥面六个面的中心处铰接，使得中心轴的伸缩带动六棱锥面的开合；
所述反应装置位于所述土壤检测箱中部，包括试剂存储箱，出液管以及反应槽，所述出液管上端连接试剂存储箱底部，所述反应槽位于出液管下方；
所述试纸测试装置位于所述土壤检测箱右侧，包括转盘与转轴，所述转轴位于所述转盘底部中心位置，所述转轴上设有第二电机，带动转盘转动，所述转盘上设有试纸存放盒，所述试纸存放盒与反应槽通过上导管相连，吸取上清液；
所述废料回收装置位于所述土壤检测箱右侧底部，所述废料回收装置包括废料回收箱和下导管，所述废料回收箱与所述反应槽底部通过下导管相连，进行废液回收。
在上述技术方案中，所述试纸存放盒均布于转盘四周，所述试纸存放盒数量为6～8个。
在上述技术方案中，所述取土器顶部设有电机，所述电机控制中心轴上下移动。
在上述技术方案中，所述试剂存储箱顶部设有第一封盖，以便及时补充试剂；所述土壤检测箱右侧顶部设有第二封盖，进行试纸的取放；所述废料回收箱右侧设有第三封盖，进行废料的收取。
在上述技术方案中，所述上导管与下导管均连接有电机，作为吸取动力源。
在上述技术方案中，所述上导管和下导管均为LDPE塑料导管。
在上述技术方案中，所述上导管直径为4～5mm，所述下导管直径为10～15mm。
在上述技术方案中，所述试剂存储箱左侧设有线性传感器，监测取土器的高度。
在上述技术方案中，所述出液管上设有电磁感应阀门，所述电磁感应阀门与线性传感器电性连接。
在上述技术方案中，所述取土器为刚性材料制成。
本发明的有益效果为：
故本发明基于定量测定植物根部富集的植物所需元素含量，并连接系统，可实现在田间自动运行取土检测，取土器设置为刚性材料，不易被腐蚀，取土器底端设计为六棱锥，可以有力抓取土壤；试纸存放盒设置多组可实现多组对比测量，方便快捷，设有废料回收箱，绿色环保，减少对环境的污染，本装置集取土，检测及结果于一体，实现田间土壤快速检测，记录一定时间段内田间土壤元素的变化，价格低廉，方便操作，一定周期内人工进行比对，可实现合理施肥。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明土壤检测箱内部结构示意图；
图3为本发明取土器示意图；
图4为本发明取土器底部六棱锥段关闭、打开示意图；
图5为本发明转盘俯视图。
其中：
1：土壤检测箱，2：滑道，3：第一电机，4：取土器，4-1：中心轴，4-2：侧轴，5：试剂存储箱，6：第一封盖，7：第二封盖，8：出液管，8-1：电磁感应阀门，9-1：上导管，9-2：下导管，10：反应槽，11：废料回收箱，12：第二电机，13：第三封盖，14：转盘，15：试纸存放盒，16：试纸，17：线性传感器。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，包括土壤检测箱1和滑道2，滑道2为双SBR导轨，土壤检测箱1底部设有滑轮能够沿滑道2滑动且能够在任意位置停止；
土壤检测箱1包括取土装置，反应装置，试纸测试装置以及废料回收装置；
取土装置位于土壤检测箱1左侧，包括第一电机3和取土器4，第一电机3与取土器4间设有电动万向伸缩杆，第一电机3能够控制取土器4上下左右移动；取土器4包括圆柱段和六棱锥段，取土器4内部设有中心轴4-1及侧轴4-2，六棱锥与圆柱相交处铰接，六棱锥六个面相互分离，中心轴4-1与侧轴4-2铰接，侧轴4-2分别与与六棱锥面六个面的中心处铰接，使得中心轴4-1的伸缩带动六棱锥面的开合；
反应装置位于土壤检测箱1中部，包括试剂存储箱5，出液管8以及反应槽10，出液管8上端连接试剂存储箱5底部，反应槽10位于出液管8下方；反应槽10底部设有电磁感应阀门，所述电磁感应阀门与线性传感器17电性连接；
试纸测试装置位于土壤检测箱1右侧，包括转盘14与转轴，转轴位于转盘14底部中心位置，转轴14上设有第二电机12，带动转盘转动，转盘14上设有试纸存放盒15，试纸存放盒15与反应槽10通过上导管9-1相连，吸取上清液；
废料回收装置位于土壤检测箱1右侧底部，废料回收装置包括废料回收箱11和下导管9-2，废料回收箱11与反应槽10底部通过下导管9-2相连，进行废液回收。
实施例2
一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，包括土壤检测箱1和滑道2，滑道2为双SBR导轨，土壤检测箱1底部设有滑轮能够沿滑道2滑动且能够在任意位置停止；
土壤检测箱1包括取土装置，反应装置，试纸测试装置以及废料回收装置；
取土装置位于土壤检测箱1左侧，包括第一电机3和取土器4，第一电机3与取土器4间设有电动万向伸缩杆，第一电机3能够控制取土器4上下左右移动；取土器4包括圆柱段和六棱锥段，取土器4内部设有中心轴4-1及侧轴4-2，六棱锥与圆柱相交处铰接，六棱锥六个面相互分离，中心轴4-1与侧轴4-2铰接，侧轴4-2分别与与六棱锥面六个面的中心处铰接，使得中心轴4-1的伸缩带动六棱锥面的开合；
反应装置位于土壤检测箱1中部，包括试剂存储箱5，出液管8以及反应槽10，出液管8上端连接试剂存储箱5底部，反应槽10位于出液管8下方；反应槽10底部设有电磁感应阀门，所述电磁感应阀门与线性传感器电性17连接；
试纸测试装置位于土壤检测箱1右侧，包括转盘14与转轴，转轴位于转盘14底部中心位置，转轴14上设有第二电机12，带动转盘转动，转盘14上设有试纸存放盒15，试纸存放盒15与反应槽10通过上导管9-1相连，吸取上清液；
废料回收装置位于土壤检测箱1右侧底部，废料回收装置包括废料回收箱11和下导管9-2，废料回收箱11与反应槽10底部通过下导管9-2相连，进行废液回收。
取土器4顶部设有电机，电机控制中心轴4-1上下移动，取土器4为刚性材料制成。
试纸存放盒15均布于转盘14四周，试纸存放盒15数量为6～8个。
试剂存储箱5顶部设有第一封盖6，以便及时补充试剂；土壤检测箱1右侧顶部设有第二封盖7，进行试纸的取放；废料回收箱11右侧设有第三封盖13，进行废料的收取。
试剂存储箱5左侧设有线性传感器，监测取土器的高度。出液管8上设有电磁感应阀门8-1，电磁感应阀门8-1与线性传感器17电性连接。线性传感器为IFRM圆形，金属/电感式线性传感器，当取土器4取完土线性传感器感应到取土器4距离靠近，从而电磁感应阀门8-1打开，释放出适量NaHCO3溶液。
实施例3
一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，包括土壤检测箱1和滑道2，滑道2为双SBR导轨，土壤检测箱1底部设有滑轮能够沿滑道2滑动且能够在任意位置停止；
土壤检测箱1包括取土装置，反应装置，试纸测试装置以及废料回收装置；
取土装置位于土壤检测箱1左侧，包括第一电机3和取土器4，第一电机3与取土器4间设有电动万向伸缩杆，第一电机3能够控制取土器4上下左右移动；取土器4包括圆柱段和六棱锥段，取土器4内部设有中心轴4-1及侧轴4-2，六棱锥与圆柱相交处铰接，六棱锥六个面相互分离，中心轴4-1与侧轴4-2铰接，侧轴4-2分别与与六棱锥面六个面的中心处铰接，使得中心轴4-1的伸缩带动六棱锥面的开合；
反应装置位于土壤检测箱1中部，包括试剂存储箱5，出液管8以及反应槽10，出液管8上端连接试剂存储箱5底部，反应槽10位于出液管8下方；反应槽10底部设有电磁感应阀门，所述电磁感应阀门与线性传感器17电性连接；
试纸测试装置位于土壤检测箱1右侧，包括转盘14与转轴，转轴位于转盘14底部中心位置，转轴14上设有第二电机12，带动转盘转动，转盘14上设有试纸存放盒15，试纸存放盒15与反应槽10通过上导管9-1相连，吸取上清液；
废料回收装置位于土壤检测箱1右侧底部，废料回收装置包括废料回收箱11和下导管9-2，废料回收箱11与反应槽10底部通过下导管9-2相连，进行废液回收。
取土器4顶部设有电机，电机控制中心轴4-1上下移动，取土器4为刚性材料制成。
试纸存放盒15均布于转盘14四周，试纸存放盒15数量为6～8个。
试剂存储箱5顶部设有第一封盖6，以便及时补充试剂；土壤检测箱1右侧顶部设有第二封盖7，进行试纸的取放；废料回收箱11右侧设有第三封盖13，进行废料的收取。
试剂存储箱5左侧设有线性传感器，监测取土器的高度。出液管8上设有电磁感应阀门8-1，电磁感应阀门8-1与线性传感器17电性连接。线性传感器为IFRM圆形，金属/电感式线性传感器，当取土器4取完土线性传感器17感应到取土器4距离靠近，从而电磁感应阀门8-1打开，释放出适量NaHCO3溶液。
上导管9-1与下导管9-2均连接有电机，作为吸取动力源。
上导管9-1和下导管9-2均为LDPE塑料导管。
上导管9-1直径为4～5mm，下导管9-2直径为10～15mm。
工作方式：
将本装置放在需要检测的田间土壤上，通过第一电机3控制电动万向伸缩杆带动取土器4向下取土，取土器4上的电机带动中心轴4-1控制六棱锥的开合，完成取土工作，电动万向伸缩杆相上提起取土器，并向右移动，打开六棱锥，将土壤放入反应槽10内，反应槽10内重量传感器连接电磁感应阀门8-1，使得出液管8内液体滴加到待测土壤上，电机带动上导管9-1吸取上清液至试纸存放盒15内的试纸上，测试完毕后反应槽10内废弃物通过电机带动下导管9-2吸取废弃物至废料回收箱。测试第二组土壤时，试纸测试装置上的第二电机12带动转轴转动，进而带动转盘14转动一格，通过第二电机12，来控制转动的速度，使得下一个未检测的试纸盒转至上导管9-1出口处。
所用试纸的检测浓度在0.1～1.2μg/mL，试纸检测液为钼酸铵浓度为5mg/mL酒石酸钠的浓度为3mg/mL抗坏血酸的浓度为2mg/mL。该装置可检测土壤中有效磷含量，并用钼锑抗试纸进行显色，与标准对比。当颜色变为浅蓝色时(样品的浓度小于0.5μg/mL时为低浓度)，应该施肥。具体检测方法来源于《土壤中有效磷快速测定方法的研究》一文中。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，包括土壤检测箱(1)和滑道(2)，所述滑道(2)为双SBR导轨，所述土壤检测箱(1)底部设有滑轮能够沿所述滑道(2)滑动且能够在任意位置停止；
所述土壤检测箱(1)包括取土装置，反应装置，试纸测试装置以及废料回收装置；
所述取土装置位于所述土壤检测箱(1)左侧，包括第一电机(3)和取土器(4)，所述第一电机(3)与取土器(4)间设有电动万向伸缩杆，所述第一电机(3)能够控制所述取土器(4)上下左右移动；所述取土器(4)包括圆柱段和六棱锥段，所述取土器(4)内部设有中心轴(4-1)及侧轴(4-2)，所述六棱锥与圆柱相交处铰接，所述六棱锥六个面相互分离，所述中心轴(4-1)与侧轴(4-2)铰接，所述侧轴(4-2)分别与与六棱锥面六个面的中心处铰接，使得中心轴(4-1)的伸缩带动六棱锥面的开合；
所述反应装置位于所述土壤检测箱(1)中部，包括试剂存储箱(5)，出液管(8)以及反应槽(10)，所述出液管(8)上端连接试剂存储箱(5)底部，所述反应槽(10)位于出液管(8)下方；
所述试纸测试装置位于所述土壤检测箱(1)右侧，包括转盘(14)与转轴，所述转轴位于所述转盘(14)底部中心位置，所述转轴(14)上设有第二电机(12)，带动转盘转动，所述转盘(14)上设有试纸存放盒(15)，所述试纸存放盒(15)与反应槽(10)通过上导管(9-1)相连，吸取上清液；
所述废料回收装置位于所述土壤检测箱(1)右侧底部，所述废料回收装置包括废料回收箱(11)和下导管(9-2)，所述废料回收箱(11)与所述反应槽(10)底部通过下导管(9-2)相连，进行废液回收。
2.根据权利要求1所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述试纸存放盒(15)均布于转盘(14)四周，所述试纸存放盒(15)数量为6～8个。
3.根据权利要求1所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述取土器(4)顶部设有电机，所述电机控制中心轴(4-1)上下移动。
4.根据权利要求1所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述试剂存储箱(5)顶部设有第一封盖(6)，以便及时补充试剂；所述土壤检测箱(1)右侧顶部设有第二封盖(7)，进行试纸的取放；所述废料回收箱(11)右侧设有第三封盖(13)，进行废料的收取。
5.根据权利要求1所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述上导管(9-1)与下导管(9-2)均连接有电机，作为吸取动力源。
6.根据权利要求1所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述上导管(9-1)和下导管(9-2)均为LDPE塑料导管。
7.根据权利要求6所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述上导管(9-1)直径为4～5mm，所述下导管(9-2)直径为10～15mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述试剂存储箱(5)左侧设有线性传感器(17)，监测取土器(4)的高度。
9.根据权利要求1所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述出液管(8)上设有电磁感应阀门(8-1)，所述电磁感应阀门(8-1)与线性传感器(17)电性连接。
10.根据权利要求1所述的一种基于自动探测技术的土壤元素含量检测设备，其特征在于，所述取土器(4)为刚性材料制成。
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