CN110514467B - 一种智能型土壤分层采样设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种智能型土壤分层采样设备，包括采样管体和设置于采样管体上的动力部件，所述采样管体内设置有收集管，所述收集管沿轴向均匀设置有至少一个收集仓，所述采样管体上设置有均与所述收集仓相对应的至少一个传感器和开闭装置，在所述采样管体在动力部件的作用下移动至土壤里的情况下，中央处理装置能够根据所述传感器的采集土壤参数生成用于控制所述开闭装置开启和/或闭合的采集信号。本发明的收集管中的收集仓上均相应的设置有传感器和开闭装置，能够依靠传感器准确有效地采集目标土壤的物理分析用参数，保证了每一收集仓都能够准确收集预设土壤参数区间内的目标土壤，且保证了每一收集仓内土壤的物理分析用参数不同或不会部分重合。

Description

一种智能型土壤分层采样设备及方法

技术领域

本发明涉及土壤检测技术领域，尤其涉及一种智能型土壤分层采样设备及方法。

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(或污染程度)及其变化趋势。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。其中，地球表层的岩石经过风化作用，逐渐破坏成疏松的、大小不等的矿物颗粒(称为母质)。而土壤是在母质、气候、生物、地形、时间等多种成土因素综合作用下形成和演变而成的。土壤组成很复杂，总体来说是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机质、水分和空气等固、液、气三相组成的。

目前，土壤采样作为土壤环境监测最重要的步骤，其手段较为原始，具有重大的缺陷，例如：采集农地或荒地表层土壤层样品，常用小型铁铲；研究土壤一般物理性质，如土壤容重、孔隙率和持水特性等，常用工具为环刀。环刀为两端开口的圆筒，下口有刃。上述采样工具均较为原始，无法满足不同研究目的中对土壤层样品采集的不同的要求。

中国专利(公开号为CN204882134U)公开了一种多功能土壤分层采样器，包括采样器外管，采样器外管的一端设置有采样锥管，采样器外管内沿采样器外管的长度方向依次设置有多个采样环，采样环的数量及长度根据采样分层需求而定，还包括有样品推杆，样品推杆横截面的最大宽度大于采样环的内径，小于采样器外管的内径，用于将采样环或采样观察管推出采样器外管。以解决现有土壤分层采样需耗费大量人力物力，且采样工作耗时较长，采样十分不便等问题。

该专利公开的多功能土壤分层采样器，能够快捷有效地对土壤进行分层采样。但是，该专利在对土壤进行采样时无法有效监测土壤相关数据，无法在采样完成后基于土壤的多种数据进行综合分析判断，例如：土壤的温度、湿度等因素。并且该专利仅能依靠操作人员的经验判断主观上对土壤进行分层，无法根据土壤相关数据客观有效的对土壤层样品进行科学、有效、准确的分层。

中国专利(公开号为CN103364222B)公开了一种可实现分层取样的组合式土壤采样器，该采样器包括顶盖、两个以上的筒体和采样头，所述筒体包括外筒和内筒，外筒沿着中轴线拆分为两个半体，内筒紧贴外筒内壁设置，两个半体通过结合扣连成一体；顶盖与筒体之间、各筒体之间以及筒体与采样头之间均通过螺纹连接，上述通过螺纹连接的两部件之间还通过活动扣紧固；所述顶盖上设有气孔，顶盖侧壁上设有水平的转动把手。该专利采用可拆分的多个筒体组合，避免了多次采集时土壤层样品接触采样筒体带来的污染以及从筒体再次转移到其他容器时带来的样品损失和污染，由于样品以圆柱状封装在采样内筒内使得样品的长期保存和再次分层实现了可能。

但是，该专利仅能够通过固定设置分层结构实现机械化分层采样，无法根据土壤不同情况和采集需求进行智能采样，可能会采集部分无用土壤样本。因此，本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足提供一种能够根据土壤参数进行智能土壤分层且基于土壤的多种数据进行综合分析判断的一种智能型土壤分层采样设备及方法。

中国专利(公开号为CN109540583A)公开了一种连动式土壤重金属元素检测采样设备及方法，其设备的采样内筒内部中空形成用于容纳土壤层样品的容纳空间，且所述采样内筒下端具有与所述容纳空间连通的开口结构，所述采样内筒被压入土壤时，部分土壤从所述开口结构进入所述容纳空间，形成土壤层样品；所述采样内筒由若干内筒节连接而成，每个所述内筒节的结构完全相同，至少三根所述内筒连接件均匀地布设于每个所述内筒节的外壁处，将若干所述内筒节连接固定成一个所述采样内筒，每个所述内筒节内部容纳的土壤均代表土壤表面以下某一个深度范围的土壤层样品，方便对土壤层样品的重金属元素检测时，土壤深度与土壤层样品一一对应。

该专利通过设置多个相邻的采样内筒节进行采样，实际上，在需要对某一处的不同高度上的土壤进行采样时，由于位于最下方的单个内筒节是需要依次地贯穿位于上方的待采样土壤的，该过程中极其容易导致各个深度采集到的样品交叉污染，代表性差，使得试验结果误差偏大，不能准确反应出研究土层的实际情况。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种智能型土壤分层采样设备，至少包括采样管体以及设于所述采样管体上的切割头和至少一个收集仓，所述采样设备被配置为在非采样期间通过所述切割头形成允许所述采样管体通过的土壤通道，以将所述收集仓置于所述土壤通道中的指定位置处，并在采样期间通过所述收集仓的开合状态的转换过程，完成对指定位置处的土壤的采样操作，所述收集仓被配置为在指定位置下由封闭状态转换为部分开放状态，并通过其仓体上设置的第一板体与第二板体在采样期间彼此相互作用而使得所述土壤层对所述采样设备施加的阻力作用最小化的方式，对土壤层样品进行接收，其中，所述第一板体被配置为在非采样期间内与所述第二板体彼此接合且相对固定，以保持所述收集仓在抵达指定位置前的封闭状态，并在所述收集仓抵达指定位置后的采样期间内，通过外界驱动力作用使其与所述第二板体相对转动而开启所述收集仓的方式，驱使所述第二板体以其与所述第一板体保持接合状态且其与所述第一板体各自对应的作用力施加对象不同的方式分别相对所述收集仓仓体转动，以此使得所述收集仓是在所述土壤通道经过松动处理并使得所述第二板体的转动所受到的阻力作用大大减小的情况下接收该指定位置处的土壤层样品。

根据一种优选实施方式，所述收集仓内设置有用于对所述第一板体施加所述外界驱动力作用的可动部件，所述可动部件被配置为其能够相对所述采样管体沿第一轴线限制性地运动且其与所述第一板体之间保持接合状态，以使得至少一个所述第一板体从当前初始位置相对所述收集仓仓体进行转动并在该当前初始位置处形成所述收集仓与外界环境相连通的土壤接收路径，其中，至少一个所述第一板体从当前初始位置相对所述收集仓仓体进行转动的方式至少包括所述第一板体沿着至少两个彼此共面但彼此不同向的轴线所对应的轴线延伸方向运动以及至少一个所述第一板体彼此之间同步运动中的一个或几个。

根据一种优选实施方式，所述第二板体被配置为其两端分别与所述收集仓仓体和所述第一板体相接合，以此使得至少一个所述第二板体能够在所述第一板体收到外界驱动力作用而相对转动的情况下，以其一端的运动在采样期间不会受到与所述收集仓相靠近的土壤通道的阻力作用，且其另一端的运动在采样期间始终受到所述土壤通道的阻力作用的方式相对所述收集仓仓体进行转动，其中，至少一个所述第二板体相对所述收集仓仓体进行转动的方式至少包括所述第二板体与所述第一板体之间的夹角逐渐减小且所述第二板体与竖直方向之间的夹角逐渐增大的运动以及至少一个所述第二板体彼此之间同步运动中的一个或几个。

根据一种优选实施方式，所述收集仓还包括设置于所述第二板体上的刀体，所述刀体配置为沿所述第二板体的长度延伸方向与所述第二板体相对固定，以使得所述刀体在非采样期间始终保持与所述第一板体之间的接合状态且在采样期间与所述第一板体脱离接合状态，而以其相对竖直方向呈倾斜姿态的方式逐渐地朝向所述土壤通道的内壁靠拢，并优先于所述第二板体与所述土壤通道的内壁相接触，其中，所述刀体上朝向靠近所述土壤通道的一个端面沿垂直于所述土壤通道的内壁的方向优先与所述土壤通道的内壁破碎性地相接触，以此使得所述刀体上与所述土壤通道内壁之间的接触面积更大的主体部分是在所述土壤通道经过松动处理后再与其相接触并延伸至待取样土壤的上方。

根据一种优选实施方式，所述刀体还被配置为与所述切割头彼此相互配合作用，以使得所述刀体能够以其相对竖直方向呈倾斜姿态且延伸至待取样土壤的上方的方式，借助于持续地向下延伸所述土壤通道的所述切割头，对位于指定位置处的待取样土壤进行破碎，以使得被破碎后的待取样土壤脱离所述土壤通道而沿所述土壤接收路径进入所述收集仓，其中，对位于指定位置处的待取样土壤进行破碎的方式至少包括所述刀体上朝向靠近所述待取样土壤的一个端面沿垂直于所述待取样土壤的方向优先与所述待取样土壤破碎性地相接触，以此使得所述刀体上与所述待取样土壤之间的接触面积更大的主体部分是在所述待取样土壤经过松动处理后再与其相接触并进行进一步地破碎。

一种智能型土壤分层采样设备的采样方法，至少包括采样管体以及设于所述采样管体上的切割头和至少一个收集仓，所述方法至少包括以下步骤：在非采样期间通过所述切割头形成允许所述采样管体通过的土壤通道，以将所述收集仓置于所述土壤通道中的指定位置处，并在采样期间通过所述收集仓的开合状态的转换过程，完成对指定位置处的土壤的采样操作，所述收集仓在指定位置下由封闭状态转换为部分开放状态，并通过其仓体上设置的第一板体与第二板体在采样期间彼此相互作用而使得所述土壤层对所述采样设备施加的阻力作用最小化的方式，对土壤层样品进行接收，其中，在非采样期间内所述第一板体与所述第二板体彼此接合且相对固定，以保持所述收集仓在抵达指定位置前的封闭状态，并在所述收集仓抵达指定位置后的采样期间内，第一板体通过外界驱动力作用使其与所述第二板体相对转动而开启所述收集仓的方式，驱使所述第二板体以其与所述第一板体保持接合状态且其与所述第一板体各自对应的作用力施加对象不同的方式分别相对所述收集仓仓体转动，以此使得所述收集仓是在所述土壤通道经过松动处理并使得所述第二板体的转动所受到的阻力作用大大减小的情况下接收该指定位置处的土壤层样品。

本发明的独立权利要求还提供了一种智能型土壤分层采样设备的动力部件，至少包括：采样管体和设置于采样管体上的动力部件，所述采样管体内设置有收集管，所述收集管沿轴向均匀设置有至少一个收集仓，所述采样管体上设置有均与所述收集仓相对应的至少一个传感器和开闭装置，在所述采样管体在动力部件的作用下移动至土壤里的情况下，中央处理装置能够根据所述传感器的采集土壤参数生成用于控制所述开闭装置开启和/或闭合的采集信号，从属权利要求记载其优选改进方案。

相比于传统采样设备的固定分层方法，本发明的收集管沿轴向均匀设置有多个收集仓。这些收集仓上均相应的设置有传感器和开闭装置，能够依靠传感器准确有效地采集目标土壤的物理分析用参数，保证了每一收集仓都能够准确收集预设土壤参数区间内的目标土壤，且保证了每一收集仓内土壤的物理分析用参数不同或不会部分重合。

此外优点为：

1、每一收集仓与一个存储于中央处理装置中的预设土壤参数区间对应，使得在传感器的采集土壤参数位于某一预设土壤参数区间时，该预设土壤参数区间对应的收集仓能够准确收集土壤层样品。

2、多个预设土壤参数区间可以是连续的或间断的，用户可以根据实际研究目的通过移动端调整预设土壤参数区间，例如：用户仅需要分析较浅深度土壤物理性质时，用户通过将多个预设土壤参数区间设置为连续的，即可采集到由多个较小的土壤参数区间构成的较大的土壤参数区间的土壤样本。

3、传统的采样设备需要采集较深土壤层样品时，需要对土壤由浅至深进行多次采样，才能分析较深土层的土壤性质，本发明能够通过将多个预设土壤参数区间设置为间断的，使得用户能够采集多个具有一定深度差的土层并通过移动端耦合出较深土层的土壤性质，例如：仅需要采集100厘米深土层、50厘米深土层和30厘米深土层即可完成土壤数据的耦合，有效地避免了用户多次采集造成的步骤繁琐及工作量大的问题。

4、用户能够根据研究目的的选择使用土壤湿度数值区间或土壤温度数值区间作为控制开闭装置的数据种类，例如：主要研究目的为土壤湿度与土壤深度的关系时切换为土壤湿度数值区间为控制开闭装置的数据种类；主要研究目的为土壤温度与土壤深度的关系时切换为土壤温度数值区间为控制开闭装置的数据种类。因此能够做到有的放矢，获得最为准确的土壤数据的同时保证了土壤数据类型的完整性。

5、在用户的研究目的为对土壤进行化学分析时，例如：重金属分析时，由于土壤温度随土壤深度变化的改变量较小，用户能够通过设置土壤湿度数值区间为控制开闭装置的数据种类，即可得到土壤的温度、湿度和深度等物理性质，并通过后期实验室分析得到重金属数据即可形成由土壤的温度、湿度、深度和重金属含量构成的完整土壤数据列表，使得用户能够直观地观察任意两种数据之间的对应关系。

根据一个优选实施方式，所述采集土壤参数至少包括土壤湿度、土壤温度等物理分析用参数，所述中央处理装置内预设有多个预设土壤参数区间，在所述采集土壤参数位于某一预设土壤参数区间的情况下，所述中央处理装置能够生成采集信号，所述采集信号能够开启与所述预设土壤参数区间对应的所述收集仓上的对应开闭装置，并且在所述收集仓与外界土壤连通的情况下完成相应采集土壤动作。

根据一个优选实施方式，所述中央处理装置设置有无线通信模块，所述中央处理装置能够通过无线通信模块将所述采集土壤参数传输至移动端，其中：用户能够根据实际需求修改预设土壤参数区间的数值并通过无线通信模块传输至所述中央处理装置。

根据一个优选实施方式，所述预设土壤参数区间至少包括由用户根据土质情况设定的土壤湿度数值区间，其中：不同的土壤湿度数值区间能够代表不同深度土壤的湿度数值区间，并且能够与不同收集仓相对应，从而使得不同收集仓能够根据土壤参数不同进行分层收集土壤。

根据一个优选实施方式，所述预设土壤参数区间还包括由用户根据土质情况设定的土壤温度数值区间，其中：不同的土壤温度数值区间能够代表不同深度土壤的温度数值区间，并且能够与不同收集仓相对应，从而使得不同收集仓能够根据土壤参数不同进行分层收集土壤。

根据一个优选实施方式，所述采样管体上还设置有用于显示土壤深度的刻度部，用户能够在每一收集仓进行土壤收集时记录刻度并记录于所述移动端内，所述移动端能够基于所述采集土壤参数和由用户记录的刻度生成以土壤深度为自变量、土壤温度和土壤湿度为因变量的坐标系。

根据一个优选实施方式，远离所述动力部件的所述采样管体的一端设置有切割头，其中：所述采样管体设置有缺口，所述切割头的侧壁上设置有凸起，所述切割头能够按照所述凸起与所述缺口卡合的方式与所述采样管可拆卸连接。

根据一个优选实施方式，所述动力部件与所述采样管体螺纹连接，所述动力部件至少包括T型手柄、击打锤等，用户能够根据不同的土壤硬度选择旋转的T型手柄或击打锤。

根据一个优选实施方式，所述传感器至少包括温度传感器和湿度传感器等，所述传感器与所述中央处理装置电连接。

根据一个优选实施方式，一种智能型土壤分层采样方法，至少包括采样管体和设置于采样管体上的动力部件，所述采样管体内设置有收集管，所述收集管沿轴向均匀设置有至少一个收集仓，所述采样管体上设置有均与所述收集仓相对应的至少一个传感器和开闭装置，所述土壤分层采样方法至少包括：通过所述传感器获取采集土壤参数并传输至中央处理装置，在所述采集土壤参数位于某一预设土壤参数区间的情况下，所述中央处理装置能够生成采集信号，所述采集信号能够开启与所述预设土壤参数区间对应的所述收集仓上的对应开闭装置，并且在所述收集仓与外界土壤连通的情况下完成相应采集土壤动作，移动端能够基于所述采集土壤参数和由用户记录的刻度生成以土壤深度为自变量、土壤温度和土壤湿度为因变量的坐标系。

附图说明

图1是本发明的智能型土壤分层采样设备的简化结构连接示意图；

图2是本发明的一个优选实施方式的收集仓的简化结构连接示意图；

图3是本发明的湿度传感器的一个优选实施方式的简化电路示意图；

图4是本发明的温度传感器的一个优选实施方式的简化电路示意图；

图5是本发明的智能型土壤分层采样设备的简化模块连接示意图；和

图6是本发明的一个优选实施方式的切割头的简化模块连接示意图。

附图标记列表

1：采样管体 2：动力部件 3：收集管

4：收集仓 5：传感器 6：开闭装置

7：中央处理装置 8：移动端 9：刻度部

10：切割头 11：第一板体 12：第二板体

13：可动部件 14：刀体 15：连杆

71：无线通信模块

具体实施方式

下面结合附图1～6对本发明进行详细说明。

实施例1

实施例1公开了一种智能型土壤分层采样设备的动力部件2，至少包括：采样管体1和设置于采样管体1上的动力部件2。

根据一个优选实施方式，如图1所示，采样管体1内设置有收集管3，收集管3沿轴向均匀设置有至少一个收集仓4，采样管体1上设置有均与收集仓4相对应的至少一个传感器5和开闭装置6，在采样管体1在动力部件2的作用下移动至土壤里的情况下，中央处理装置7能够根据传感器5的采集土壤参数生成用于控制开闭装置6开启和/或闭合的采集信号。

优选的，中央处理装置7可以是通过内置导线的方式分别与开闭装置6和传感器5电连接。优选的，本发明公开的中央处理装置7和无线通信模块71可以不是软件功能模块组成，其可由各种硬件的组合和连接关系构成。例如，中央处理装置7和无线通信模块可以是专用集成电路、FPGA、通用计算机或者任何其他硬件等同物。优选的，无线传输模块71还可以由zigbee无线通信元器件和zigbee收发器构成，zigbee无线通信元器件与中央处理装置7连接，zigbee收发器与移动端8建立通信连接。

优选的，每一收集仓4与一个存储于中央处理装置7中的预设土壤参数区间对应，使得在传感器5的采集土壤参数位于某一预设土壤参数区间时，该预设土壤参数区间对应的收集仓4能够准确收集土壤层样品。

优选的，多个预设土壤参数区间可以是连续的或间断的，用户可以根据实际研究目的通过移动端调整预设土壤参数区间，例如：用户仅需要分析较浅深度土壤物理性质时，用户通过将多个预设土壤参数区间设置为连续的，即可采集到由多个较小的土壤参数区间构成的较大的土壤参数区间的土壤样本。

优选的，传统的采样设备需要采集较深土壤层样品时，需要对土壤由浅至深进行多次采样，才能分析较深土层的土壤性质，本发明能够通过将多个预设土壤参数区间设置为间断的，使得用户能够采集多个具有一定深度差的土层并通过移动端8耦合出较深土层的土壤性质，例如：仅需要采集100厘米深土层、50厘米深土层和30厘米深土层即可完成土壤数据的耦合，有效地避免了用户多次采集造成的步骤繁琐及工作量大的问题。

优选的，用户能够根据研究目的的选择使用土壤湿度数值区间或土壤温度数值区间作为控制开闭装置6的数据种类，例如：主要研究目的为土壤湿度与土壤深度的关系时切换为土壤湿度数值区间为控制开闭装置6的数据种类；主要研究目的为土壤温度与土壤深度的关系时切换为土壤温度数值区间为控制开闭装置6的数据种类。因此能够做到有的放矢，获得最为准确的土壤数据的同时保证了土壤数据类型的完整性。

优选的，在用户的研究目的为对土壤进行化学分析时，例如：重金属分析时，由于土壤温度随土壤深度变化的改变量较小，用户能够通过设置土壤湿度数值区间为控制开闭装置6的数据种类，即可得到土壤的温度、湿度和深度等物理性质，并通过后期实验室分析得到重金属数据即可形成由土壤的温度、湿度、深度和重金属含量构成的完整土壤数据列表，使得用户能够直观地观察任意两种数据之间的对应关系。

优选的，收集管3设置有对应的盖合装置，在一次完整的土壤层样品采样完成后，用户能够将收集管3由采样管体1内取出并通过盖合装置密封收集管3，封存样品后便于运输到实验室。

根据一个优选实施方式，采集土壤参数至少包括土壤湿度、土壤温度等物理分析用参数，中央处理装置7内预设有多个预设土壤参数区间，在采集土壤参数位于某一预设土壤参数区间的情况下，中央处理装置7能够生成采集信号，采集信号能够开启与预设土壤参数区间对应的收集仓4上的对应开闭装置6，并且在收集仓4与外界土壤连通的情况下完成相应采集土壤动作。

根据一个优选实施方式，如图5所示，中央处理装置7设置有无线通信模块71，中央处理装置7能够通过无线通信模块71将采集土壤参数传输至移动端8，其中：用户能够根据实际需求修改预设土壤参数区间的数值并通过无线通信模块71传输至中央处理装置7。优选的，中央处理装置7和无线通信模块71均按照镶嵌的方式设置于采样管体1靠近动力部件的一端的管体内。

根据一个优选实施方式，预设土壤参数区间至少包括由用户根据土质情况设定的土壤湿度数值区间，其中：不同的土壤湿度数值区间能够代表不同深度土壤的湿度数值区间，并且能够与不同收集仓4相对应，从而使得不同收集仓4能够根据土壤参数不同进行分层收集土壤。

根据一个优选实施方式，预设土壤参数区间还包括由用户根据土质情况设定的土壤温度数值区间，其中：不同的土壤温度数值区间能够代表不同深度土壤的温度数值区间，并且能够与不同收集仓4相对应，从而使得不同收集仓4能够根据土壤参数不同进行分层收集土壤。

优选的，本发明通过将收集仓4的开闭装置设置于采样管体1的侧壁上，有效地避免了在用户需要对土壤进行金属含量检测时，金属的切割头10进行取样时对土壤造成污染，影响相应的土质检测。优选的，在开闭装置开启时，相应的收集仓4附近的土壤会在周围土层的压力下移动至收集仓4内并在开闭装置闭合时完成采样。

优选的，开闭装置6至少包括由两个弧形的第一板体11、第二板体12以及可动部件13。在通过开闭装置6控制可动部件13向上运动时，第一板体11和第二板体12彼此折叠而使得收集仓4至少部分开启，使得相应收集仓4与外界土壤连通。在通过开闭装置6控制可动部件13向下运动时，第一板体11和第二板体12彼此展开直至并使得相应收集仓4与外界土壤隔离，收集仓4呈封闭状态。

根据一个优选实施方式，采样管体1上还设置有用于显示土壤深度的刻度部9，用户能够在每一收集仓4进行土壤收集时记录刻度并记录于移动端8内，移动端8能够基于采集土壤参数和由用户记录的刻度生成以土壤深度为自变量、土壤温度和土壤湿度为因变量的坐标系。

优选的，用户记录的刻度为切割头10至刻度部9的长度，不同收集仓与切割头10的距离为固定值，例如：第一收集仓与切割头10之间的距离为0.5米，第二收集仓与切割头10之间的距离为1米，第三收集仓与切割头10之间的距离为1.5米等，因此用户在每一收集仓开启时记录相应的刻度并输入至移动端8后，移动端8通过将刻度减去相应收集仓与切割头10之间的距离即可生成相应收集仓开启时的深度，即相应收集仓采集的土壤样本的深度。

根据一个优选实施方式，远离动力部件2的采样管体1的一端设置有切割头10，其中：采样管体1设置有缺口，切割头10的侧壁上设置有凸起，切割头10能够按照凸起与缺口卡合的方式与采样管1可拆卸连接。优选的，切割头10相对于采样管体1逆时针旋转自动闭合，顺时针旋转两部件分离，能够实现快速拆卸。优选的，切割头10的内径与采样管体1的内径相等

根据一个优选实施方式，动力部件2与采样管体1螺纹连接，动力部件2至少包括T型手柄、击打锤或电动动力部件等，用户能够根据不同的土壤硬度选择旋转的T型手柄、击打锤或电动动力部件。

根据一个优选实施方式，传感器5至少包括温度传感器和湿度传感器等，传感器5与中央处理装置7电连接。优选的，温度传感器和湿度传感器均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

优选的，如图3和图4所示，传感器5还能够由均为基于ZigBee的温度和湿度传感器构成，例如：公开号为CN206113993U的中国专利涉及的一种基于ZigBee的微型土壤温湿度无线检测装置，检测装置包括：ZigBee模块、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、AD转换电路，其中：土壤湿度传感器、土壤温度传感器经过AD转换电路连接中央处理装置7；土壤湿度传感器、土壤温度传感器将采集的实时数据经过AD转换电路上传到中央处理装置7。

实施例2

本实施例公开了一种智能型土壤分层采样方法，在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可作为本实施例的补充。

根据一个优选实施方式，本方法至少包括采样管体1和设置于采样管体1上的动力部件2，采样管体1内设置有收集管3，收集管3沿轴向均匀设置有至少一个收集仓4，采样管体1上设置有均与收集仓4相对应的至少一个传感器5和开闭装置6。

根据一个优选实施方式，土壤分层采样方法至少包括：

S1：通过传感器5获取采集土壤参数并传输至中央处理装置7，

S2：在采集土壤参数位于某一预设土壤参数区间的情况下，中央处理装置7能够生成采集信号，

S3：采集信号能够控制与预设土壤参数区间对应的收集仓4上的对应开闭装置6，并且在收集仓4与外界土壤连通的情况下完成相应采集土壤动作，

S4：移动端8能够基于采集土壤参数和由用户记录的刻度生成以土壤深度为自变量、土壤温度和土壤湿度为因变量的坐标系。

优选的，中央处理装置7可以是通过内置导线的方式分别与开闭装置6和传感器5电连接。优选的，本发明公开的中央处理装置7和无线通信模块71可以不是软件功能模块组成，其可由各种硬件的组合和连接关系构成。例如，中央处理装置7和无线通信模块可以是专用集成电路、FPGA、通用计算机或者任何其他硬件等同物。优选的，无线传输模块71还可以由zigbee无线通信元器件和zigbee收发器构成，zigbee无线通信元器件与中央处理装置7连接，zigbee收发器与移动端8建立通信连接。

优选的，传感器5还能够由均为基于ZigBee的温度和湿度传感器构成，至少包括ZigBee模块、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、AD转换电路。中央处理装置7能够通过AD转换电路与温度传感器和湿度传感器建立通信连接。该通信连接步骤至少包括：

S1：温度传感器和湿度传感器将采集的实时数据通过AD转换电路传输至中央处理装置7，

S2：中央处理装置7的无线传输模块71在接收到ZigBee网关的数据请求后，通过ZigBee空口将数据上报到至云端，并存储，

S3：在ZigBee网关将采集数据存储于云端后，能够通过WIFI等空口将采集数据发送至移动端8。

优选的，多个预设土壤参数区间可以是连续的或间断的，用户可以根据实际研究目的通过移动端8调整预设土壤参数区间，例如：用户仅需要分析较浅深度土壤物理性质时，用户通过将多个预设土壤参数区间设置为连续的，即可采集到由多个较小的土壤参数区间构成的较大的土壤参数区间的土壤样本。

优选的，本发明通过将收集仓4的开闭装置设置于采样管体1的侧壁上，有效地避免了在用户需要对土壤进行金属含量检测时，金属的切割头10进行取样时对土壤造成污染，影响相应的土质检测。

优选的，传统的采样设备需要采集较深土壤层样品时，需要对土壤由浅至深进行多次采样，才能分析较深土层的土壤性质，本发明能够通过将多个预设土壤参数区间设置为间断的，使得用户能够采集多个具有一定深度差的土层并通过移动端耦合出较深土层的土壤性质，例如：仅需要采集100厘米深土层、50厘米深土层和30厘米深土层即可完成土壤数据的耦合，有效地避免了用户多次采集造成的步骤繁琐及工作量大的问题。

优选的，用户能够根据研究目的的选择使用土壤湿度数值区间或土壤温度数值区间作为控制开闭装置6的数据种类，例如：主要研究目的为土壤湿度与土壤深度的关系时切换为土壤湿度数值区间为控制开闭装置6的数据种类；主要研究目的为土壤温度与土壤深度的关系时切换为土壤温度数值区间为控制开闭装置6的数据种类。因此能够做到有的放矢，获得最为准确的土壤数据的同时保证了土壤数据类型的完整性。例如：

在用户主要研究目的为土壤湿度与土壤深度的关系时，用户可以将控制开闭装置6的数据种类设置为土壤湿度数值区间，例如：第一收集仓对应的开启开闭装置6的土壤湿度数值区间为12％至15％，第二收集仓对应的开启开闭装置6的土壤湿度数值区间为15％至18％，第三收集仓对应的开启开闭装置6的土壤湿度数据区间为18％至21％，因此在用户使用本发明进行土壤采集时，多个收集仓能够按照土壤湿度的不同连续的分层采集土壤层样品。

优选的，收集管3设置有对应的盖合装置，在一次完整的土壤层样品采样完成后，用户能够将收集管3由采样管体1内取出并通过盖合装置密封收集管3，封存样品后便于运输到实验室。

优选的，每一收集仓4与一个存储于中央处理装置7中的预设土壤参数区间对应，使得在传感器的采集土壤参数位于某一预设土壤参数区间时，该预设土壤参数区间对应的收集仓能够准确收集土壤层样品。

优选的，收集仓4可以由树脂材料构成，在监测目的是重金属污染的情况下，树脂材料可以避免因采样管体1含有的重金属杂质造成土壤层样品污染。

优选的，在用户的研究目的为对土壤进行化学分析时，例如：重金属分析时，由于土壤温度随土壤深度变化的改变量较小，用户能够通过设置土壤湿度数值区间为控制开闭装置的数据种类，即可得到土壤的温度、湿度和深度等物理性质，并通过后期实验室分析得到重金属数据即可形成由土壤的温度、湿度、深度和重金属含量构成的完整土壤数据列表，使得用户能够直观地观察任意两种数据之间的对应关系。

实施例3

如图2所示，智能型土壤分层采样设备至少包括采样管体1。采样设备至少包括切割头10。采样设备至少包括至少一个收集仓4。优选地，多个收集仓4沿该采样设备的长度方向依次相邻设置。该切割头10在非采样期间形成允许该采样管体1通过的土壤通道。该切割头10形成该土壤通道的方式可以为手动或是电动。该采样设备被配置为在非采样期间通过该切割头10形成允许该采样管体1通过的土壤通道，以将该收集仓4置于该土壤通道中的指定位置处。所述切割头10在外力驱动作用下向下钻取土壤，直至将收集仓4置于该土壤通道中的指定位置处。某一收集仓4的指定位置是与某一收集仓4的待采样土壤所在位置相对应的位置。假设待采样土壤所在深度位置范围为(H，H+δH)，则指定位置是指位于该深度位置范围上方的(H－△H，H)。其中δH的数值应不大于两个收集仓4各自的物理重心之间的间距，以使得各个收集仓4所采样的土壤层不相重复或不会部分重叠，保证采样结果的有效性和准确性。其中△H的数值应不大于3±1cm，以使得各个收集仓4与各自对应的指定位置之间的距离在误差范围内，进而保证采样结果所对应的土壤层深度数值在其误差范围内。其中△H＜＜δH。

该采样设备被配置为在采样期间通过该收集仓4的开合状态的转换过程，完成对指定位置处的土壤的采样操作。该收集仓4被配置为在指定位置下由封闭状态转换为部分开放状态。

该收集仓4被配置为至少包括整体呈筒状的且外壁上沿其周向方向开设有若干个开口的仓体，该仓体具有中空内腔且该中空内腔通过其外壁上开设的开口与外界环境连通。所述收集仓4被配置为至少包括成弧形的且与该开口在周向上的长度相适配的至少一个第一板体11和至少一个第二板体12。第一板体11与第二板体12的形状相互适配，以使得第二板体12与第一板体11彼此转动连接并构成与所述仓体上的开口的形状相适配的板体。第二板体12的一端转动连接至该仓体上的开口的内壁上。第一板体11的一端转动连接至第二板体12上。至少一个开口上均设置有沿第一轴线彼此相邻布置的第二板体12与第二板体11，以此使得该收集仓4呈封闭状态。以此保证在非采样期间内收集仓4内不会接收其他深度处的土壤。优选地，第一板体11与第二板体12之间的连接处采用密封式的转动连接，即第一板体11与第二板体12之间可以为常规的转轴连接等转动连接方式，并且该连接位置处可以采用折叠状的弹性塑胶将该连接位置与外界相隔离，以使得该连接位置处不会进入任何细小的土壤颗粒，保证第一板体11与第二板体12之间顺利完成相对转动。优选地，第二板体12与收集仓4之间的连接位置处也可以采用上述密封式的转动连接方式。优选地，第二板体12与收集仓4之间的转动连接方式被配置为所述第二板体12只能够相对收集仓4朝向远离收集仓4的方向转动且其转动角度小于角度α。优选地，角度α可以为15°～45°。优选地，第一板体11与第二板体12之间的转动连接方式被配置为所述第一板体11只能够相对第二板体12朝向靠近收集仓4的方向转动且其转动角度小于角度β。优选地，角度β可以为0°～180°。

该收集仓4被配置为对土壤层样品进行接收。该收集仓4的仓体上设置的第一板体11与第二板体12在采样期间彼此相互作用。在采样期间该土壤层对该采样设备施加的阻力作用最小化。该第一板体11被配置为在非采样期间内与该第二板体12彼此接合且相对固定。即在非采样期间内，第一板体11与第二板体12之间处于彼此接合状态，并且由于可动部件13对第一板体11的限制作用，使得第一板体11、第二板体12分别相对收集仓4固定。即该第一板体11是在可动部件13的限制作用下，与第二板体12配合作用，保持该收集仓4在抵达指定位置前的封闭状态。

该第一板体11被配置为在该收集仓4抵达指定位置后的采样期间内，通过外界驱动力作用使其与该第二板体12相对转动而开启该收集仓4的方式，驱使该第二板体12以其与该第一板体11保持接合状态且其与该第一板体11各自对应的作用力施加对象不同的方式分别相对该收集仓4仓体转动。其中，第一板体11的作用力施加对象对应的是第二板体12，第二板体12的作用力施加对象对应的是土壤通道内的土壤。在该收集仓4抵达指定位置后的采样期间内，通过对该第一板体11施加外界驱动力作用，使得该第一板体11与该第二板体12相对转动，进而部分地开启该收集仓4。即通过可动部件13的向上移动，第一板体11与第二板体12彼此折叠，从而暴露出收集仓4外壁上的部分开口区域。优选地，如图2所示，采样设备包括多个收集仓4，多个收集仓4沿该采样设备的长度方向依次相邻设置，各个收集仓4内的多个连杆15是通过滑动件安装至可动部件13上，滑动件滑动连接在可动部件13上，多个收集仓4的多个滑动件的控制线路相对独立，以此用户能够对不同的收集仓4中的滑动件进行开仓或关仓操作。优选地，滑动件可以是通过设于收集仓4的顶部仓壁上的微型伸缩杆上下实现与可动部件13之间的相对移动，微型伸缩杆的控制线路通过可动部件13的内部连接至该装置的竖向顶端和/或外部控制线路和/或中央处理装置7，以此实现多个收集仓4的多个滑动件的控制线路相对独立。优选的，中央处理装置7可以是通过内置导线的方式分别与开闭装置6(具体地为滑动件)和传感器5电连接。优选地，微型伸缩杆可以是现有技术中例如由扬州金锐气动件厂提供的长度在150mm～1500mm、承重在1～300kg的微型超细直径液压杆(来源：http://www.likuso.com/apro/pro1-d2bfbb14399.html)。优选地，如图1所示，在采样管体1在动力部件2的作用下移动至土壤里的情况下，中央处理装置7能够根据传感器5的采集土壤参数生成用于控制开闭装置6开启和/或闭合的采集信号。

该收集仓4是在该土壤通道经过松动处理后并使得该第二板体12的转动所受到的阻力作用大大减小的情况下接收该指定位置处的土壤层样品。由于第二板体12的转动，同时带动其端部上设置的刀体14相对收集仓4转动，刀体14优先地与土壤通道内壁相接触并对该土壤通道内壁进行松动处理，使得刀体14的主体部分、第二板体12的转动所受到的阻力作用均大大减小。第二板体12的直接转动是相对收集仓4的转动，不受到土壤层的阻力作用，但土壤层通过刀体14间接地对第二板体12的转动具有阻力作用。

由于现有技术中所提供的土壤采样设备，通常是先由切割头对土壤进行切割，同时被切割开来的部分土壤进入圆柱形收集柱，再将采样设备整体从地下提出，即可获得取得的土壤层样品。但由于该过程中，无论采用手动还是电动都将导致采样设备的抖动和转动，其将使得该过程下不仅无法保证取出的土壤层样品是否为欲取样位置处的土壤，并且无法对不同欲取样位置处的土壤进行区别。因此，本发明所提供的智能型土壤分层采样设备，是通过设置多个并列且彼此独立的收集仓或只是设置单个的收集仓，通过第一板体、第二板体以及可动组件之间的配合作用，各收集仓的内部可以有控制地在启闭之间转换，实现各收集仓对不同深度处的土壤的准确取样。并且针对现有技术中在打开收集仓时需要克服结构紧实的土壤层的较大的反作用力，导致收集仓难以打开或是采样过程中受到土壤层对其施加的阻力作用较大的问题，本发明所提供的土壤采样设备，通过第一板体、第二板体、可动组件以及切割头之间的配合作用，在采样过程中先是通过本发明所提供的切割头对土壤进行处理，使得其形成的土壤通道在周向方向上的起伏程度不一致，其中，在凹槽程度较大的土壤通道内壁处有利于第二板体顺利开启，在凸起程度较大的土壤通道内壁处有利于第二板获取该处的土壤层样品；同时借助于本发明所提供的设于第二板体上的刀体，由于呈扁平状的刀体的两端面上均设置有立体刀片，由此使得在利用刀体对土壤进行采样前，能够通过立体刀片优先地将结构紧实的土壤进行松动处理，由此使得在刀体和/或第二板体上面积较大的端面能够较为容易地推进至土壤内部，继而当刀体被切割头带动着向下切削土壤前，同样地能够通过立体刀片优先地对土壤进行松动处理，由此使得刀体和/或第二板体上面积较大的端面所受到的阻力作用大大减小，由此减小了采样设备整体所需要的驱动力。

根据一种优选实施方式，该收集仓4内设置有用于对该第一板体11施加该外界驱动力作用的可动部件13。优选地，可动部件13为长筒状。优选地，可动部件13可以为前后贯通的长筒状。优选地，动力部件2至少包括贯穿多个收集仓4的长筒状采样内筒，未在图中示出。采样内筒用于传递动力部件2的驱使力作用使得切割头形成该土壤通道。采样内筒用于收集由切割头在形成土壤通道过程中切削下来的多余土壤。可动部件13套接在该采样内筒的外部。可动部件13与动力部件2分别通过不同的动力机构分别实现控制。

可动部件13的一端贯穿进收集仓4内且另一端设于该采样设备的竖向顶端。优选地，可动部件13的一端依次贯穿多个收集仓4且另一端设于该采样设备的竖向顶端，以便于操作者能够在地面上操作可动部件13进行动作。优选地，收集仓4内设置有用于限制可动部件13运动范围的至少一个第一限位件。可动部件13上设置有与第一限位件相适配的第二限位件。当通过手动操作控制可动部件13运动时，可动部件13能够沿第一轴线向上运动直至第二限位件与上端的第一限位件相抵接，可动部件13能够沿第一轴线向下运动直至第二限位件与下端的第一限位件相抵接，由此限制可动部件13的运动范围。当通过电动操作控制可动部件13运动时，可以通过时间继电器控制外部电机的运作时间或采用步进电机，实现对可动部件13的移动距离以及移动速度的控制，由此限制可动部件13的运动范围。通过对可动部件13的运动范围的控制，完成其对第一板体11与第二板体12之间角度变化的控制，即完成收集仓4的启闭转换。

该可动部件13被配置为其能够相对该采样管体1沿第一轴线限制性地运动且其与该第一板体11之间保持接合状态。所述限制性地运动即为可动部件13的运动范围是受到限制的，例如其沿第一轴线上下的可移动距离一定。该可动部件13被配置为使得至少一个该第一板体11从当前初始位置相对该收集仓4仓体进行转动。所述当前初始位置即为当收集仓4为封闭状态时该可动部件13所处的位置。该可动部件13被配置为在该当前初始位置处形成该收集仓4与外界环境相连通的土壤接收路径。可动部件13逐渐远离该当前初始位置，同时通过连杆15带动第一板体11相对第二板体12进行折叠，以此使得在该当前初始位置处通过与第一板体11相对应的收集仓4仓体部分呈开放状的方式，收集仓与外界环境相连通，外界环境中的土壤能够进入收集仓4内，该进入过程即为土壤接收路径。

至少一个该第一板体11从当前初始位置相对该收集仓4仓体进行转动的方式，至少包括该第一板体11沿着至少两个彼此共面但彼此不同向的轴线所对应的轴线延伸方向运动，和/或至少一个该第一板体11彼此之间同步运动。优选地，该第一板体11沿着至少两个彼此共面但彼此不同向的轴线所对应的轴线延伸方向运动。第一板体11受到可动部件13的联动作用，绕第一板体11与第二板体12之间的连接处进行周向转动；同时由于第二板体12受到第一板体11转动的联动作用，第二板体12绕其与仓体之间的连接处进行周向转动；因此第一板体11同时还受到第二板体12转动的联动作用，朝向远离仓体的方向移动；由此，第一板体11的运动始终保持在同一平面上，且其两端的运动方向相反。优选地，至少一个该第一板体11彼此之间同步运动。由于可动部件13同时贯穿多个收集仓4，同时与多个第一板体11相连接，多个第一板体11之间能够同步地运动，使得多个收集仓同步地对不同深度处的土壤进行接收。

根据一种优选实施方式，该第二板体12被配置为其两端分别与该收集仓4的仓体和该第一板体11相接合。该第二板体12被配置为使得至少一个该第二板体12能够在该第一板体11收到外界驱动力作用而相对转动的情况下，以其一端的运动在采样期间不会受到与该收集仓4相靠近的土壤通道的阻力作用的方式相对该收集仓4仓体进行转动。该第二板体12被配置为其一端的运动在采样期间始终受到该土壤通道的阻力作用的方式相对该收集仓4仓体进行转动。由于第二板体12的一端转动连接至收集仓4的仓体上，在采样期间该端部不会与土壤通道内壁相接触，由此该端部在采样期间不会受到与该收集仓4相靠近的土壤通道的阻力作用。由于第二板体12的另一端在第一板体11转动的联动作用下，朝向靠近土壤通道内壁的方向移动，以此该端部在采样期间始终将受到该土壤通道的阻力作用。

至少一个该第二板体12相对该收集仓4仓体进行转动的方式，至少包括该第二板体12与该第一板体11之间的夹角逐渐减小且该第二板体12与竖直方向之间的夹角逐渐增大的运动，和/或至少一个该第二板体12彼此之间同步运动。优选地，第二板体12与该第一板体11之间的夹角逐渐减小且该第二板体12与竖直方向之间的夹角逐渐增大的运动。该运动可以为第一板体11与第二板体12相互折叠且第二板体12朝向远离收集仓4的方向转动的运动方式。优选地，至少一个该第二板体12彼此之间同步运动。由于可动部件13同时贯穿多个收集仓4，同时与多个第一板体11相连接，多个第一板体11之间以及相对应的多个第二板体12之间能够同步地运动，使得多个收集仓同步地对不同深度处的土壤进行接收。

根据一种优选实施方式，该收集仓4还包括设置于该第二板体12上的刀体14。该刀体14沿该第二板体12的长度延伸方向与该第二板体12相对固定。该刀体14的一端固接至第二板体12上，该刀体14的另一端为自由端。该刀体14的自由端沿该第二板体12的长度延伸方向与接合至第一板体11外壁上设置的凹槽内。该刀体14在非采样期间始终保持与该第一板体11之间的接合状态。该刀体14在采样期间与该第一板体11的外壁脱离接合状态。在第二板体12相对收集仓4进行转动的情况下，该刀体14以其相对竖直方向呈倾斜姿态的方式逐渐地朝向该土壤通道的内壁靠拢。该刀体14配置为优先于该第二板体12与该土壤通道的内壁相接触。

刀体14的一端面上设置的立体式刀片垂直于该土壤通道的内壁。该刀体14上朝向靠近该土壤通道的一个端面沿垂直于该土壤通道的内壁的方向优先与该土壤通道的内壁破碎性地相接触。所述破碎性地相接触，即为立体式刀片对其接触到的土壤进行切削破碎，使得原本结构紧实的土壤预先被松动处理。刀体14的主体部分呈扁平状，该主体部分与土壤通道内壁之间的接触面积更大。由此，该刀体14上与该土壤通道内壁之间的接触面积更大的主体部分，是在该土壤通道经过松动处理后，再与土壤通道相接触。刀体14延伸至土壤通道的内部。刀体14延伸至待取样土壤的上方。

根据一种优选实施方式，该刀体14与该切割头10彼此相互配合作用。优选地，在采样过程中先是通过本发明所提供的切割头对土壤进行处理，使得其形成的土壤通道在周向方向上的起伏程度不一致，其中，在凹槽程度较大的土壤通道内壁处有利于第二板体顺利开启，在凸起程度较大的土壤通道内壁处有利于第二板体获取该处的土壤层样品。优选地，在该采样设备上与所述第一轴线相垂直的俯视图中观察，切割头10的径向宽度大于该采样设备本体的径向宽度，切割头10的径向宽度大于该收集仓4的径向宽度，即为由切割头10提供的土壤通道的径向宽度大于采样设备本体的径向宽度，切割头10提供的起伏程度不一致的土壤通道上，在朝向土壤通道的中心轴线呈凸起状的或凸起程度较大的土壤通道内壁处，位于收集仓4上的第二板体12的刀体14在收集仓4呈部分开放状态时的径向宽度大于上述呈凸起状的径向宽度，以此在该采样设备继续向下移动的情况下，刀体14能够收集到该凸起位置处的土壤样品。如图6所示，通过控制切割头10的转动速度与前进速度，配合切割头10结构对土壤进行钻取的方式，使得其形成的土壤通道在周向方向上的起伏程度不一致，其中所形成的土壤通道上呈凸起状的通道内壁处总是与收集仓4上第二板体12的位置相对应/总是位于收集仓4上第二板体12的下方。即为在切割头10持续地向下移动延伸土壤通道的同时，此时延伸至土壤通道内部的刀体14被带动着向下移动并切削位于其下方的待取样土壤。此时刀体14上朝向靠近待取样土壤的端面上设置的立体式刀片，优先地与待取样土壤相接触并进行切削破碎，使得原本结构紧实的土壤预先被松动处理。优选地，对位于指定位置处的待取样土壤进行破碎的方式，至少包括该刀体14上朝向靠近该待取样土壤的一个端面沿垂直于该待取样土壤的方向优先与该待取样土壤破碎性地相接触。该刀体14上与该待取样土壤之间的接触面积更大的主体部分是在该待取样土壤经过松动处理后再与其相接触并进行进一步地破碎。优选地，该刀体14借助于持续地向下延伸该土壤通道的该切割头10，对位于指定位置处的待取样土壤进行破碎。该刀体14能够以其相对竖直方向呈倾斜姿态且延伸至待取样土壤的上方的方式，借助于持续地向下延伸该土壤通道的该切割头10，对位于指定位置处的待取样土壤进行破碎。由于刀体14上接触面积更大的主体部分持续地向下移动，将已进行松动处理的土壤彻底切削分离土壤通道，并沿着土壤接收路径进入收集仓4。优选地，被破碎后的待取样土壤脱离该土壤通道且沿土壤接收路径进入该收集仓4。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智能型土壤分层采样设备，至少包括：采样管体（1）和设置于采样管体（1）上的动力部件（2），采样管体（1）内设置有收集管（3），收集管（3）沿轴向均匀设置有至少一个收集仓（4），远离动力部件（2）的采样管体（1）的一端设置有切割头（10）；动力部件（2）至少包括贯穿多个收集仓（4）的长筒状采样内筒；

收集仓（4）整体呈筒状，其外壁上沿其周向方向开设有若干个开口的仓体，该仓体具有中空内腔且该中空内腔通过其外壁上开设的开口与外界环境连通；所述收集仓（4）被配置为至少包括成弧形的且与该开口在周向上的长度相适配的至少一个第一板体（11）和至少一个第二板体（12），第一板体（11）与第二板体（12）的形状相互适配，第二板体（12）的一端转动连接至所述仓体上的开口的内壁上，第一板体（11）的一端转动连接至第二板体（12），以使得第二板体（12）与第一板体（11）彼此转动连接并构成与所述收集仓（4）上的开口的形状相适配的板体；

收集仓（4）内设置有用于对所述第一板体（11）施加外界驱动力作用的可动部件（13），可动部件（13）套接在采样内筒的外部，多个连杆（15）是通过滑动件安装至可动部件（13）上，可动部件（13）同时贯穿多个收集仓（4），同时通过连杆（15）与多个第一板体（11）相连接；

所述采样设备被配置为在非采样期间通过所述切割头（10）形成允许所述采样管体（1）通过的土壤通道，以将所述收集仓（4）置于所述土壤通道中的指定位置处，并在采样期间通过所述收集仓（4）的开合状态的转换过程，完成对指定位置处的土壤的采样操作，所述收集仓（4）被配置为在指定位置下由封闭状态转换为部分开放状态，并通过其仓体上设置的第一板体（11）与第二板体（12）在采样期间彼此相互作用而使得土壤层对所述采样设备施加的阻力作用最小化的方式，对土壤层样品进行接收，其中，

所述第一板体（11）被配置为在非采样期间内与所述第二板体（12）彼此接合且相对固定，以保持所述收集仓（4）在抵达指定位置前的封闭状态，并在所述收集仓（4）抵达指定位置后的采样期间内，通过外界驱动力作用使其与所述第二板体（12）相对转动而开启所述收集仓（4）的方式，驱使所述第二板体（12）以其与所述第一板体（11）保持接合状态且其与所述第一板体（11）各自对应的作用力施加对象不同的方式分别相对所述收集仓（4）仓体转动，以此使得所述收集仓（4）是在所述土壤通道经过松动处理并使得所述第二板体（12）的转动所受到的阻力作用大大减小的情况下接收该指定位置处的土壤层样品；其中，第一板体（11）的作用力施加对象对应的是第二板体（12），第二板体（12）的作用力施加对象对应的是土壤通道内的土壤；

所述可动部件（13）被配置为其能够相对所述采样管体（1）沿第一轴线限制性地运动且其与所述第一板体（11）之间保持接合状态，以使得至少一个所述第一板体（11）从当前初始位置相对所述收集仓（4）仓体进行转动并在该当前初始位置处形成所述收集仓（4）与外界环境相连通的土壤接收路径，其中，

至少一个所述第一板体（11）从当前初始位置相对所述收集仓（4）的仓体进行转动的方式包括：至少一个所述第一板体（11）沿着至少两个彼此共面但彼此不同向的轴线所对应的轴线延伸方向运动，和至少两个所述第一板体（11）彼此之间同步运动。

2.根据权利要求1所述的采样设备，其特征在于，所述第二板体（12）被配置为其两端分别与所述收集仓（4）仓体和所述第一板体（11）相接合，以此使得至少一个所述第二板体（12）能够在所述第一板体（11）收到外界驱动力作用而相对转动的情况下，以其一端的运动在采样期间不会受到与所述收集仓（4）相靠近的土壤通道的阻力作用，且其另一端的运动在采样期间始终受到所述土壤通道的阻力作用的方式相对所述收集仓（4）仓体进行转动，其中，

至少一个所述第二板体（12）相对所述收集仓（4）仓体进行转动的方式至少包括所述第二板体（12）与所述第一板体（11）之间的夹角逐渐减小且所述第二板体（12）与竖直方向之间的夹角逐渐增大的运动以及至少两个所述第二板体（12）彼此之间同步运动。

3.根据权利要求2所述的采样设备，其特征在于，所述收集仓（4）还包括设置于所述第二板体（12）上的刀体（14），所述刀体（14）配置为沿所述第二板体（12）的长度延伸方向与所述第二板体（12）相对固定，以使得所述刀体（14）在非采样期间始终保持与所述第一板体（11）之间的接合状态且在采样期间与所述第一板体（11）脱离接合状态，而以其相对竖直方向呈倾斜姿态的方式逐渐地朝向所述土壤通道的内壁靠拢，并优先于所述第二板体（12）与所述土壤通道的内壁相接触，其中，

所述刀体（14）上朝向靠近所述土壤通道的一个端面沿垂直于所述土壤通道的内壁的方向优先与所述土壤通道的内壁破碎性地相接触，以此使得所述刀体（14）上与所述土壤通道内壁之间的接触面积更大的主体部分是在所述土壤通道经过松动处理后再与其相接触并延伸至待取样土壤的上方。

4.根据权利要求3所述的采样设备，其特征在于，所述刀体（14）还被配置为与所述切割头（10）彼此相互配合作用，以使得所述刀体（14）能够以其相对竖直方向呈倾斜姿态且延伸至待取样土壤的上方的方式，借助于持续地向下延伸所述土壤通道的所述切割头（10），对位于指定位置处的待取样土壤进行破碎，以使得被破碎后的待取样土壤脱离所述土壤通道而沿所述土壤接收路径进入所述收集仓（4），其中，

对位于指定位置处的待取样土壤进行破碎的方式至少包括所述刀体（14）上朝向靠近所述待取样土壤的一个端面沿垂直于所述待取样土壤的方向优先与所述待取样土壤破碎性地相接触，以此使得所述刀体（14）上与所述待取样土壤之间的接触面积更大的主体部分是在所述待取样土壤经过松动处理后再与其相接触并进行进一步地破碎。

5.根据权利要求4所述的采样设备，其特征在于，所述动力部件（2）设置于采样管体（1）上，

所述采样管体（1）内设置有收集管（3），所述收集管（3）沿轴向均匀设置有至少一个收集仓（4），所述采样管体（1）上设置有均与所述收集仓（4）相对应的至少一个传感器（5）和开闭装置（6），

在所述采样管体（1）在动力部件（2）的作用下移动至土壤里的情况下，中央处理装置（7）能够根据所述传感器（5）的采集土壤参数生成用于控制所述开闭装置（6）开启和/或闭合的采集信号；

所述收集仓（4）内设置有用于对所述第一板体（11）施加所述外界驱动力作用的可动部件（13），所述可动部件（13）被配置为其能够相对所述采样管体（1）沿第一轴线限制性地运动且其与所述第一板体（11）之间保持接合状态，以使得至少一个所述第一板体（11）从当前初始位置相对所述收集仓（4）仓体进行转动并在该当前初始位置处形成所述收集仓（4）与外界环境相连通的土壤接收路径，其中，

至少一个所述第一板体（11）从当前初始位置相对所述收集仓（4）的仓体进行转动的方式包括：至少一个所述第一板体（11）沿着至少两个彼此共面但彼此不同向的轴线所对应的轴线延伸方向运动，和至少两个所述第一板体（11）彼此之间同步运动。

6.根据权利要求5所述的采样设备，其特征在于，所述采集土壤参数至少包括土壤湿度、土壤温度，所述中央处理装置（7）内预设有多个预设土壤参数区间，

在所述采集土壤参数位于预设土壤参数区间的情况下，所述中央处理装置（7）能够生成采集信号，所述采集信号能够开启与所述预设土壤参数区间对应的所述收集仓（4）上的对应开闭装置（6），并且在所述收集仓（4）与外界土壤连通的情况下完成相应采集土壤动作。

7.根据权利要求6所述的采样设备，其特征在于，所述中央处理装置（7）设置有无线通信模块（71），所述中央处理装置（7）能够通过无线通信模块（71）将所述采集土壤参数传输至移动端（8），其中：

用户能够根据实际需求修改预设土壤参数区间的数值并通过无线通信模块（71）传输至所述中央处理装置（7）。

8.根据权利要求7所述的采样设备，其特征在于，所述预设土壤参数区间至少包括由用户根据土质情况设定的土壤湿度数值区间，其中：

不同的土壤湿度数值区间能够代表不同深度土壤的湿度数值区间，并且能够与不同收集仓（4）相对应，从而使得不同收集仓（4）能够根据土壤参数不同进行分层收集土壤。

9.一种如权利要求1所述的智能型土壤分层采样设备的采样方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

在非采样期间通过所述切割头（10）形成允许所述采样管体（1）通过的土壤通道，以将所述收集仓（4）置于所述土壤通道中的指定位置处，并在采样期间通过所述收集仓（4）的开合状态的转换过程，完成对指定位置处的土壤的采样操作，

所述收集仓（4）在指定位置下由封闭状态转换为部分开放状态，并通过其仓体上设置的第一板体（11）与第二板体（12）在采样期间彼此相互作用而使得土壤层对所述采样设备施加的阻力作用最小化的方式，对土壤层样品进行接收，其中，

在非采样期间内所述第一板体（11）与所述第二板体（12）彼此接合且相对固定，以保持所述收集仓（4）在抵达指定位置前的封闭状态，

并在所述收集仓（4）抵达指定位置后的采样期间内，第一板体（11）通过外界驱动力作用使其与所述第二板体（12）相对转动而开启所述收集仓（4）的方式，驱使所述第二板体（12）以其与所述第一板体（11）保持接合状态且其与所述第一板体（11）各自对应的作用力施加对象不同的方式分别相对所述收集仓（4）仓体转动，以此使得所述收集仓（4）是在所述土壤通道经过松动处理并使得所述第二板体（12）的转动所受到的阻力作用大大减小的情况下接收该指定位置处的土壤层样品；

所述收集仓（4）内设置有用于对所述第一板体（11）施加所述外界驱动力作用的可动部件（13），所述可动部件（13）被配置为其能够相对所述采样管体（1）沿第一轴线限制性地运动且其与所述第一板体（11）之间保持接合状态，以使得至少一个所述第一板体（11）从当前初始位置相对所述收集仓（4）仓体进行转动并在该当前初始位置处形成所述收集仓（4）与外界环境相连通的土壤接收路径，其中，

至少一个所述第一板体（11）从当前初始位置相对所述收集仓（4）仓体进行转动的方式包括：至少一个所述第一板体（11）沿着至少两个彼此共面但彼此不同向的轴线所对应的轴线延伸方向运动，和至少两个所述第一板体（11）彼此之间同步运动。

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