CN112698001A - 一种多深度土壤湿度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多深度土壤检测装置，包括固定架、多个湿度检测组件以及启停检测机构；所述多个湿度检测组件沿着固定架的竖向方向排列设置，每个湿度检测组件均包括探头以及通电感应模块，所述通电感应模块包括通电片和感应片，当所述通电片的感应端与所述感应片的感应端相互对应时，所述探头启动；所述启停检测机构包括导轨以及转动驱动机构，所述导轨竖向延伸设置，且导轨穿设在各个探头中，每个探头中的通电片均固定设置在探头中，每个探头中的感应片与所述导轨连接。本发明能够对土壤的不同深度进行湿度检测，从而准确地将土壤湿度情况反馈至灌溉系统中，从而有利于针对不同特点的农植物和土壤进行适应的灌溉。

Description

一种多深度土壤湿度检测装置

技术领域

本发明涉及一种灌溉深度湿度检测设备，具体涉及一种多深度土壤湿度检测装置。

背景技术

自动化控制的智能灌溉能够提高灌溉管理水平，改变人为操作的随意性，同时可以减少灌溉用工，降低管理成本，使得灌溉的效益最大化。其中，智能灌溉控制系统中常用的控制手段为：通过传感器(例如土壤湿度传感器)采集土壤的湿度数据，并将数据传递至处理系统中，由处理系统进行分析和对比，当采集到数据值小于正常值(与农作物生长所需的水分对应)时，即表明土壤中缺水，处理系统即向灌溉执行机构发送灌溉的指令，从而提高土壤中的湿度，直至回到正常值的范围内，灌溉执行机构停止灌溉。

对于土壤的湿度数据采集，利用单一的湿度探头进行的灌溉控制在一定程度上无法起到节水的作用。这是因为：单一的湿度探头只能浅埋在土壤中，到时只能探测土壤表层的湿度，农作物深处根部位置的湿度往往会被忽视。另外，在灌溉过程中，由于土壤没有灌溉透，灌溉的水大部分保持在土壤的表层，因而土壤表层容易干而频繁启动灌溉，同时一旦灌溉后土壤表面干燥层浅又很容易湿，则灌溉又会很快停止，造成土壤表层含水量较少易于干燥，水无法到达土壤深处。尤其是在日光强度大、气温高、地势较高或者风力大、气候干燥等对土壤表面水分影响较大的情况下，由于土壤的保水性差，水分容易挥发丧失，然后反复喷洒，水分反复蒸发丧失，导致灌溉频繁地进行，造成水的浪费，无法达到节水效果。

为解决以上问题，防止频繁的灌溉，则需要把湿度探头深埋，以准确判断土壤在一定深度内的干湿度情况；但是，深埋湿度探头，会导致土壤久旱才灌溉，一旦深埋的深度掌握不好，还会导致植物、作物旱死；另一方面，由于土壤和植物及作物的多样性、复杂性，土壤的水渗透性和农作物在土壤深度所需湿度也各不相同，单一的湿度探头的适应性差，无法及时地将不同深度的土壤湿度反馈至灌溉系统中。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种多深度土壤湿度检测装置，该装置能够对土壤的不同深度进行湿度检测，从而准确地将土壤湿度情况反馈至灌溉系统中，从而有利于针对不同特点的农植物和土壤进行适应的灌溉。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种多深度土壤检测装置，其特征在于，包括固定架、设置在固定架上的多个湿度检测组件以及用于控制多个湿度检测组件开关的启停检测机构；其中，所述多个湿度检测组件沿着固定架的竖向方向排列设置，每个湿度检测组件均包括用于检测土壤湿度的探头以及设置在探头内的通电感应模块，所述通电感应模块包括通电片和感应片，当所述通电片的感应端与所述感应片的感应端相互对应时，所述探头启动；所述启停检测机构包括导轨以及驱动导轨转动的转动驱动机构，所述导轨竖向延伸设置，且导轨穿设在各个探头中，每个探头中的通电片均固定设置在探头中，每个探头中的感应片与所述导轨连接；所述多个湿度检测组件的探头与灌溉系统数据传输。

上述多深度土壤检测装置的工作原理是：

将多个湿度检测组件埋藏安装在土壤中，使得每个湿度检测组件对应一个土壤深度。当需要检测土壤的不同深度的干湿度时，所述转动驱动机构驱动导轨转动，从而带动每个探头里面的感应片转动，使得每个探头内的感应片的感应端与通电片的感应端对应，进而使得探头启动，对土壤进行湿度检测；接着，每个探头将所检测到的湿度信息传输到灌溉系统中，灌溉系统结合各个深度土壤的湿度信息进行相应的准确灌溉。

本发明的一个优选方案，所述转动驱动机构包括动力源和齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与所述动力源的动力输出件连接，所述从动齿轮与所述导轨连接，且所述主动齿轮与所述从动齿轮相互啮合设置。

优选地，所述多个探头内的通电片的感应端相互错开设置，沿着竖向排列的方向，每个探头内的通电片的感应端的等角度错开设置；所述多个探头内的感应片的感应端均相互对应。

优选地，所述主动齿轮为部分齿轮，该主动齿轮转动一圈，所述从动齿轮和导轨转动的角度与通电片之间偏移的角度相等。

本发明的一个优选方案，所述固定架上设有安装板，该安装板设置在固定架的上端，所述导轨的上端转动连接在所述安装板上，所述动力源设置在安装板的顶面，所述齿轮传动机构设置在安装板的底面。

本发明的一个优选方案，每个探头内的感应片上均设有凸条，该凸条沿径向方向延伸设置；所述导轨上设有多个凸块，该多个凸块与多个探头内的感应片上的凸条一一对应设置。。

本发明的一个优选方案，所述导轨包括多个连接杆，该多个连接杆之间通过拼接结构实现连接。

优选地，所述拼接结构包括按钮开关、连接件以及半圆钢珠，所述按钮开关和半圆钢珠分别设置在所述连接件的两端；其中，每条连接杆上均设有卡紧孔和控制连接孔，所述连接板穿设在相邻的两条连接杆内，且所述半圆钢珠卡紧在上一条连接杆的卡紧孔中，按钮开关卡紧在下一条连接杆的控制连接孔中，所述按钮开关与连接杆之间设有弹性元件。

本发明的一个优选方案，所述探头包括壳体、两个金属感应件以及安装杆，所述通电片和感应片均设置在所述壳体内，所述安装杆设置在探头的一侧，所述安装杆与所述固定架连接，所述两个金属感应件设置在探头的另一侧，所述两个金属感应件相对设置。

本发明的一个优选方案，所述固定架上设有数据收发模块，该数据收发模块与灌溉系统电连接；所述固定架上的多个探头均与所述数据收发模块进行数据通信。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明能够检测土壤中不同深度的湿度情况，从而以便进行高精度的土壤灌溉，进而满足不同特点的植物、作物在不同生长期对土壤干有多深、湿有多透的要求，实现灌溉时间和灌溉水量的合理控制，有效防止植物、作物及果树的烂根和病虫害，使灌溉更加节水，更加科学化。

2、本发明结构简单，控制方便且精度高，便于对不同深度的土壤进行湿度测量，以便进行数据的分析比较作用，从而能够更加合理和灵活地进行农植物的灌溉，以确保农植物的健康生长。

附图说明

图1-图4为本发明的多深度土壤检测装置的其中一种具体实施方式的结构示意图，其中，图1位主视图，图2为立体图，图3为另一视角的立体图，图4为图3中A的放大图。

图5-图6为通电片、感应片和导轨的局部立体图，其中，图5为第一视角的立体图，图6为第二视角的立体图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1-图6，本实施例的多深度土壤检测装置，包括固定架1、设置在固定架1上的多个湿度检测组件以及用于控制多个湿度检测组件开关的启停检测机构；其中，所述多个湿度检测组件沿着固定架1的竖向方向排列设置，每个湿度检测组件均包括用于检测土壤湿度的探头7以及设置在探头7内的通电感应模块，所述通电感应模块包括通电片15和感应片11，当所述通电片15的感应端与所述感应片11的感应端相互对应时，所述探头7启动；所述启停检测机构包括导轨6以及驱动导轨6转动的转动驱动机构，所述导轨6竖向延伸设置，且导轨6穿设在各个探头7中，每个探头7中的通电片15均固定设置在探头7中，每个探头7中的感应片11与所述导轨6连接；所述多个湿度检测组件的探头7与灌溉系统数据传输。本实施例中，当通电片15与感应片11的感应端重叠时，电路形成闭合，探头7开始探测土壤的湿度并进行数据传输；当通电片15与感应片11的两个感应端分离不重叠时，电路断开，探头7停止工作。

参见图1-图3，所述转动驱动机构包括动力源3和齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括主动齿轮5和从动齿轮4，所述主动齿轮5与所述动力源3的动力输出件连接，所述从动齿轮4与所述导轨6连接，且所述主动齿轮5与所述从动齿轮4相互啮合设置。采用齿轮传动机构实现动力的传输，便于控制导轨6的转动角度，实现对导轨6的精准驱动，提高导轨6的转动精度，从而进一步提高感应片11的转动精度，确保感应片11能够与通电片15的感应端对应，实现探头7的启动检测。本实施例中的动力源3为电机。

本实施例中，所述多个探头7内的通电片15的感应端相互错开设置，沿着竖向排列的方向，每个探头7内的通电片15的感应端的等角度错开设置；所述多个探头7内的感应片11的感应端均相互对应。本实施例中，所述多个探头7内的通电片15的感应端的错开角度为30°，即第二个通电片15相较于第一个通电片15偏移30°设置，第三个通电片15相较于第二个通电片15偏移30°设置，以此类推；所有探头7内的感应片11的感应端则对应设置，均位于同一角度，且感应片11的感应端与第一个通电片15偏移30°。工作时，动力源3运行，通过齿轮传动机构带动导轨6转动，此时，控制导轨6转动30°(或其他角度)，使得第一个探头7内的感应片11与通电片15对应，从而使得第一个探头7启动开始检测；接着，动力源3继续驱动导轨6转动30度，此时第一个探头7内的感应片11和通电片15错开，使得第一个探头7停止检测，而第二个探头7内的感应片11与通电片15则相互对应，使得第二个探头7启动进行检测，实现另一个深度的土壤湿度检测；以此类推，通过齿轮传动机构控制导轨6转动一定的角度，从而控制不同深度的探头7启动，实现不同深度土壤的湿度检测；在实际检测过程中，可直接控制导轨6转动指定的角度，从而对指定深度土壤的湿度进行检测，灵活性好，控制方便，能快速获取土壤中指定深度的湿度情况，以便反馈至灌溉系统中进行灌溉淋水。本实施例中，也可将通电片15之间的偏移角度设置为其他角度，例如15°、60°、90°等。

参见图3和图4，所述主动齿轮5为部分齿轮，该主动齿轮5转动一圈，所述从动齿轮4和导轨6转动的角度与通电片15之间偏移的角度相等。这样，使得主动齿轮5每转动一圈，则将从动齿轮4和导轨6拨动转动一定的角度，使得一个探头7启动进行检测，当主动齿轮5转动第二圈时，则下一个探头7启动进行检测，实现多个探头7的依次检测，以便有序获取深度依次增加(或减少)的土壤湿度情况，从而更加方便地判断此时土壤的湿润情况，一及时反馈至灌溉系统中进行对应的淋水模式，有利于农植物的生长。通过部分齿轮的设置，还能提供一个稳定的时间让某一个探头7进行有效检测，之后再进行下一个探头7的检测，从而有利于提高土壤的湿度检测精度；另外，也可通过控制动力源3驱动主动齿轮5的转速，实现对每个探头7检测间隔时间的控制，控制方便且效果好，以便实现持续的湿度探测，还能分别对每层的湿度数据进行实时分析。

参见图1-图4，所述固定架1上设有安装板2，该安装板2设置在固定架1的上端，所述导轨6的上端转动连接在所述安装板2上，所述动力源3设置在安装板2的顶面，所述齿轮传动机构设置在安装板2的底面。通过安装板2的设置，以便转动驱动机构的安装固定，并且在安装埋藏整个装置时，以便将转动驱动机构裸露在土壤上方，以便检修和调试。

参见图5和图6，每个探头7内的感应片11上均设有凸条13，该凸条13沿径向方向延伸设置；所述导轨6上设有多个凸块14，该多个凸块14与多个探头7内的感应片11上的凸条13一一对应设置。这样，在导轨6转动时，通过导轨6上的凸块14拨动感应片11上的凸条13，实现带动感应片11的转动；这样的结构简单，便于制造实现，有利于降低成本；另外，这样的结构即实现感应片11与导轨6转动配合，也无需进行固定连接，以便安装调整。本实施例中，每个感应片11上的凸条13设有两条，该两条凸条13相对设置；通过设置两条凸条13，以便导轨6进行正反转都能带动感应片11转动。

参见图5和图6，所述导轨6包括多个连接杆，该多个连接杆之间通过拼接结构实现连接。由多个连接杆拼接而成的导轨6，使得能够根据实际情况，在固定架1上安装合适长度的导轨6，从而在固定架1上安装合适数量的湿度检测组件，从而适应不同检测环境。

参见图5和图6，所述拼接结构包括按钮开关17、连接件以及半圆钢珠18，所述按钮开关17和半圆钢珠18分别设置在所述连接件的两端；其中，每条连接杆上均设有卡紧孔和控制连接孔，所述连接板穿设在相邻的两条连接杆内，且所述半圆钢珠18卡紧在上一条连接杆20的卡紧孔中，按钮开关17卡紧在下一条连接杆21的控制连接孔中，所述按钮开关17与连接杆之间设有弹性元件19。当需要安装两条连接杆时，将下一条连接杆21的上端伸进上一条连接杆20的底部中，并将其中的连接件的半圆钢珠18对应卡紧在上一条连接杆20的卡紧孔中，在安装时通过按压按钮开关17实现半圆钢珠18的伸缩，以便安装；拆卸时通过按压按钮开关17，让半圆钢珠18不再卡紧上一条连接杆20，即可将两条连接杆分离。

参见图1-图3，所述探头7包括壳体8、两个金属感应件9以及安装杆10，所述通电片15和感应片11均设置在所述壳体8内，所述安装杆10设置在探头7的一侧，所述安装杆10与所述固定架1连接，所述两个金属感应件9设置在探头7的另一侧，所述两个金属感应件9相对设置。

本实施例中，所述固定架1上设有数据收发模块，该数据收发模块与灌溉系统电连接；所述固定架1上的多个探头7均与所述数据收发模块进行数据通信。本实施例中，每个探头7所检测到的湿度和深度数据，均传输到所述数据收发模块中，通过数据收发模块将相关数据再传输到灌溉系统中，所述数据收发模块可通过蓝牙或无线传输的方式进行数据通信。本实施例中，所述固定架1上的插孔或其他位置上均设有防水连接器，防止土壤里的水分进入损坏固定架1里的电路，加固探头7和固定架1的连接。

参见图4，本实施例中，所述通电片15上设有两个感应端，该两个感应端相对设置；其中，通电片15的每个感应端均包括上下分隔设置的第一感应耳16。所述感应片11上同样设有两个感应端，每个感应端对应设有一个第二感应耳12，该第二感应耳12与两个第一感应耳16之间的间隙对应设置。

参见图1-图6，本实施例的多深度土壤检测装置的工作原理是：

将多个湿度检测组件埋藏安装在土壤中，使得每个湿度检测组件对应一个土壤深度。当需要检测土壤的不同深度的干湿度时，所述转动驱动机构驱动导轨6转动，从而带动每个探头7里面的感应片11转动，使得每个探头7内的感应片11的感应端与通电片15的感应端对应，进而使得探头7启动，对土壤进行湿度检测；接着，每个探头7将所检测到的湿度信息传输到固定架1的数据收发模块中，由数据收发模块与灌溉系统进行数据通信，最后由灌溉系统结合各个深度土壤的湿度信息进行相应的准确灌溉。另外，可通过齿轮传动机构控制导轨6的转动角度，从而控制不同深度的探头7进行检测工作，以实现快速、准确地对指定深度的土壤进行湿度检测，或对土壤依次进行不同深度的湿度检测，为灌溉系统提供有力的数据支撑。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多深度土壤检测装置，其特征在于，包括固定架、设置在固定架上的多个湿度检测组件以及用于控制多个湿度检测组件开关的启停检测机构；其中，所述多个湿度检测组件沿着固定架的竖向方向排列设置，每个湿度检测组件均包括用于检测土壤湿度的探头以及设置在探头内的通电感应模块，所述通电感应模块包括通电片和感应片，当所述通电片的感应端与所述感应片的感应端相互对应时，所述探头启动；所述启停检测机构包括导轨以及驱动导轨转动的转动驱动机构，所述导轨竖向延伸设置，且导轨穿设在各个探头中，每个探头中的通电片均固定设置在探头中，每个探头中的感应片与所述导轨连接；所述多个湿度检测组件的探头与灌溉系统数据传输。

2.根据权利要求1所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，所述转动驱动机构包括动力源和齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与所述动力源的动力输出件连接，所述从动齿轮与所述导轨连接，且所述主动齿轮与所述从动齿轮相互啮合设置。

3.根据权利要求2所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，所述多个探头内的通电片的感应端相互错开设置，沿着竖向排列的方向，每个探头内的通电片的感应端的等角度错开设置；所述多个探头内的感应片的感应端均相互对应。

4.根据权利要求3所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，所述主动齿轮为部分齿轮，该主动齿轮转动一圈，所述从动齿轮和导轨转动的角度与通电片之间偏移的角度相等。

5.根据权利要求2所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，所述固定架上设有安装板，该安装板设置在固定架的上端，所述导轨的上端转动连接在所述安装板上，所述动力源设置在安装板的顶面，所述齿轮传动机构设置在安装板的底面。

6.根据权利要求1所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，每个探头内的感应片上均设有凸条，该凸条沿径向方向延伸设置；所述导轨上设有多个凸块，该多个凸块与多个探头内的感应片上的凸条一一对应设置。

7.根据权利要求1所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，所述导轨包括多个连接杆，该多个连接杆之间通过拼接结构实现连接。

8.根据权利要求7所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，所述拼接结构包括按钮开关、连接件以及半圆钢珠，所述按钮开关和半圆钢珠分别设置在所述连接件的两端；其中，每条连接杆上均设有卡紧孔和控制连接孔，所述连接板穿设在相邻的两条连接杆内，且所述半圆钢珠卡紧在上一条连接杆的卡紧孔中，按钮开关卡紧在下一条连接杆的控制连接孔中，所述按钮开关与连接杆之间设有弹性元件。

9.根据权利要求1所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，所述探头包括壳体、两个金属感应件以及安装杆，所述通电片和感应片均设置在所述壳体内，所述安装杆设置在探头的一侧，所述安装杆与所述固定架连接，所述两个金属感应件设置在探头的另一侧，所述两个金属感应件相对设置。

10.根据权利要求1所述的多深度土壤湿度检测装置，其特征在于，所述固定架上设有数据收发模块，该数据收发模块与灌溉系统电连接；所述固定架上的多个探头均与所述数据收发模块进行数据通信。

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