CN113218808B - 一种土壤检测用分离检测装置及其使用方法 - Google Patents

一种土壤检测用分离检测装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种土壤检测用分离检测装置，包括支撑底，所述支撑底座一侧设置有支撑板，所述支撑板的上端设置有安装板，所述安装板与支撑板连接处设置有支撑块，所述安装板的下端面安装有检测装置本体，所述检测装置本体的下端连接有储存腔，所述储存腔的下端连接有取样组件；所述检测装置本体的内部设置有处理器，所述处理器连接有水分检测模块、土壤溶解模块、土壤过滤模块、土壤分析模块、土壤提取模块以及预测模块；所述预测模块用于对土壤内的水分含量以及必需营养元素含量进行周期性预测，判断土壤的状态，并根据预测结果提出解决方案。

Description

一种土壤检测用分离检测装置及其使用方法
技术领域
本发明属于土壤检测技术领域，具体是一种土壤检测用分离检测装置及其使用方法。
背景技术
土壤，是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成大自然主体。土壤和母质层的区别表现在于形态、物理特性、化学特性以及矿物学特性等方面。由于地壳、水蒸气、大气和生物圈的相互作用，土层有别于母质层，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。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，东标能源中心按照中国国家标准、农业标准、国际环境标准和林业标准等相关指标，专业提供土壤有机物分析、土壤重金属元素分析、土壤污染物检测、农业土壤成分分析、以及其他相关检测服务。
公开号为CN108094156A的专利文件公开了一种土壤检测仪，包括土壤干湿度传感器、突然化学成分传感器、分析模块、供电模块、控制模块、第一继电器、第二继电器、灌溉模块和施肥模块，所述土壤干湿度传感器输出端与分析模块第一输入端电性连接，所述突然化学成分传感器输出端与分析模块第二输入端电性连接，所述分析模块输出端与控制模块第一输入端电性连接，所述控制面板第一输出端与第一继电器输入端电性连接，所述第一继电器输出端与灌溉模块输入端电性连接，所述控制模块第二输出端与第二继电器输入端电性连接，所述第二继电器输出端与施肥模块输入端电性连接，该发明至少存在以下不足：未将短期内的天气变化对土壤的影响进行考虑，从而导致土壤内的水分或必需营养元素过量，导致对植物生产产生不良影响，为了解决上述问题，现提供一种土壤检测用分离检测装置及其使用方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤检测用分离检测装置及其使用方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种土壤检测用分离检测装置，包括支撑底座，所述支撑底座一侧设置有支撑板，所述支撑板的上端设置有安装板，所述安装板与支撑板连接处设置有支撑块，所述安装板的下端面安装有检测装置本体，所述检测装置本体的下端连接有储存腔，所述储存腔的下端连接有取样组件。
所述取样组件包括取样筒、取样板、安装底板、伸缩杆以及伸缩电机，所述取样筒包括筒身与筒口，所述筒身为空心结构，所述筒身的内部安装有四个伸缩电机，四个所述伸缩电机的输出端均安装有伸缩杆，所述伸缩杆的一端与安装底板相连接，所述安装底板上连接有取样板，所述伸缩电机带动取样板贯穿筒身内壁；所述筒口为实心结构，且筒口的一端与筒身相连接，所述筒口远离筒身的一端直径小于筒身的直径。
所述支撑底座包括承托板和两个支撑腿，所述承托板的中部开设有圆形孔，所述储存腔贯穿圆形孔延伸至承托板的下端；两个所述支撑腿分别固定安装在承托板的两端，两个所述支撑腿的下端均设置有固定卡。
进一步地，所述支撑板内安装有升降电机，所述升降电机的输出端连接有升降杆，所述升降杆的一端与安装板固定连接，所述安装板内设置有转动电机，所述转动电机的输出端与检测装置本体相连接。
进一步地，所述检测装置本体的内部设置有处理器，所述处理器连接有水分检测模块、土壤溶解模块、土壤过滤模块、土壤分析模块、土壤提取模块以及预测模块；
将取样组件中所获取到的土壤样本，通过水分检测模块对土壤样本的水分含量进行检测，具体检测过程包括以下步骤：
步骤S1：获取这一部分土壤样本烘干前的重量，并将土壤样本烘干前的重量标记为HZq；
步骤S2：记录土壤样本烘干时间，并将土壤样本的烘干时间标记为Ht；
步骤S3：获取土壤样本在烘干过程中的土壤样本重量，获取周期为T，T＞0，并将每次获取的土壤样本重量标记为HZi，同时将每次获取土壤样本重量所对应的时刻标记为ti，i=0,1,2，……，N，N＞1且N为整数；
步骤S4：生成土壤样本重量在烘干过程的重量变化曲线，重量变化曲线上的坐标点为（ti，HZi）；
步骤S5：将步骤S1-S4获取到的数据上传至土壤分析模块中。
进一步地，将烘干后的土壤样本通过土壤溶解模块进行溶解处理，具体处理过程包括以下步骤：
步骤R1：将烘干后土壤样本进行粉碎；
步骤R2：获取土壤样本溶解前的溶液重量，并将土壤样本溶解前的溶液重量标记为RZq；
步骤R3：将粉碎后的土壤样本通过土壤溶解模块进行溶解，从而获得饱和土壤溶液，然后将饱和土壤溶液通过土壤过滤模块进行过滤，获得过滤残渣，并将过滤后的饱和土壤溶液重量标记为RZh；
步骤R4：获得过滤残渣的重量，并将过滤残渣的重量标记为CZq；
步骤R5：将过滤残渣进行烘干，并将烘干后的过滤残渣重量标记为CZh；
步骤R6：将步骤R1-R5获得到的数据上传至土壤分析模块中。
进一步地，所述土壤分析模块用于对土壤样本中的水分含量进行分析，具体分析过程包括以下步骤：
步骤M1：取土壤样本重量变化曲线中的连续三个坐标点（ti，HZi）、（ti+1，HZi+1）以及（ti+2，HZi+2）；
步骤M2：当HZi=HZi+1=HZi+2时，则判定土壤样本中的水分被完全烘干，从而获得土壤样本的最小重量，并将土壤样本的最小重量标记为HZmin；
步骤M3：通过公式SH=HZq-HZmin获得土壤样本的水分含量SH。
所述土壤分析模块还用于获取土壤饱和溶液的土壤溶液浓度，具体获取过程包括以下步骤：
步骤M4：通过公式TN=α×（HZmin-CZh）/[RZq-（CZq-CZh）]获得饱和土壤溶液的浓度TN，其中α为系统预设损耗系数，且0＜α＜1。
进一步地，所述土壤提取模块用于对饱和土壤溶液中植物生长的必需营养元素含量进行获取，并根据植物生长的必需营养元素含量对植物生长状态进行预测，所述提取过程包括以下步骤：
步骤T1：获取X份等份的饱和土壤溶液，将X份等份的饱和土壤溶液的质量标记为Bz；
步骤T2：对每份饱和土壤溶液中的必需营养元素分别进行提取，并将每份饱和土壤溶液中的必需营养元素含量标记为YSj，其中j=1，2，……，X；
步骤T3：通过公式
Figure DEST_PATH_IMAGE001
获得饱和土壤溶液中必需营养元素的平均含量HL；
进一步地，所述预测模块用于进行植物生长的周期性预测，并根据预测结果提出解决方案，具体预测过程包括以下步骤：
对土壤中水分含量的预测：
步骤Y1：通过天气预报获取周期m天内的天气信息，对周期m天内下雨天的天数标记为k，然后获取每个下雨天的降水量，并将每个下雨天的降水量标记为JSk1，k1=1,2，……，k；
步骤Y2：获取到在周期m天内非下雨天的天数为m-k，然后获取每个非下雨天的气温，并获取每个非下雨天的平均气温QWk2，k2=1,2，……，m-k，且k1+k2=m；
步骤Y3：通过公式
Figure DEST_PATH_IMAGE002
1获得下雨天的平均土壤存水量YT，其中β1为雨天的自然水分蒸发量，且β＞0；
步骤Y4：通过公式
Figure DEST_PATH_IMAGE003
获得非下雨天的水分消耗量QT，其中a、b均为系统纠正系数，且b＞|a|+1；
步骤Y5：当SH＜SH0时，则判定土壤内水分含量低；当SH＞SH1时，则判定土壤内水分含量超标，当SH0≤SH≤SH1时，则判定土壤内水分含量正常；当土壤内水分出现含量低或含量超标的情况时，则将土壤的水分含量情况标记为非正常状态，则获取未来m天内的下雨天的平均土壤存水量，并通过公式SH’=SH-YT×k-QT×（m-k）获得土壤预计含水量SH’，当SH0≤SH≤SH1时，则判定未来m天内土壤水分可以得到补充，不需要进行额外补水；当SH’＜SH0时，则判定未来m天内土壤水分无法得到充分补充，需要进行额外补水；当SH’＞SH1时，则判定未来m天内，土壤内的水分含量会超标，需要对土壤进行防水；其中SH0和SH1均为系统预设土壤水分含量阈值，且0＜SH0＜SH1；
对土壤中必需营养元素含量的预测：
步骤B1：通过公式BX=HL-JSk1×k-c×JS0+D获得土壤在未来周期m天后的必需营养元素含量，其中c为自然损耗系数，且c＞0，JS0为自然损耗阈值，且JS0＞0，D为自然增加系数，D≥0，且D＜c×JS0；
步骤B2：当BX＜BX0时，则判定在未来周期m天内，土壤内的必需营养元素的含量不足，需要进行额外补充；当BX≥BX0时，则判定在未来周期m天内，土壤内的必需营养元素含量充足，在周期m天内不需要对土壤进行额外补充必需营养元素。
一种土壤检测用分离检测装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
步骤一：通过将支撑腿下端的固定卡打开，插入土壤中，从而将检测装置固定在土壤表面；
步骤二：启动装置后，在升降电机的带动下，升降杆上端的安装板向下移动，进而带动检测装置本体和取样组件向下移动，在检测装置本体和取样组件向下移动的过程中，转动电机进行工作，通过转动电机带动检测装置本体和取样组件进行转动；
步骤三：取样筒的筒头转动进入至土壤内，在取样筒插入预定深度后，升降电机和转动电机停止工作，然后筒身内的伸缩电机带动取样板插入至土壤内，从而将土壤样本保存在取样筒内，最后成功获得土壤样本；
步骤四：通过水分检测模块土壤样本烘干前的重量，并对土壤样本烘干前的重量进行标记；然后对土壤样本在烘干过程中的土壤样本重量进行记录，然后生成土壤样本重量在烘干过程的重量变化曲线，最后获取土壤烘干后的重量，并得到土壤样本中的水分含量；然后通过土壤溶解模块将烘干后的土壤进行溶解，从而获得饱和土壤溶液；
步骤五：根据土壤水分含量以及天气预报，从而通过预测模块对周期内的土壤水分含量进行预测，在周期时间内，当土壤内水分含量低时，则对土壤进行额外补水；当土壤内的水分含量会超标时，则需要对土壤进行防水，从而避免土壤内的水分含量出现非正常状态；通过土壤提取模块获取到的饱和土壤溶液中必需营养元素含量，从而再根据未来周期内雨水量对土壤内必需营养元素含量的影响，从而做出预测，并给出解决方案。
本发明的有益效果：
1、本发明通过设置取样组件，通过转动电机带动取样组件进行转动，从而使得取样筒能够轻易进入到土壤内，然后在通过取样筒内部的伸缩电机将取样板插入至取样筒内的土壤中，从而获得土壤样本，避免了传统需要人工手动挖去土壤样本的弊端；
2、本发明通过水分检测模块能够获得土壤样本中的水分含量，通过获取土壤样本烘干前的重量以及土壤样本烘干后的重量，从而能够直接获得土壤中的水分含量，且该过程不需要人工进行操作，并根据土壤中的水分含量以及未来周期内的天气变化，从而通过预测模块对土壤内水分含量情况进行预测，当可能会出现缺水时，则对土壤进行额外补水，当可能出现含水量超标时，则对土壤进行防水，有效的监控了土壤内的水分含量保持在合理的范围内；
3、本发明通过土壤溶解模块，从而能够获取到饱和土壤溶液，再通过土壤提取模块获取饱和土壤溶液中必需营养元素的含量，再通过预测模块获得未来周期m天内的雨水对土壤内的必需营养元素含量的影响，从而判断在未来周期m天内，是否需要对土壤进行额外补充必需营养元素。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种土壤检测用分离检测装置的整体结构示意图；
图2为一种土壤检测用分离检测装置的取样筒内部结构示意图；
图3为一种土壤检测用分离检测装置的支撑腿下端结构示意图；
图4为一种土壤检测用分离检测装置的支撑板内部结构示意图；
图5为一种土壤检测用分离检测装置的模块关系连接图。
图中：1、支撑底座；101、承托板；102、支撑腿；2、支撑板；3、安装板；4、支撑块；5、检测装置本体；6、取样筒；601、筒口；602、筒身；7、储存腔；8、伸缩电机；9、伸缩杆；10、安装底板；11、取样板；12、处理器；13、固定卡；14、转动电机；15、升降电机；16、升降杆。
具体实施方式
如图1-5所示，一种土壤检测用分离检测装置，包括支撑底座1，所述支撑底座1一侧设置有支撑板2，所述支撑板2的上端设置有安装板3，所述安装板3与支撑板2连接处设置有支撑块4，所述安装板3的下端面安装有检测装置本体5，所述检测装置本体5的下端连接有储存腔7，所述储存腔7的下端连接有取样组件。
所述取样组件包括取样筒6、取样板11、安装底板10、伸缩杆9以及伸缩电机8，所述取样筒6包括筒身602与筒口601，所述筒身602为空心结构，所述筒身602的内部安装有四个伸缩电机8，四个所述伸缩电机8的输出端均安装有伸缩杆9，所述伸缩杆9的一端与安装底板10相连接，所述安装底板10上连接有取样板11，所述伸缩电机8带动取样板11贯穿筒身602内壁；所述筒口601为实心结构，且筒口601的一端与筒身602相连接，所述筒口601远离筒身602的一端直径小于筒身602的直径。
所述支撑底座1包括承托板101和两个支撑腿102，所述承托板101的中部开设有圆形孔，所述储存腔7贯穿圆形孔延伸至承托板101的下端；两个所述支撑腿102分别固定安装在承托板101的两端，两个所述支撑腿102的下端均设置有固定卡13。
所述支撑板2内安装有升降电机15，所述升降电机15的输出端连接有升降杆16，所述升降杆16的一端与安装板3固定连接，所述安装板3内设置有转动电机14，所述转动电机14的输出端与检测装置本体5相连接。
所述检测装置本体5的内部设置有处理器12，所述处理器12连接有水分检测模块、土壤溶解模块、土壤过滤模块、土壤分析模块、土壤提取模块以及预测模块；
将取样组件中所获取到的土壤样本，通过水分检测模块对土壤样本的水分含量进行检测，具体检测过程包括以下步骤：
步骤S1：获取土壤样本烘干前的重量，并将土壤样本烘干前的重量标记为HZq；
步骤S2：记录土壤样本烘干时间，并将土壤样本的烘干时间标记为Ht；
步骤S3：获取土壤样本在烘干过程中的土壤样本重量，获取周期为T，T＞0，并将每次获取的土壤样本重量标记为HZi，同时将每次获取土壤样本重量所对应的时刻标记为ti，i=0,1,2，……，N，N＞1且N为整数；
步骤S4：生成土壤样本重量在烘干过程的重量变化曲线，重量变化曲线上的坐标点为（ti，HZi）；
步骤S5：将步骤S1-S4获取到的数据上传至土壤分析模块中。
将烘干后的土壤样本通过土壤溶解模块进行溶解处理，具体处理过程包括以下步骤：
步骤R1：将烘干后土壤样本进行粉碎；
步骤R2：获取土壤样本溶解前的溶液重量，并将土壤样本溶解前的溶液重量标记为RZq；
步骤R3：将粉碎后的土壤样本通过土壤溶解模块进行溶解，从而获得饱和土壤溶液，然后将饱和土壤溶液通过土壤过滤模块进行过滤，获得过滤残渣，并将过滤后的饱和土壤溶液重量标记为RZh；
步骤R4：获得过滤残渣的重量，并将过滤残渣的重量标记为CZq；
步骤R5：将过滤残渣进行烘干，并将烘干后的过滤残渣重量标记为CZh；
步骤R6：将步骤R1-R5获得到的数据上传至土壤分析模块中。
所述土壤分析模块用于对土壤样本中的水分含量进行分析，具体分析过程包括以下步骤：
步骤M1：取土壤样本重量变化曲线中的连续三个坐标点（ti，HZi）、（ti+1，HZi+1）以及（ti+2，HZi+2）；
步骤M2：当HZi=HZi+1=HZi+2时，则判定土壤样本中的水分被完全烘干，从而获得土壤样本的最小重量，并将土壤样本的最小重量标记为HZmin；
步骤M3：通过公式SH=HZq-HZmin获得土壤样本的水分含量SH。
所述土壤分析模块还用于获取土壤饱和溶液的土壤溶液浓度，具体获取过程包括以下步骤：
步骤M4：通过公式TN=α×（HZmin-CZh）/[RZq-（CZq-CZh）]获得饱和土壤溶液的浓度TN，其中α为系统预设损耗系数，且0＜α＜1。
所述土壤提取模块用于对饱和土壤溶液中植物生长的必需营养元素含量进行获取，并根据植物生长的必需营养元素含量对植物生长状态进行预测，所述提取过程包括以下步骤：
步骤T1：获取X份等份的饱和土壤溶液，将X份等份的饱和土壤溶液的质量标记为Bz；
步骤T2：对每份饱和土壤溶液中的必需营养元素分别进行提取，并将每份饱和土壤溶液中的必需营养元素含量标记为YSj，其中j=1，2，……，X；
步骤T3：通过公式获得必需营养元素的平均含量HL；
所述预测模块用于进行植物生长的周期性预测，并根据预测结果提出解决方案，具体预测过程包括以下步骤：
对土壤中水分含量的预测：
步骤Y1：通过天气预报获取周期m天内的天气信息，对周期m天内下雨天的天数标记为k，然后获取每个下雨天的降水量，并将每个下雨天的降水量标记为JSk1，k1=1,2，……，k；
步骤Y2：获取到在周期m天内非下雨天的天数为m-k，然后获取每个非下雨天的气温，并获取每个非下雨天的平均气温QWk2，k2=1,2，……，m-k，且k1+k2=m；
步骤Y3：通过公式1获得下雨天的平均土壤存水量YT，其中β1为雨天的自然水分蒸发量，且β＞0；
步骤Y4：通过公式获得非下雨天的水分消耗量QT，其中a、b均为系统纠正系数，且b＞|a|+1；
步骤Y5：当SH＜SH0时，则判定土壤内水分含量低；当SH＞SH1时，则判定土壤内水分含量超标，当SH0≤SH≤SH1时，则判定土壤内水分含量正常；当土壤内水分出现含量低或含量超标的情况时，则将土壤的水分含量情况标记为非正常状态，则获取未来m天内的下雨天的平均土壤存水量，并通过公式SH’=SH-YT×k-QT×（m-k）获得土壤预计含水量SH’，当SH0≤SH≤SH1时，则判定未来m天内土壤水分可以得到补充，不需要进行额外补水；当SH’＜SH0时，则判定未来m天内土壤水分无法得到充分补充，需要进行额外补水；当SH’＞SH1时，则判定未来m天内，土壤内的水分含量会超标，需要对土壤进行防水；其中SH0和SH1均为系统预设土壤水分含量阈值，且0＜SH0＜SH1；
对土壤中必需营养元素含量的预测：
步骤B1：通过公式BX=HL-JSk1×k-c×JS0+D获得土壤在未来周期m天后的必需营养元素含量，其中c为自然损耗系数，且c＞0，JS0为自然损耗阈值，且JS0＞0，D为自然增加系数，D≥0，且D＜c×JS0；
步骤B2：当BX＜BX0时，则判定在未来周期m天内，土壤内的必需营养元素的含量不足，需要进行额外补充；当BX≥BX0时，则判定在未来周期m天内，土壤内的必需营养元素含量充足，在周期m天内不需要对土壤进行额外补充必需营养元素。
一种土壤检测用分离检测装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
步骤一：通过将支撑腿102下端的固定卡13打开，插入土壤中，从而将检测装置固定在土壤表面；
步骤二：启动装置后，在升降电机15的带动下，升降杆16上端的安装板3向下移动，进而带动检测装置本体5和取样组件向下移动，在检测装置本体5和取样组件向下移动的过程中，转动电机14进行工作，通过转动电机14带动检测装置本体5和取样组件进行转动；
步骤三：取样筒6的筒头转动进入至土壤内，在取样筒6插入预定深度后，升降电机15和转动电机14停止工作，然后筒身602内的伸缩电机8带动取样板11插入至土壤内，从而将土壤样本保存在取样筒6内，最后成功获得土壤样本；
步骤四：通过水分检测模块土壤样本烘干前的重量，并对土壤样本烘干前的重量进行标记；然后对土壤样本在烘干过程中的土壤样本重量进行记录，然后生成土壤样本重量在烘干过程的重量变化曲线，最后获取土壤烘干后的重量，并得到土壤样本中的水分含量；然后通过土壤溶解模块将烘干后的土壤进行溶解，从而获得饱和土壤溶液；
步骤五：根据土壤水分含量以及天气预报，从而通过预测模块对周期内的土壤水分含量进行预测，在周期时间内，当土壤内水分含量低时，则对土壤进行额外补水；当土壤内的水分含量会超标时，则需要对土壤进行防水，从而避免土壤内的水分含量出现非正常状态；通过土壤提取模块获取到的饱和土壤溶液中必需营养元素含量，从而再根据未来周期内雨水量对土壤内必需营养元素含量的影响，从而做出预测，并给出解决方案。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：通过将支撑腿102下端的固定卡13打开，插入土壤中，从而将检测装置固定在土壤表面，从而使得检测装置在进行土壤取样的过程中保持稳定；启动装置后，在升降电机15的带动下，升降杆16上端的安装板3向下移动，进而带动检测装置本体5和取样组件向下移动，在检测装置本体5和取样组件向下移动的过程中，转动电机14进行工作，通过转动电机14带动检测装置本体5和取样组件进行转动；取样筒6的筒头转动进入至土壤内，在取样筒6插入预定深度后，升降电机15和转动电机14停止工作，然后筒身602内的伸缩电机8带动取样板11插入至土壤内，从而将土壤样本保存在取样筒6内，最后成功获得土壤样本；通过水分检测模块土壤样本烘干前的重量，并对土壤样本烘干前的重量进行标记；然后对土壤样本在烘干过程中的土壤样本重量进行记录，然后生成土壤样本重量在烘干过程的重量变化曲线，最后获取土壤烘干后的重量，并得到土壤样本中的水分含量；然后通过土壤溶解模块将烘干后的土壤进行溶解，从而获得饱和土壤溶液；根据土壤水分含量以及天气预报，从而通过预测模块对周期内的土壤水分含量进行预测，在周期时间内，当土壤内水分含量低时，则对土壤进行额外补水；当土壤内的水分含量会超标时，则需要对土壤进行防水，从而避免土壤内的水分含量出现非正常状态；通过土壤提取模块获取到的饱和土壤溶液中必需营养元素含量，从而再根据未来周期内雨水量对土壤内必需营养元素含量的影响，从而做出预测，并给出解决方案。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围，此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

Claims (6)

1.一种土壤检测用分离检测装置，包括支撑底座（1），其特征在于，所述支撑底座（1）一侧设置有支撑板（2），所述支撑板（2）的上端设置有安装板（3），所述安装板（3）与支撑板（2）连接处设置有支撑块（4），所述安装板（3）的下端面安装有检测装置本体（5），所述检测装置本体（5）的下端连接有储存腔（7），所述储存腔（7）的下端连接有取样组件；
所述取样组件包括取样筒（6）、取样板（11）、安装底板（10）、伸缩杆（9）以及伸缩电机（8），所述取样筒（6）包括筒身（602）与筒口（601），所述筒身（602）为空心结构，所述筒身（602）的内部安装有四个伸缩电机（8），四个所述伸缩电机（8）的输出端均安装有伸缩杆（9），所述伸缩杆（9）的一端与安装底板（10）相连接，所述安装底板（10）上连接有取样板（11），所述伸缩电机（8）带动取样板（11）贯穿筒身（602）内壁；所述筒口（601）为实心结构，且筒口（601）的一端与筒身（602）相连接，所述筒口（601）远离筒身（602）的一端直径小于筒身（602）的直径；
所述检测装置本体（5）的内部设置有处理器（12），所述处理器（12）连接有水分检测模块、土壤溶解模块、土壤过滤模块、土壤分析模块、土壤提取模块以及预测模块；
所述预测模块用于对土壤内的水分含量以及必需营养元素含量进行周期性预测，判断土壤的状态，并根据预测结果提出解决方案；
水分检测模块对土壤样本的水分含量进行检测，具体检测过程包括以下步骤：
步骤S1：获取这一部分土壤样本烘干前的重量，并将土壤样本烘干前的重量标记为HZq；
步骤S2：记录土壤样本烘干时间，并将土壤样本的烘干时间标记为Ht；
步骤S3：获取土壤样本在烘干过程中的土壤样本重量，获取周期为T，T＞0，并将每次获取的土壤样本重量标记为HZi，同时将每次获取土壤样本重量所对应的时刻标记为ti，i=0,1,2，……，N，N＞1且N为整数；
步骤S4：生成土壤样本重量在烘干过程的重量变化曲线，重量变化曲线上的坐标点为（ti，HZi）；
步骤S5：将步骤S1-S4获取到的数据上传至土壤分析模块中；
进一步地，将烘干后的土壤样本通过土壤溶解模块进行溶解处理，具体处理过程包括以下步骤：
步骤R1：将烘干后土壤样本进行粉碎；
步骤R2：获取土壤样本溶解前的溶液重量，并将土壤样本溶解前的溶液重量标记为RZq；
步骤R3：将粉碎后的土壤样本通过土壤溶解模块进行溶解，从而获得饱和土壤溶液，然后将饱和土壤溶液通过土壤过滤模块进行过滤，获得过滤残渣，并将过滤后的饱和土壤溶液重量标记为RZh；
步骤R4：获得过滤残渣的重量，并将过滤残渣的重量标记为CZq；
步骤R5：将过滤残渣进行烘干，并将烘干后的过滤残渣重量标记为CZh；
步骤R6：将步骤R1-R5获得到的数据上传至土壤分析模块中；
进一步地，所述土壤分析模块用于对土壤样本中的水分含量进行分析，具体分析过程包括以下步骤：
步骤M1：取土壤样本重量变化曲线中的连续三个坐标点（ti，HZi）、（ti+1，HZi+1）以及（ti+2，HZi+2）；
步骤M2：当HZi=HZi+1=HZi+2时，则判定土壤样本中的水分被完全烘干，从而获得土壤样本的最小重量，并将土壤样本的最小重量标记为HZmin；
步骤M3：通过公式SH=HZq-HZmin获得土壤样本的水分含量SH；
所述土壤分析模块还用于获取土壤饱和溶液的土壤溶液浓度，具体获取过程包括以下步骤：
步骤M4：通过公式TN=α×（HZmin-CZh）/[RZq-（CZq-CZh）]获得饱和土壤溶液的浓度TN，其中α为系统预设损耗系数，且0＜α＜1；
对土壤中必需营养元素含量的预测：
步骤B1：通过公式BX=HL-JSk1×k-c×JS0+D获得土壤在未来周期m天内的必需营养元素含量，其中c为自然损耗系数，且c＞0，JS0为自然损耗阈值，且JS0＞0，D为自然增加系数，D≥0，且D＜c×JS0；HL为饱和土壤溶液必需营养元素的平均含量；对周期m天内下雨天的天数标记为k，然后获取每个下雨天的降水量，并将每个下雨天的降水量标记为JSk1，k1=1,2，……，k；
步骤B2：当BX＜BX0时，则判定在未来周期m天内，土壤内的必需营养元素的含量不足，需要进行额外补充；当BX≥BX0时，则判定在未来周期m天内，土壤内的必需营养元素含量充足，在周期m天内不需要对土壤进行额外补充必需营养元素。
2.根据权利要求1所述的一种土壤检测用分离检测装置，其特征在于，所述支撑底座（1）包括承托板（101）和两个支撑腿（102），所述承托板（101）的中部开设有圆形孔，所述储存腔（7）贯穿圆形孔延伸至承托板（101）的下端；两个所述支撑腿（102）分别固定安装在承托板（101）的两端，两个所述支撑腿（102）的下端均设置有固定卡（13）。
3.根据权利要求1所述的一种土壤检测用分离检测装置，其特征在于，所述水分检测模块用于对土壤样本的水分含量进行检测，通过将土壤样本烘干后，获取土壤样本烘干前的土壤样本质量以及烘干后的土壤样本质量，并将水分检测模块获取到的土壤样本质量上传至土壤分析模块，从而获得土壤样本中的水分含量。
4.根据权利要求1所述的一种土壤检测用分离检测装置，其特征在于，所述土壤溶解模块将烘干后的土壤样本进行溶解处理，并获取饱和土壤溶液。
5.根据权利要求1所述的一种土壤检测用分离检测装置，其特征在于，所述土壤提取模块用于对饱和土壤溶液中植物生长的必需营养元素含量进行获取。
6.一种土壤检测用分离检测装置的使用方法，该使用方法基于权利要求2所述的土壤检测用分离检测装置运行，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：
步骤一：将支撑腿（102）下端的固定卡（13）打开，插入土壤中；
步骤二：启动装置后，在升降电机（15）的带动下，取样组件向下移动，同时转动电机（14）带动取样组件进行转动；
步骤三：取样筒（6）插入预定深度后，升降电机（15）和转动电机（14）停止工作，然后通过取样筒（6）获得土壤样本；
步骤四：对土壤样本的水分含量进行分析，并制作饱和土壤溶液；
步骤五：根据土壤水分含量以及天气预报，从而通过预测模块对周期内的土壤水分含量进行预测；通过土壤提取模块获取到的饱和土壤溶液中必需营养元素含量，从而再根据未来周期内雨水量对土壤内必需营养元素含量的影响，从而对土壤溶液中的必需营养元素含量进行预测。
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