CN113341107A - 防空气接触式多区域土壤同步检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了防空气接触式多区域土壤同步检测方法，涉及土壤检测技术领域。该方法通过分布于多个不同区域的防空气接触取样装置，制造真空条件并在真空条件下钻取不同深度的土壤，将土壤在真空条件下取样输送至土壤检测仪；检测不同区域不同深度土壤的养分含量后，生成统计图表，发送至管理服务器；接收不同区域不同深度土壤的养分含量统计图表后，汇总整理后筛选出土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息；接收土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息后，发出告警信号。本发明能够及时筛选出养分含量异常区域进行告警，便于工作人员观察土壤墒情并及时采取土壤养护措施，提高了多区域土壤检测的同步性、准确性和及时性。
Description
技术领域
本发明涉及土壤检测技术领域，尤其涉及一种防空气接触式多区域土壤同步检测方法。
背景技术
现有的土壤环境检测，大多都是现场取样然后对样品进行提取和处理，一方面由于检测项目众多，分开检测效率低下，另一方面对于样品的提取和处理十分繁琐，影响到检测结果的精确。
现有技术(CN111721573A)公开了一种生态农田土壤环境用分布式多点检测方法，通过在土壤内预埋多点检测棒的方式，向土壤内注入温水并以其为载体携带磁性吸附球，先基于热成像原理观察温水的流动性和蔓延现象作为土壤的物理性质数据保存，然后利用磁性吸附球的吸附特性对土壤内的污染物或其它物质进行吸附，施加磁场进行回收并通过加热蒸发的方式，以高温水蒸气对磁性吸附球进行解析使其脱附下土壤内的物质，并与水蒸气一起上流冷凝成检测液直接用于检测，磁性吸附球恢复吸附性能后用于下一侧的检测，实现直接在土壤内进行多点的多项目检测和取样处理。
虽然现有技术已经实现了多区域的同步土壤检测，但是土壤在取样的过程中会混入水蒸气和空气，影响了检测的准确性，而且不能够及时筛选出养分含量异常区域进行告警，不便于工作人员观察土壤墒情并及时采取土壤养护措施。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了防空气接触式多区域土壤同步检测方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
防空气接触式多区域土壤同步检测方法，包括以下步骤：
a.分布于多个不同区域的防空气接触取样装置，制造真空条件并在真空条件下钻取不同深度的土壤，将土壤在真空条件下取样输送至土壤检测仪；
b.土壤检测仪检测不同区域不同深度土壤的养分含量后，生成统计图表，发送至管理服务器；
c.管理服务器接收不同区域不同深度土壤的养分含量统计图表后，汇总整理后筛选出土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息；
d.上位监控机接收土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息后，发出告警信号。
作为本发明进一步改进的方案，所述土壤检测仪包括多组土壤养分传感器、微处理器、通信模块，微处理器用于将多组土壤养分传感器检测到的土壤养分含量自动整理成统计图表；通信模块用于将统计图表发送至管理服务器。
作为本发明进一步改进的方案，所述管理服务器包括汇总模块、对比筛选模块、存储模块，汇总模块用于将不同区域不同深度的土壤养分含量统计图表进行汇总，得出统计图表总表；对比筛选模块，用于将统计图表总表内的各区域各深度的土壤养分含量与预先设定的土壤养分含量阈值进行对比，筛选出超过和低于土壤养分含量阈值的区域及区域对应的深度；存储模块，用于存储超过和低于土壤养分含量阈值的区域及区域对应的深度信息。
作为本发明进一步改进的方案，所述防空气接触取样装置，包括上盖体、可翻折筒体，可翻折筒体设于上盖体的下方，上盖体和可翻折筒体内设有排空取样机构；上盖体底部位于可翻折筒体内腔两侧设有真空腔室，真空腔室内设有真空泵，真空泵的进气口通过弯折的进气管贯穿转动安装板后伸入可翻折筒体内，真空泵的排气口通过排气管与外界连通；上盖体的侧壁伸入有贯穿入可翻折筒体内的弯折状的取样管，取样管的外部连接有真空输送设备。
作为本发明进一步改进的方案，所述排空取样机构包括差速电机、转动安装板、螺旋绞龙，转动安装板、螺旋绞龙置于可翻折筒体内，差速电机设于上盖体内且其电机轴竖直向下贯穿转动安装板的中心后与螺旋绞龙连接，转动安装板的两侧对称设有两个用于钻入土壤层的破土机构。
作为本发明进一步改进的方案，所述破土机构包括驱动马达，驱动马达的电机轴贯穿转动安装板后连接有搅拌轴，搅拌轴的径向上设有多个搅拌刀片，搅拌轴的长度与螺旋绞龙平齐。
作为本发明进一步改进的方案，所述取样管位于可翻折筒体内的部分处于螺旋绞龙与破土机构之间，取样管朝向螺旋绞龙的部位设有多个取样口。
本发明的有益效果：
本发明防空气接触式多区域土壤同步检测方法，通过分布在多个区域并可对不同深度土壤进行取样的防空气接触取样装置，防止空气接触的土壤经土壤检测仪检测养分含量后生成统计图表，管理服务器汇总整理后筛选出土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息传输至上位监控机后发出告警信号；本发明同步检测方法实现了多区域不同深度土壤的同步取样检测，而且能够及时筛选出养分含量异常区域进行告警，便于工作人员观察土壤墒情并及时采取土壤养护措施，提高了多区域土壤检测的同步性、准确性和及时性。
附图说明
图1为本发明实施例所述防空气接触式多区域土壤同步检测系统的模块图；
图2为本发明实施例所述防空气接触取样装置在未使用状态下的结构示意图；
图3为本发明实施例所述防空气接触取样装置在使用状态下的结构示意图；
图4为本发明实施例所述排空取样机构的结构示意图。
图中：100、防空气接触取样装置；110、上盖体；111、PLC控制器；112、GPS定位器；120、可翻折筒体；121、第一翻折部；122、第二翻折部；123、第一铰链；124、第二铰链；125、磁吸片；130、排空取样机构；131、差速电机；132、转动安装板；133、螺旋绞龙；134、破土机构；140、真空腔室；141、真空泵；142、进气管；143、排气管；150、取样管；151、取样口；200、土壤检测仪；210、土壤养分传感器；220、微处理器；230、通信模块；300、管理服务器；310、汇总模块；320、对比筛选模块；330、存储模块；400、上位监控机；1341、驱动马达；1342、搅拌轴；1343、搅拌刀片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种防空气接触式多区域土壤同步检测方法，包括以下步骤：
a.分布于多个不同区域的防空气接触取样装置100，制造真空条件并在真空条件下钻取不同深度的土壤，将土壤在真空条件下取样输送至土壤检测仪200；
b.土壤检测仪200检测不同区域不同深度土壤的养分含量后，生成统计图表，发送至管理服务器300；
c.管理服务器300接收不同区域不同深度土壤的养分含量统计图表后，汇总整理后筛选出土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息；
d.上位监控机400接收土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息后，发出告警信号。
本实施例的防空气接触式多区域土壤同步检测方法，分布在多个区域并可对不同深度土壤进行取样的防空气接触取样装置100，防止空气接触的土壤经土壤检测仪200检测养分含量后生成统计图表，管理服务器300汇总整理后筛选出土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息传输至上位监控机400后发出告警信号；该同步检测方法实现了多区域不同深度土壤的同步取样检测，而且能够及时筛选出养分含量异常区域进行告警，便于工作人员观察土壤墒情并及时采取土壤养护措施，提高了多区域土壤检测的同步性、准确性和及时性。
其中，区域、深度可以根据土壤同步检测的需要来选择，例如横向、竖向相隔3m*3m设置一个防空气接触取样装置100，深度设置为10m以内，根据深度设置防空气接触取样装置100的最大钻取距离。
土壤养分含量阈值由用户自行设定，例如速效磷的含量阈值为20～40mg/kg土，有机质的含量为30～40g/kg土，全钾的含量为15～20g/kg土。
实施例2
如图1所示，本实施例提供一种防空气接触式多区域土壤同步检测系统，适用于多个区域不同深度的土壤取样检测，包括：多个防空气接触取样装置100，分布于多个不同区域，用于制造真空条件并在真空条件下钻取不同深度的土壤，将土壤在真空条件下取样输送；多个土壤检测仪200，用于检测不同区域不同深度土壤的养分含量，生成统计图表；管理服务器300，用于接收不同区域不同深度土壤的养分含量统计图表后，汇总整理后筛选出土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息；上位监控机400，用于接收土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息，发出告警信号。其中，区域、深度可以根据土壤同步检测的需要来选择，例如横向、竖向相隔3m*3m设置一个防空气接触取样装置100，深度设置为10m以内，根据深度设置防空气接触取样装置100的最大钻取距离。
本实施例的防空气接触式多区域土壤同步检测系统，通过分布在多个区域并可对不同深度土壤进行取样的防空气接触取样装置100，防止空气接触的土壤通过土壤检测仪200检测养分含量后生成统计图表，经过管理服务器300汇总整理后，筛选出土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息传输至上位监控机400后发出告警信号，该同步检测系统实现了多区域不同深度土壤的同步取样检测，而且能够及时筛选出养分含量异常区域进行告警，便于工作人员观察土壤墒情并及时采取土壤养护措施，提高了多区域土壤检测的同步性、准确性和及时性。
土壤检测仪200包括多组土壤养分传感器210、微处理器220、通信模块230，多组土壤养分传感器210包括用于检测土壤中速效磷含量、有效钾含量、全氮含量、全磷含量、全钾含量、有机质含量、钙元素含量、镁元素含量、硫元素含量、铁元素含量、锰元素含量、硼元素含量、锌元素含量、铜元素含量、氯元素含量、硅元素含量的多个传感器；微处理器220用于将多组土壤养分传感器210检测到的土壤养分含量自动整理成统计图表；通信模块230用于将统计图表发送至管理服务器300。上述的多组土壤养分传感器210均采用市售的具有相应检测功能的传感器，微处理器220整理得到的统计图表可以为饼图或柱状图。
管理服务器300包括汇总模块310、对比筛选模块320、存储模块330，汇总模块310用于将不同区域不同深度的土壤养分含量统计图表进行汇总，得出统计图表总表；对比筛选模块320，用于将统计图表总表内的各区域各深度的土壤养分含量与预先设定的土壤养分含量阈值进行对比，筛选出超过和低于土壤养分含量阈值的区域及区域对应的深度；存储模块330，用于存储超过和低于土壤养分含量阈值的区域及区域对应的深度信息。土壤养分含量阈值由用户自行设定，例如速效磷的含量阈值为20～40mg/kg土，有机质的含量为30～40g/kg土，全钾的含量为15～20g/kg土。
实施例3
如图2-4所示，本实施例提供一种防空气接触取样装置100，包括上盖体110、可翻折筒体120，可翻折筒体120设于上盖体110的下方，上盖体110和可翻折筒体120内设有排空取样机构130；上盖体110底部位于可翻折筒体120内腔两侧设有真空腔室140，真空腔室140内设有真空泵141，真空泵141的进气口通过弯折的进气管142贯穿转动安装板132后伸入可翻折筒体120内，真空泵141的排气口通过排气管143与外界连通；上盖体110的侧壁伸入有贯穿入可翻折筒体120内的弯折状的取样管150，取样管150的外部连接有真空输送设备。
本实施例的防空气接触取样装置100，通过在上盖体110和可翻折筒体120的基础上设置排空取样机构130，在进行取样时开启真空腔室140内的真空泵141后，真空泵141将可翻折筒体120内的空气排出，不同深度的土壤经取样管150取出后供土壤检测仪200检测多种养分含量，防止空气进入土壤内影响检测的准确性，保障了多区域土壤同步检测的准确性。
排空取样机构130包括差速电机131、转动安装板132、螺旋绞龙133，转动安装板132、螺旋绞龙133置于可翻折筒体120内，差速电机131设于上盖体110内且其电机轴竖直向下贯穿转动安装板132的中心后与螺旋绞龙133连接，转动安装板132的两侧对称设有两个用于钻入土壤层的破土机构134。
破土机构134包括驱动马达1341，驱动马达1341的电机轴贯穿转动安装板132后连接有搅拌轴1342，搅拌轴1342的径向上设有多个搅拌刀片1343，搅拌轴1342的长度与螺旋绞龙133平齐。
排空取样机构130的设计，当差速电机131启动后，螺旋绞龙133转动，同时启动驱动马达1341，驱动马达1341带动搅拌轴1342、搅拌刀片1343转动，搅拌刀片1343将螺旋绞龙133附近的土壤层松动分离，还可赶走空气，螺旋绞龙133带动土壤向上移动，方便不同深度的土壤经取样口151吸入后，从取样管150排出。
取样管150位于可翻折筒体120内的部分处于螺旋绞龙133与破土机构134之间，取样管150朝向螺旋绞龙133的部位设有多个取样口151。
可翻折筒体120包括对称设置的两个第一翻折部121、两个第二翻折部122，第一翻折部121的一端通过第一铰链123与上盖体110的底部两侧转动连接，另一端通过第二铰链124与第二翻折部122的一端转动连接，两个第二翻折部122的另一端通过磁吸片125相吸而使可翻折筒体120密封。
可翻折筒体120的设计，当防空气接触取样装置100不工作时，将第一翻折部121绕第一铰链123向内转动，将第二翻折部122绕第二铰链124向内转动，使得磁吸片125相吸密封，避免空气灰尘进入；当防空气接触取样装置100工作时，将磁吸片125掰开，将第二翻折部122绕第二铰链124向外转动，将第一翻折部121绕第一铰链123向外转动，使第一翻折部121、第二翻折部122置于土壤上方，排空取样机构130钻入土壤内部。
上盖体110内设有用于控制差速电机131启闭的PLC控制器111以及GPS定位器112。GPS定位器112方便在上位监控机400发出告警信号后，工作人员及时发现该防空气接触取样装置100对应的区域。
本实施例的防空气接触取样装置100，工作原理如下：
a.未使用时，第一翻折部121绕第一铰链123向内转动，第二翻折部122绕第二铰链124向内转动，使磁吸片125相吸密封，避免空气灰尘进入；
b.使用时，将磁吸片125掰开，将第二翻折部122绕第二铰链124向外转动，将第一翻折部121绕第一铰链123向外转动，使第一翻折部121、第二翻折部122置于土壤上方；
c.开启真空腔室140内的真空泵141，真空泵141将可翻折筒体120内的空气排出；启动差速电机131、驱动马达1341，差速电机131带动螺旋绞龙133转动，驱动马达1341带动搅拌轴1342、搅拌刀片1343转动，搅拌刀片1343将螺旋绞龙133附近的土壤层松动分离，驱赶空气，螺旋绞龙133带动土壤向上移动，方便不同深度的土壤经取样口151吸入后，从取样管150排出。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.防空气接触式多区域土壤同步检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.分布于多个不同区域的防空气接触取样装置(100)，制造真空条件并在真空条件下钻取不同深度的土壤，将土壤在真空条件下取样输送至土壤检测仪(200)；
b.土壤检测仪(200)检测不同区域不同深度土壤的养分含量后，生成统计图表，发送至管理服务器(300)；
c.管理服务器(300)接收不同区域不同深度土壤的养分含量统计图表后，汇总整理后筛选出土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息；
d.上位监控机(400)接收土壤养分含量异常的区域及区域对应的深度信息后，发出告警信号。
2.根据权利要求1所述的防空气接触式多区域土壤同步检测方法，其特征在于，所述土壤检测仪(200)包括多组土壤养分传感器(210)、微处理器(220)、通信模块(230)，微处理器(220)用于将多组土壤养分传感器(210)检测到的土壤养分含量自动整理成统计图表；通信模块(230)用于将统计图表发送至管理服务器(300)。
3.根据权利要求1所述的防空气接触式多区域土壤同步检测方法，其特征在于，所述管理服务器(300)包括汇总模块(310)、对比筛选模块(320)、存储模块(330)，汇总模块(310)用于将不同区域不同深度的土壤养分含量统计图表进行汇总，得出统计图表总表；对比筛选模块(320)，用于将统计图表总表内的各区域各深度的土壤养分含量与预先设定的土壤养分含量阈值进行对比，筛选出超过和低于土壤养分含量阈值的区域及区域对应的深度；存储模块(330)，用于存储超过和低于土壤养分含量阈值的区域及区域对应的深度信息。
4.根据权利要求1所述的防空气接触式多区域土壤同步检测方法，其特征在于，所述防空气接触取样装置(100)，包括上盖体(110)、可翻折筒体(120)，可翻折筒体(120)设于上盖体(110)的下方，上盖体(110)和可翻折筒体(120)内设有排空取样机构(130)；上盖体(110)底部位于可翻折筒体(120)内腔两侧设有真空腔室(140)，真空腔室(140)内设有真空泵(141)，真空泵(141)的进气口通过弯折的进气管(142)贯穿转动安装板(132)后伸入可翻折筒体(120)内，真空泵(141)的排气口通过排气管(143)与外界连通；上盖体(110)的侧壁伸入有贯穿入可翻折筒体(120)内的弯折状的取样管(150)，取样管(150)的外部连接有真空输送设备。
5.根据权利要求4所述的防空气接触式多区域土壤同步检测方法，其特征在于，所述排空取样机构(130)包括差速电机(131)、转动安装板(132)、螺旋绞龙(133)，转动安装板(132)、螺旋绞龙(133)置于可翻折筒体(120)内，差速电机(131)设于上盖体(110)内且其电机轴竖直向下贯穿转动安装板(132)的中心后与螺旋绞龙(133)连接，转动安装板(132)的两侧对称设有两个用于钻入土壤层的破土机构(134)。
6.根据权利要求5所述的防空气接触式多区域土壤同步检测方法，其特征在于，所述破土机构(134)包括驱动马达(1341)，驱动马达(1341)的电机轴贯穿转动安装板(132)后连接有搅拌轴(1342)，搅拌轴(1342)的径向上设有多个搅拌刀片(1343)，搅拌轴(1342)的长度与螺旋绞龙(133)平齐。
7.根据权利要求4所述的防空气接触式多区域土壤同步检测方法，其特征在于，所述取样管(150)位于可翻折筒体(120)内的部分处于螺旋绞龙(133)与破土机构(134)之间，取样管(150)朝向螺旋绞龙(133)的部位设有多个取样口(151)。
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