CN113533681B - 一种无人草场土壤的遥感检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人草场土壤的遥感检测系统，属于遥感检测技术领域，包括用于无人草场土壤检测的检测装置以及用于检测装置定点休息的基站，所述检测装置包括装置主体、太阳能发电组件、履带行走组件、摄像头、检测机构、传感器触头、取样槽、土壤检测仪、风速感应器、无线信号收发天线、控制器；所述检测机构设有四组，分别位于装置主体的两端靠近前后位置，所述传感器触头、取样槽、风速感应器、无线信号收发天线分别位于检测机构上；本发明针对无人草场土壤提供了一种遥感检测系统，实现对无人看管草场的土壤的检测，并且在检测过程稳定快速。

Description

一种无人草场土壤的遥感检测系统

技术领域

本发明属于遥感检测技术领域，具体涉及一种无人草场土壤的遥感检测系统。

背景技术

我国是草场大国，草场总面积达2.22亿公顷，占国土总面积23.1％，在全国自然资源中居首位，居世界第三位。近年来，由于人为的破坏，造成草场面积锐减以及草场土壤不生长牧草，污水的排放还造成了草场土壤中重金属含量过高以致于牧草不能发展畜牧业。草原土壤遭受破坏的主要原因之一就是长期以来缺乏科学的、有效的管理措施，为了了解草场的情况，更好的可持续发展牧草草场，因此，对于草原土壤进行检测十分重要。但是也由于草场面积广阔，不便于施行人工养护和土壤检测，无法对草场的土壤情况以及生态环境进行实时检测。遥感检测是利用遥感技术进行检测的技术方法，可以将遥感技术中的数据传输手段，应用至草场土壤检测中，实现远程实时检测草原土壤信息，提高检测的实时性，提高检测效率。因此，提出一种无人草场土壤的遥感检测系统。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种无人草场土壤的遥感检测系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种无人草场土壤的遥感检测系统，包括用于无人草场土壤检测的检测装置以及用于检测装置定点休息的基站，所述检测装置包括装置主体、太阳能发电组件、履带行走组件、摄像头、检测机构、传感器触头、取样槽、土壤检测仪、风速感应器、无线信号收发天线、控制器；

摄像头，用于采集所述草场的图像数据，并将图像数据传输至控制器；

传感器触头，包括湿度传感器和PH传感器，用于采集所处草场土壤中的湿度和PH数据，并将湿度和PH数据传输至控制器；

取样槽，用于对所处草场不同深度的土壤进行取样；

土壤检测仪，用于对取样槽取回的土壤样品进行分析以及获得分析结果数据，并将分析结果数据传输至控制器；

风速感应器，用于采集所处草场的风速数据，并将风速数据传输至控制器；

控制器，用于处理摄像头、传感器触头、风速感应器、土壤检测仪的数据，生成无人草场土壤的环境参数数据，将所述环境参数数据通过无线信号收发天线发送至远程终端，以及通过无线信号收发天线接收远程终端的控制信息以控制检测装置；

其中，所述检测机构设有四组，分别位于装置主体的两端靠近前后位置，所述传感器触头、取样槽、风速感应器、无线信号收发天线分别位于检测机构上。

作为本发明的进一步优化方案，每组所述检测机构包括上升杆和下降杆，上升杆上升的同时下降杆下降插入土壤里，所述传感器触头设置在第一组检测机构和第二组检测机构的下降杆靠近下端位置，所述无线信号收发天线设置在第一组检测机构和第二组检测机构的上升杆的上端，所述风速感应器设置在第三组和第四组检测机构的上升杆的上端，所述取样槽设置在第三组和第四组检测机构的下降杆的下端，且所述土壤检测仪设置在装置主体内部靠近第三组和第四组检测机构位置处，所述取样槽插入土壤后取样的土壤进入土壤检测仪进行检测。

作为本发明的进一步优化方案，所述上升杆套设在固定于装置主体侧端上方外壁的上限位套上，所述下降杆套设在固定于装置主体侧端下方外壁的下限位套上。

作为本发明的进一步优化方案，所述检测机构还包括转动齿轮，所述转动齿轮位于上升杆和下降杆之间，所述转动齿轮分别与上升杆和下降杆相对侧端的齿轮条啮合，转动齿轮转动时同时带动上升杆上升以及下降杆下降。

作为本发明的进一步优化方案，所述上升杆和下降杆表面均设有滑槽，上升杆和下降杆的一侧均设有限位块，所述限位块在滑槽上滑动。

作为本发明的进一步优化方案，所述上升杆的外表面靠近上端位置处设有转动套和响动机构，所述转动套转动时带动响动机构发出响声，所述转动套的外表面设有若干组下聚拢上端展开的折叠扇叶，所述折叠扇叶在上升杆未上升时位于上限位套内。

作为本发明的进一步优化方案，所述传感器触头所在下降杆的底端为尖锐状，且下端部分开设有柱状向外具有开口的保护槽，所述传感器触头位于保护槽内，所述传感器触头在下降杆未下降时位于下限位套内。

作为本发明的进一步优化方案，所述取样槽所在下降杆的底端呈柱状且底端侧端均具有开口，所述取样槽取样返回后位于下限位套内。

作为本发明的进一步优化方案，所述取样槽所在下降杆的下限位套内设有通往土壤检测仪的进样通道，所述进样通道的顶端设有上刮板，进样通道的底端设有下挡板，所述上刮板和下挡板朝向进样通道的一端均设有弹簧，所述取样槽进入进样通道区域后，上刮板插入取样槽中将取样槽中的土壤取样刮下，由于底端下挡板的阻挡，土壤由进样通道进入土壤检测仪。

作为本发明的进一步优化方案，所述基站的内腔底端设有工位台，所述工位台的上端设有升降台，所述检测装置在休息时固定在升降台上。

本发明的有益效果在于：

1、本发明针对无人草场土壤提供了一种遥感检测系统，实现对无人看管草场的土壤检测。

2、本发明通过将传感器触头、取样槽、风速感应器、无线信号收发天线均设置在检测机构上，可以同时对不同的检测项进行检测，检测过程迅速且检测过程稳定，数据准确。

附图说明

图1是本发明一种无人草场土壤的遥感检测系统组合状态示意图；

图2是本发明一种无人草场土壤的遥感检测系统的检测装置侧面示意图；

图3是本发明一种无人草场土壤的遥感检测系统的检测机构局部变化示意图；

图4是本发明一种无人草场土壤的遥感检测系统的其中两组检测机构上升杆结构图；

图5是本发明一种无人草场土壤的遥感检测系统的其中另两组检测机构上升杆结构图；

图6是本发明一种无人草场土壤的遥感检测系统的其中两组检测机构下降杆结构图；

图7是本发明一种无人草场土壤的遥感检测系统的其中另两组检测机构下降杆结构图；

图8是本发明一种无人草场土壤的遥感检测系统的局部示意图。

图中：1、检测装置；10、装置主体；11、太阳能发电组件；12、履带行走组件；13、摄像头；14、检测机构；141、上升杆；1411、响动机构；1412、折叠扇叶；1413、转动套；142、下降杆；1421、保护槽；143、上限位套；144、下限位套；145、转动齿轮；146、齿轮条；147、限位块；148、滑槽；15、传感器触头；16、取样槽；17、土壤检测仪；171、上刮板；172、弹簧；173、下挡板；174、进样通道；18、风速感应器；19、无线信号收发天线；2、基站；20、升降台；21、工位台。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

如图1-8所示，本实施例的无人草场土壤的遥感检测系统，包括用于无人草场土壤检测的检测装置1以及用于检测装置1定点休息的基站2，基站2和检测装置1均受远程终端控制，基站2的内腔底端设有工位台21，工位台21的上端设有升降台20，检测装置1在休息时固定在升降台20上，当检测装置1位于升降台20上时，远程终端可以看到检测装置1位于基站2休息，基站2和检测装置1之间均具有GPS定位模块，根据远程终端设置的检测时间和检测路线，检测时从基站2出发沿远程终端的设置路线进行行走检测，远程终端可以随时观看检测装置1的位置，检测完后，检测装置1根据定位回到基站2，基站2相当于一个保护罩对检测装置1进行保护，在不进行检测时，为检测装置1提供休息区域，避免其经受风吹雨打。

检测装置1包括装置主体10、太阳能发电组件11、履带行走组件12、摄像头13、检测机构14、传感器触头15、取样槽16、土壤检测仪17、风速感应器18、无线信号收发天线19、控制器，摄像头13、传感器触头15、土壤检测仪17、风速感应器18、无线信号收发天线19的信号输出端均连接控制器的信号输入端，无线信号收发天线19的信号输入端连接控制器的信号输出端，信号连接方式优选为蓝牙连接，其中，太阳能发电组件11、履带行走组件12均受控制器控制，太阳能发电组件11包括太阳能电池板、蓄电池，蓄电池位于装置主体10内部，草场上太阳能资源丰富，可以利用太阳能转换为电能为系统供电，太阳能电池板位于装置主体10的前后端，履带行走组件12位于装置主体10的两端，带动检测装置1行走，用于采集所述草场的图像数据的摄像头13位于装置主体10的上端，摄像头13包括红外感应器，在履带行走组件12行走时，摄像头13中的红外感应器可以辅助履带行走组件12行走，控制器位于装置主体10内部，控制器处理摄像头13、传感器触头15、风速感应器18、土壤检测仪17的传输的数据信号，生成无人草场土壤的环境参数数据，环境参数数据通过无线信号收发天线19发送至远程终端，控制器通过无线信号收发天线19接收远程终端的控制信息控制检测装置1的各部件。

在使用时，检测装置1根据远程终端设置的检测时间和检测路线，从基站2出发沿远程终端的设置路线行走至检测点停下，启动检测机构14，将传感器触头15、取样槽16插入土里，将风速感应器18、无线信号收发天线19向上抬升，传感器触头15、风速感应器18将感应到的数据信号传输至控制器，取样槽16将取回的土壤送入土壤检测仪17中进行土壤分析，获得的分析结果传输至控制器，同时摄像头13将图像数据也传输至控制器，生成无人草场土壤的环境参数数据，然后控制器通过无线信号收发天线19将环境参数数据发送至远程终端，远程终端收到环境参数数据后下达返回基站2或继续检测的控制指令，通过无线信号收发天线19到控制器，由控制器控制检测装置1，返回基站2或继续监测指令到达检测装置1后，检测机构14完全收起，返回基站2或继续下一检测点检测。

如图2-7所示，检测机构14设有四组，分别位于装置主体10的两端靠近前后位置，传感器触头15、取样槽16、风速感应器18、无线信号收发天线19分别位于检测机构14上，每组检测机构14包括上升杆141和下降杆142，上升杆141上升的同时下降杆142下降插入土壤里，可以在检测时起到一定的固定作用，传感器触头15设置在第一组检测机构14和第二组检测机构14的下降杆142靠近下端位置，传感器触头15包括湿度传感器和PH传感器，用于采集所处草场土壤中的湿度和PH数据，无线信号收发天线19设置在第一组检测机构14和第二组检测机构14的上升杆141的上端，用于采集所处草场的风速数据的风速感应器18设置在第三组和第四组检测机构14的上升杆141的上端，取样槽16设置在第三组和第四组检测机构14的下降杆142的下端，且土壤检测仪17设置在装置主体10内部靠近第三组和第四组检测机构14位置处，取样槽16插入土壤后取样的土壤进入土壤检测仪17进行检测。

如图2-3所示，检测机构14还包括转动齿轮145，转动齿轮145位于上升杆141和下降杆142之间，转动齿轮145分别与上升杆141和下降杆142相对侧端的齿轮条146啮合，当转动齿轮145顺时针转动时同时带动上升杆141上升以及下降杆142下降，当转动齿轮145逆时针转动时同时带动上升杆141下降以及下降杆142上升，四组检测机构14中的每两组不同侧的转动齿轮145使用同一组减速电机驱动。

上升杆141套设在固定于装置主体10侧端上方外壁的上限位套143上，下降杆142套设在固定于装置主体10侧端下方外壁的下限位套144上，为第一重限位，上升杆141和下降杆142表面均设有滑槽148，上升杆141和下降杆142的一侧均设有限位块147，限位块147在滑槽148上滑动，为第二重限位，实现直线运动。

如图4-5所示，上升杆141的外表面靠近上端位置处设有转动套1413和响动机构1411，转动套1413转动时带动响动机构1411发出响声，响动机构1411包括转盘和拨片，转动套1413转动时带动底端的转盘转动，转盘转动刮过拨片，使得拨片发出响声，可以对周围可能出现的牲畜或鸟类进行驱赶，使其不轻易靠近，转动套1413的外表面设有若干组下聚拢上端展开的折叠扇叶1412，折叠扇叶1412在上升杆141未上升时位于上限位套143内，折叠扇叶1412展开，受到气流的作用，折叠扇叶1412会转动起来，进一步使得转动套1413转动起来，当上升杆141下降时，折叠扇叶1412缩回转动套1413与上限位套143之间的空隙中。

如图6所示，传感器触头15所在下降杆142的底端为尖锐状，便于插入土里，且下端部分开设有柱状向外具有开口的保护槽1421，在下降杆142向土里插入时，会形成一个插孔，传感器触头15传感器触头15位于保护槽1421内受保护不直接分开土壤，插入后，土壤会从保护槽1421的开口进入，与传感器触头15接触从而使得传感器触头15感应到土壤的PH和湿度，然后将数据传给控制器，传感器触头15在下降杆142未下降时位于下限位套144内，可以对传感器触头15进行保护。

如图7-8所示，取样槽16所在下降杆142的底端呈柱状且底端侧端均具有开口，取样槽16取样返回后位于下限位套144内，取样槽16所在下降杆142的下限位套144内设有通往土壤检测仪17的进样通道174，进样通道174的顶端设有上刮板171，进样通道174的底端设有下挡板173，上刮板171和下挡板173朝向进样通道174的一端均设有弹簧172，在受到实心的下降杆142挤压时，上刮板171和下挡板173退回内置槽，取样槽16进入进样通道174区域后，上刮板171插入取样槽16中，此时下降杆142继续上升，上刮板171将取样槽16中的土壤取样刮下，由于底端下挡板173的阻挡，土壤由进样通道174进入土壤检测仪17，由土壤检测仪17分析检测出草场土壤中氮氧含量、矿质含量、有机养分等，形成分析报告数据传给控制器。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种无人草场土壤的遥感检测系统，其特征在于，包括用于无人草场土壤检测的检测装置（1）以及用于检测装置（1）定点休息的基站（2），所述检测装置（1）包括装置主体（10）、太阳能发电组件（11）、履带行走组件（12）、摄像头（13）、检测机构（14）、传感器触头（15）、取样槽（16）、土壤检测仪（17）、风速感应器（18）、无线信号收发天线（19）、控制器；

摄像头（13），用于采集所述草场的图像数据，并将图像数据传输至控制器；

传感器触头（15），包括湿度传感器和PH传感器，用于采集所处草场土壤中的湿度和PH数据，并将湿度和PH数据传输至控制器；

取样槽（16），用于对所处草场不同深度的土壤进行取样；

土壤检测仪（17），用于对取样槽（16）取回的土壤样品进行分析以及获得分析结果数据，并将分析结果数据传输至控制器；

风速感应器（18），用于采集所处草场的风速数据，并将风速数据传输至控制器；

控制器，用于处理摄像头（13）、传感器触头（15）、风速感应器（18）、土壤检测仪（17）的数据信号，生成无人草场土壤的环境参数数据，将所述环境参数数据通过无线信号收发天线（19）发送至远程终端，以及通过无线信号收发天线（19）接收远程终端的控制信息以控制检测装置（1）；

其中，所述检测机构（14）设有四组，分别位于装置主体（10）的两端靠近前后位置，所述传感器触头（15）、取样槽（16）、风速感应器（18）、无线信号收发天线（19）分别位于检测机构（14）上；

每组所述检测机构（14）包括上升杆（141）和下降杆（142），上升杆（141）上升的同时下降杆（142）下降插入土壤里，所述传感器触头（15）设置在第一组检测机构（14）和第二组检测机构（14）的下降杆（142）靠近下端位置，所述无线信号收发天线（19）设置在第一组检测机构（14）和第二组检测机构（14）的上升杆（141）的上端，所述风速感应器（18）设置在第三组和第四组检测机构（14）的上升杆（141）的上端，所述取样槽（16）设置在第三组和第四组检测机构（14）的下降杆（142）的下端，且所述土壤检测仪（17）设置在装置主体（10）内部靠近第三组和第四组检测机构（14）位置处，所述取样槽（16）插入土壤后取样的土壤进入土壤检测仪（17）进行检测；所述上升杆（141）套设在固定于装置主体（10）侧端上方外壁的上限位套（143）上，所述下降杆（142）套设在固定于装置主体（10）侧端下方外壁的下限位套（144）上；

所述检测机构（14）还包括转动齿轮（145），所述转动齿轮（145）位于上升杆（141）和下降杆（142）之间，所述转动齿轮（145）分别与上升杆（141）和下降杆（142）相对侧端的齿轮条（146）啮合，转动齿轮（145）转动时同时带动上升杆（141）上升以及下降杆（142）下降；

所述取样槽（16）所在下降杆（142）的底端呈柱状且底端侧端均具有开口，所述取样槽（16）取样返回后位于下限位套（144）内；所述取样槽（16）所在下降杆（142）的下限位套（144）内设有通往土壤检测仪（17）的进样通道（174），所述进样通道（174）的顶端设有上刮板（171），进样通道（174）的底端设有下挡板（173），所述上刮板（171）和下挡板（173）朝向进样通道（174）的一端均设有弹簧（172），所述取样槽（16）进入进样通道（174）区域后，上刮板（171）插入取样槽（16）中将取样槽（16）中的土壤取样刮下，由于底端下挡板（173）的阻挡，土壤由进样通道（174）进入土壤检测仪（17）。

2.根据权利要求1所述的一种无人草场土壤的遥感检测系统，其特征在于，所述上升杆（141）和下降杆（142）表面均设有滑槽（148），上升杆（141）和下降杆（142）的一侧均设有限位块（147），所述限位块（147）在滑槽（148）上滑动。

3.根据权利要求1所述的一种无人草场土壤的遥感检测系统，其特征在于，所述上升杆（141）的外表面靠近上端位置处设有转动套（1413）和响动机构（1411），所述转动套（1413）转动时带动响动机构（1411）发出响声，所述转动套（1413）的外表面设有若干组下聚拢上端展开的折叠扇叶（1412），所述折叠扇叶（1412）在上升杆（141）未上升时位于上限位套（143）内。

4.根据权利要求1所述的一种无人草场土壤的遥感检测系统，其特征在于，所述传感器触头（15）所在下降杆（142）的底端为尖锐状，且下端部分开设有柱状向外具有开口的保护槽（1421），所述传感器触头（15）位于保护槽（1421）内，所述传感器触头（15）在下降杆（142）未下降时位于下限位套（144）内。

5.根据权利要求1所述的一种无人草场土壤的遥感检测系统，其特征在于，所述基站（2）的内腔底端设有工位台（21），所述工位台（21）的上端设有升降台（20），所述检测装置（1）在休息时固定在升降台（20）上。