一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法
技术领域
本发明涉及墒情监测技术领域,更具体地说,本发明涉及一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法。
背景技术
土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情(土壤湿度)的长时间连续监测,用户可以根据监测需要,灵活布置土壤水分传感器,也可将传感器布置在不同的深度,测量剖面土壤水分情况,系统还提供了额外的扩展能力,可根据监测需求增加对应传感器,监测土壤温度、土壤电导率、土壤PH值、地下水水位、地下水水质以及空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、雨量等信息,从而满足系统功能升级的需要。
墒情监测装置大多数是通过将土壤水分传感器插入到土壤中,利用土壤中的水分含量来控制传感器探针间的电阻,引起传感器的电压发生变化,从而能够判土壤中的墒情,最后装置监测出来的结果通过其内部的无线传输模块传输到控制模块中,控制模块可以根据结果判断该地区的土壤是否需要灌溉,然而现有的技术中,难以对不同层次的土壤水分含量进行检测,导致在灌溉的过程中上方的土壤水分含量与下方的土壤水分含量各不相同,因此,容易导致灌溉作物根须所处部位的水分易出现过多或过少的情况,难以对作物根须部位的土壤水分进行监测,限制了目前灌溉装置实际的应用领域,且难以保障作物的存活率。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷,本发明提供了一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法,本发明所要解决的技术问题是:现有的技术中,难以对不同层次的土壤水分含量进行检测,导致在灌溉的过程中上方的土壤水分含量与下方的土壤水分含量各不相同,因此,容易导致灌溉作物根须所处部位的水分易出现过多或过少的情况,难以对作物根须部位的土壤水分进行监测,限制了目前灌溉装置实际的应用领域,且难以保障作物存活率的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于墒情监测的智能灌溉装置,包括水箱,所述水箱的下表面分别与两个第一管道的上表面相连通,且两个第一管道的底端分别与两个第二管道的顶端相互卡接,所述第一管道和第二管道的外表面均开设有两个安装卡孔,且八个安装卡孔内均卡接有安装卡块,对应两个安装卡块的相对面分别与两个弹簧相远离的一端固定连接,对应两个弹簧相对面的一端与同一个套筒的外表面固定连接,所述套筒的外表面固定连接有两个定位板的相对面固定连接,对应两个定位板相远离的一面与同一个固定壳内壁的正面和背面固定连接,对应两个安装卡块滑动连接在同一个固定壳内,位于上方的两个套筒内均套接有第一转杆,位于上方的固定壳的外表面与第二管道的内壁固定连接,位于下方的两个套筒内均套接有第三转杆,所述第三转杆的顶端开设有第二卡槽,所述第一转杆的顶端开设有第一卡槽,所述第一转杆顶端的第一卡槽与第二转杆的底端相互卡接,第一管道的外表面和第二管道的外表面均开设有通孔,所述第一管道和第二管道表面开设的通孔内均设置有海绵垫,位于第一管道内海绵垫的背面设置有第一监测装置,位于第二管道内海绵垫的背面设置有第二监测装置。
所述水箱内壁的下表面固定连接有八个卡板,每两个相对的卡板的相对面上均固定连接有电控液压杆,对应两个电控液压杆相对面的一端均固定连接有密封板,若干个密封板均卡接在第二转杆的外表面,其中在所述第二转杆杆体的上半部对应各个电控液压杆段开设有四个第一导流槽,在第一管道管体顶端可拆卸连接有一圆盖,该圆盖上开设有四个第二导流槽,在所述第一管道和第二管道上的外管壁上均开设有四个平行等角度间隔的第三导流槽,四个第三导流槽的长度不同且每个电控液压杆的输入端均连接到一个多通道控制器的输出端,该多通道控制器的输入端连接到第一监测装置、第二监测装置以及旋转编码器。
作为本发明的进一步方案:所述第一转杆的底端与限位卡块的上表面固定连接,所述限位卡块卡接在第二卡槽内,所述第二卡槽的形状与限位卡块的形状相适配,位于下方的两个固定壳的下表面固定连接有六个弹性伸缩杆,且六个弹性伸缩杆的底端均与旋转装置的上表面固定连接。
作为本发明的进一步方案:所述旋转装置由轴承和转轴组成,所述旋转装置的顶端开设有定位槽,所述第三转杆的底端固定连接有限位块,所述限位块的形状和旋转装置顶端开设定位槽的形状相适配,所述旋转装置的底端与钻头的上表面固定连接。
作为本发明的进一步方案:所述第一转杆和第二转杆的外表面均固定连接有若干个清洁刮板,且若干个清洁刮板的外表面分别与第一管道和第二管道的内壁相互卡接。
作为本发明的进一步方案:所述水箱的正面设置有控制面板,且两个第二转杆的外表面均固定连接有从动轮,且两个从动轮均位于水箱内,两个从动轮通过传动带传动连接,所述传动带的外表面与主动轮的外表面相互搭接,所述主动轮的顶端与连接杆的底端固定连接。
作为本发明的进一步方案:所述驱动装置包括安装组件,所述安装组件的下表面与水箱的上表面固定连接,所述安装组件的内壁与电机的外表面固定连接,所述电机的输出端与连接杆的顶端固定连接。
一种基于墒情监测的智能灌溉装置的应用方法,包括以下使用步骤:
S1、由于大部分植物的种植深度是固定的,因此在探测植物根须的位置后,只需对一个或多个第二管道进行拼装。
S2、拼装第二管道时,需将最上方的第二管道与第一管道进行连接,通过挤压两侧安装卡块,使得两个安装卡块向内收束,此时,将第二管道上方的固定壳伸入第一管道内,当安装卡块移动至第一管道表面的安装卡孔内时则会在弹簧弹力的作用下快速弹出,同理,在对多个第二管道进行拼装时,只需重复上述步骤即可连接多个第二管道。
S3、通过多个第二管道将该灌溉装置调整至合适的长度,将钻头通过上述步骤将其安装至最下方的第二管道,由于在安装第二管道时,第二转杆的底端则会与第一转杆连接,启动电机,电机则会通过连接杆分别带动两个从动轮旋转,使得第二转杆随着从动轮旋转的同时,第一转杆也将高速转动,此时需向下挤压水箱,使得钻头与地面接触并挤压,在钻头受到压力而导致弹性伸缩杆收缩时,旋转装置则会与限位块处于卡接的状态,从而快速向地面打孔,且在移动至合适的位置后只需向上轻微抬起该灌溉装置即可时钻头与限位块分离。
S4、在需要灌溉时,需通过注液阀将液体注入水箱内,然后根据第一监测装置和第二监测装置获取的不同位置的湿度信号以及旋转编码器实时的获取当前第二转杆的转动位置,启动相应位置处的电控液压杆,被控制器选通的电控液压杆则会带动就近的密封块脱离第二转杆,使得水流从第一管道与水箱连接处孔洞漏出并经由第一导流槽进入到第二导流槽中,此时,液体则会在重力的作用下沿着第一管道和第二管道上的第三导流槽流淌至植物根须部位或者其他深度的部位,在上述过程中动态的通过第一监测装置和第二监测装置实时对注液口处海绵垫的干湿程度进行监测,并根据监测结果及时切换被选通的电控液压杆;
在进行步骤S3中的钻取过程中,通过旋转编码器实时的获取当前第二转杆的转动位置,从而使得每当对应最长长度的第三导流槽的第一导流槽正对任意一个电控液压杆时则选通该,电控液压杆选通过程中,从而为选取提供加湿作用。
本发明的有益效果在于:
1、本发明中通过三种导流槽以及旋转编码器、的组合使用,在实现钻取阶段提供加水加湿功能提高钻取效率的同时,还能够进行不同深度土层的独立单独注水,使得各个土层的湿度均匀。
2、本发明通过设置钻头、第一管道、第二管道、弹性伸缩杆、限位块和第二卡槽,通过多个第二管道将该灌溉装置调整至合适的长度,将钻头通过上述步骤将其安装至最下方的第二管道,由于在安装第二管道时,第二转杆的底端则会与第一转杆连接,启动电机,使得第二转杆随着从动轮旋转的同时,第一转杆也将高速转动,此时需向下挤压水箱,使得钻头与地面接触并挤压,且在移动至合适的位置后只需向上轻微抬起该灌溉装置即可时钻头与限位块分离,使得该灌溉装置可以快速将第一管道和第二管道伸入土壤内,且在进行灌溉时,第一管道和第二管道可以直接将营养液注入植物根须的位置,避免采用自上而下的灌溉方式而导致出现营养流失的情况,且可以直接对植物根须注液,从而降低了植物因液体过多或过少而出现死亡的情况,进而保障植物的存活率;
3、本发明通过第一监测装置、第二监测装置和海绵垫,旋转编码器,在需要灌溉时,需通过注液阀将液体注入水箱内,启动电控液压杆,电控液压杆则会带动密封块脱离第二转杆,且通过第一监测装置和第二监测装置实施对注液口处海绵垫的干湿程度进行检测,且由于土壤以及海绵的特性,使得海绵垫可以保持自身与土壤相适的湿度,从而方便在对指定深度的土壤进行检测时数据的准确性,且通过监测不同深度土壤湿度,从而判断植物也液体的需求,从而提高了该灌溉装置的实际使用效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,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。
图1为一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法的结构图。
图2为一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法中的水箱立体的剖面结构图。
图3为一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法中A处放大的结构图。
图4为一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法中第一管道立体的剖面结构图。
图5为一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法中第二管道立体的剖面结构图。
图6为一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法中钻头立体的结构图。
图7为一种基于墒情监测的智能灌溉装置及应用方法中水箱立体的结构图.
附图中:1水箱、2第一管道、3安装卡孔、4安装卡块、5固定壳、6弹簧、7套筒、8定位板、9第一转杆、10第一卡槽、11第二管道、12海绵垫、13第一监测装置、14第二监测装置、15第二转杆、16限位卡块、17第二卡槽、18第三转杆、19弹性伸缩杆、20限位块、21旋转装置、22钻头、23清洁刮板、24控制面板、25从动轮、26传动带、27主动轮、28连接杆、29驱动装置、291电机、292安装组件、30注液阀、31卡板、32电控液压杆、33密封板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1-6所示,本发明提供了一种基于墒情监测的智能灌溉装置,包括水箱1,水箱1的下表面分别与两个第一管道2的上表面相连通,且两个第一管道2的底端分别与两个第二管道11的顶端相互卡接,第一管道2和第二管道11的外表面均开设有两个安装卡孔3,且八个安装卡孔3内均卡接有安装卡块4,对应两个安装卡块4的相对面分别与两个弹簧6相远离的一端固定连接,对应两个弹簧6相对面的一端与同一个套筒7的外表面固定连接,套筒7的外表面固定连接有两个定位板8的相对面固定连接,对应两个定位板8相远离的一面与同一个固定壳5内壁的正面和背面固定连接,对应两个安装卡块4滑动连接在同一个固定壳5内,位于上方的两个套筒7内均套接有第一转杆9,位于上方的固定壳5的外表面与第二管道11的内壁固定连接,位于下方的两个套筒7内均套接有第三转杆18,第三转杆18的顶端开设有第二卡槽17,第一转杆9的顶端开设有第一卡槽10,第一转杆9顶端的第一卡槽10与第二转杆15的底端相互卡接,第一管道2的外表面和第二管道11的外表面均开设有通孔,第一管道2和第二管道11表面开设的通孔内均设置有海绵垫12,位于第一管道2内海绵垫12的背面设置有第一监测装置13,位于第二管道11内海绵垫12的背面设置有第二监测装置14。
所述水箱1内壁的下表面固定连接有八个卡板31,每两个相对的卡板31的相对面上均固定连接有电控液压杆32,对应两个电控液压杆32相对面的一端均固定连接有密封板33,若干个密封板33均卡接在第二转杆15的外表面,其中在所述第二转杆15杆体的上半部对应各个电控液压杆32段开设有四个第一导流槽,在第一管道2管体顶端可拆卸连接有一圆盖,该圆盖上开设有四个第二导流槽,在所述第一管道2和第二管道11上的外管壁上均开设有四个平行等角度间隔的第三导流槽,四个第三导流槽的长度不同且每个电控液压杆32的输入端均连接到一个多通道控制器的输出端,该多通道控制器的输入端连接到第一监测装置13、第二监测装置14以及旋转编码器。
第一转杆9的底端与限位卡块16的上表面固定连接,限位卡块16卡接在第二卡槽17内,第二卡槽17的形状与限位卡块16的形状相适配,位于下方的两个固定壳5的下表面固定连接有六个弹性伸缩杆19,且六个弹性伸缩杆19的底端均与旋转装置21的上表面固定连接,旋转装置21由轴承和转轴组成,旋转装置21的顶端开设有定位槽,第三转杆18的底端固定连接有限位块20,限位块20的形状和旋转装置21顶端开设定位槽的形状相适配,旋转装置21的底端与钻头22的上表面固定连接。
第一转杆9和第二转杆15的外表面均固定连接有若干个清洁刮板23,且若干个清洁刮板23的外表面分别与第一管道2和第二管道11的内壁相互卡接,水箱1的正面设置有控制面板24,且两个第二转杆15的外表面均固定连接有从动轮25,且两个从动轮25均位于水箱1内,两个从动轮25通过传动带26传动连接,传动带26的外表面与主动轮27的外表面相互搭接,主动轮27的顶端与连接杆28的底端固定连接。
连接杆28的顶端穿过水箱1与驱动装置29的底端固定连接,水箱1的上表面设置有注液阀30,水箱1内壁的下表面固定连接有八个卡板31的,对应两个卡板31的相对面均固定连接有电控液压杆32,对应两个电控液压杆32相对面的一端均固定连接有密封板33,若干个密封板33均卡接在第二转杆15的外表面,驱动装置29包括安装组件292,安装组件292的下表面与水箱1的上表面固定连接,安装组件292的内壁与电机291的外表面固定连接,电机291的输出端与连接杆28的顶端固定连接。
一种基于墒情监测的智能灌溉装置的应用方法,包括以下使用步骤:
S1、由于大部分植物的种植深度是固定的,因此在探测植物根须的位置后,只需对一个或多个第二管道11进行拼装。
S2、拼装第二管道11时,需将最上方的第二管道11与第一管道2进行连接,通过挤压两侧安装卡块4,使得两个安装卡块4向内收束,此时,将第二管道11上方的固定壳5伸入第一管道2内,当安装卡块4移动至第一管道2表面的安装卡孔3内时则会在弹簧6弹力的作用下快速弹出,同理,在对多个第二管道11进行拼装时,只需重复上述步骤即可连接多个第二管道11。
S3、通过多个第二管道11将该灌溉装置调整至合适的长度,将钻头22通过上述步骤将其安装至最下方的第二管道11,由于在安装第二管道11时,第二转杆15的底端则会与第一转杆9连接,启动电机291,电机291则会通过连接杆28分别带动两个从动轮25旋转,使得第二转杆15随着从动轮25旋转的同时,第一转杆9也将高速转动,此时需向下挤压水箱1,使得钻头22与地面接触并挤压,在钻头22受到压力而导致弹性伸缩杆19收缩时,旋转装置21则会与限位块20处于卡接的状态,从而快速向地面打孔,且在移动至合适的位置后只需向上轻微抬起该灌溉装置即可使得钻头22与限位块20分离。
S4、在需要灌溉时,需通过注液阀30将液体注入水箱1内,然后根据第一监测装置13和第二监测装置14获取的不同位置的湿度信号以及旋转编码器实时的获取当前第二转杆15的转动位置,启动相应位置处的电控液压杆32,被控制器选通的电控液压杆32则会带动就近的密封块脱离第二转杆15,使得水流从第一管道2与水箱1连接处孔洞漏出并经由第一导流槽进入到第二导流槽中,此时,液体则会在重力的作用下沿着第一管道2和第二管道11上的第三导流槽流淌至植物根须部位或者其他深度的部位,在上述过程中动态的通过第一监测装置13和第二监测装置14实时对注液口处海绵垫12的干湿程度进行监测,并根据监测结果及时切换被选通的电控液压杆32;
在进行步骤S3中的钻取过程中,通过旋转编码器实时的获取当前第二转杆15的转动位置,从而使得每当对应最长长度的第三导流槽的第一导流槽正对任意一个电控液压杆32时则选通该,电控液压杆32选通过程中,从而为选取提供加湿作用。
通过设置钻头22、第一管道2、第二管道11、弹性伸缩杆19、限位块20和第二卡槽17,使得该灌溉装置可以快速将第一管道2和第二管道11伸入土壤内,且在进行灌溉时,第一管道2和第二管道11可以直接将营养液注入植物根须的位置,避免采用自上而下的灌溉方式而导致出现营养流失的情况,且可以直接对植物根须注液,从而降低了植物因液体过多或过少而出现死亡的情况,进而保障植物的存活率。
本发明中通过三种导流槽以及旋转编码器、的组合使用,在实现钻取阶段提供加水加湿功能提高钻取效率的同时,还能够进行不同深度土层的独立单独注水,使得各个土层的湿度均匀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。