CN115589927B - 一种土壤健康智能监控维持系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤健康技术领域，具体的说是一种土壤健康智能监控维持系统，包括用于维持土壤水分用的供水管和对供水管提供水源补给用的水泵，所述供水管固定安装在支撑架的顶部，且供水管有两半圆管组合而成，其中一所述支撑架之间安装有固定板，供水管的外壁底部沿水平方向等间距设置有喷水部，若干所述喷水部均由喷头和连接件组成，供水管的其中一端安装有密封塞，水泵通过螺栓固定安装在安装架上，水泵的进水口通过软管与外界水源相连，水泵的出水口通过法兰连接有L型管道，本发明可对土壤的水分指标进行监控，并将水分维持在正常含水量内，同时用于维持水分的喷水部具有防堵塞的功能，且可快速清理供水管内部的杂质。
Description
技术领域
本发明涉及土壤健康技术领域，具体的说是一种土壤健康智能监控维持系统。
背景技术
土壤作为一个动态生命系统具有的维持其功能的持续能力，就叫土壤健康。具体说，土壤健康，表示土壤三个方面的能力或者质量状况：1.维持植物和动物的生产力；2.保持或提高水和空气质量；3.促进植物和动物健康。土壤健康指标可以分为土壤的物理、化学、生物特征，这些指标属于土壤健康动态指标，而且与土壤有机质关系紧密。其中物理指标主要包括土壤结构、团聚体稳定性和土壤含水量等。
在土壤含水量监控维持系统中，应用最为广泛的为土壤湿度传感器与喷淋系统配合的方式，首先通过土壤湿度传感器对土壤的实时湿度进行监控，并将监控的湿度与正常土壤含水量进行对比，当监控湿度较低时，直接反馈至喷淋系统中，通过喷淋系统对土壤进行水分的补给，而常用的喷淋系统的水源来源均为地下水的形式出现(该方式成本低)，即通过水泵抽取地下水作为水源供给，而地下水中常浑浊有泥沙颗粒，该泥沙颗粒导致在长期使用过程中，易造成喷淋系统的喷头被堵，无法及时维持土壤的水分。
发明内容
针对现有技术中地下水中掺杂的泥沙颗粒易造成监控维持系统喷头堵塞的问题，本发明提供了一种土壤健康智能监控维持系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种土壤健康智能监控维持系统，包括用于维持土壤水分用的供水管和对供水管提供水源补给用的水泵，所述供水管固定安装在支撑架的顶部，且供水管有两半圆管组合而成，其中一所述支撑架之间安装有固定板，供水管的外壁底部沿水平方向等间距设置有喷水部，若干所述喷水部均由喷头和连接件组成，供水管的其中一端安装有密封塞；
水泵通过螺栓固定安装在安装架上，水泵的进水口通过软管与外界水源相连，水泵的出水口通过法兰连接有L型管道，且L型管道的上连接有控制阀，L型管道与供水管之间通过若干旋转接头相连，供水管的正下方位置设置有监控单元；
监控单元包括安装在两支撑架之间的防水护板，防水护板的底部等间距设置有若干土壤湿度传感器，防水护板的顶部安装有用于布线的防水线盒，土壤湿度传感器的输出端电性连接有湿度控制器，且湿度控制器安装在固定板的侧壁。
进一步的，所述固定板的侧壁固定安装有支撑板，支撑板的顶部安装有驱动电机，位于驱动电机正上方位置处的旋转接头外壁开设有驱动槽，驱动电机的输出轴通过驱动皮带与驱动槽相连。
进一步的，所述旋转接头的内部居中位置处周向等间距固定安装有定位杆，若干定位杆的尾部固定安装有驱动杆，位于供水管内部区域位置处的驱动杆外壁固定安装有螺旋片，驱动杆的外壁靠近螺旋片的位置区域固定安装有驱动齿轮。
进一步的，所述供水管内壁与螺旋片的间隙处转动安装有分隔环，分隔环的内部均匀开设有若干分离孔，分离孔的孔径小于地下水泥沙颗粒的直径，分隔环靠近驱动齿轮的一端内壁设置有环形驱动齿块，环形驱动齿块与驱动齿轮之间啮合连接有中间齿轮，且中间齿轮插接在转轴的外壁，转轴安装在旋转接头的内部侧壁。
进一步的，所述连接件包括通过螺栓安装在喷头顶部位置的外圆形连接头，外圆形连接头与供水管之间转动连接，外圆形连接头的内部开设有出水孔，外圆形连接头的顶部居中固定安装有圆杆。
进一步的，所述分隔环的外壁固定安装有驱动环，驱动环与圆杆位于同一垂直面内，驱动环的外壁中心位置开设有波浪槽，且圆杆的末端位于波浪槽内。
进一步的，所述螺旋片的内部靠近驱动杆的位置区域开设有横向通孔，且横向通孔的内部设置有第一滤网，第一滤网的孔径小于地下水泥沙颗粒的直径。
进一步的，所述驱动齿轮的内部周向等间距开设有漏孔。
进一步的，所述出水孔的内部水平位置处安装有第二滤网，第二滤网的孔径小于第一滤网的孔径。
本发明的有益效果：
(1)本发明设置的一种土壤健康智能监控维持系统，设置有土壤湿度传感器、湿度控制器和供水管等构件，通过土壤湿度传感器对土壤的湿度进行智能实时监控，并大监控的数值同步反馈至湿度控制器，通过湿度控制器对反馈的数值与正常值进行对比，判定是否需要进行水分的补给；同时，在供水管的内部设置有驱动杆和螺旋片等构件，先通过分隔环对地下水中的泥沙进行阻隔，有效的预防泥沙进入到喷水部造成堵塞的情况发生，再通过转动螺旋片将分隔环内壁残留的泥沙螺旋输送至供水管的另一端，需要清理时，只需人工关闭控制阀，通过扳手打开密封塞，即可完成泥沙的快速清理，且无需对供水管整体内部结构进行清理，效率更高。
(2)本发明设置的一种土壤健康智能监控维持系统，设置有连接件和喷头等构件，在分隔环转动的过程中带动驱动环转动，使得驱动环外壁的波浪槽沿着圆杆的外壁滑动，即圆杆相对在波浪槽内运动，波浪槽对圆杆的水平方向施加挤压力，该挤压力带动外圆形连接头相对供水管左右偏转，使得喷头跟随外圆形连接头一同左右偏转进行作业，有效的增加了喷头的作业半径，喷头喷淋的土壤面积更大。
(3)本发明设置的一种土壤健康智能监控维持系统，连接件和喷头在发生左右偏转时，可带动该区域内的水形成部分流动，当有较小的泥沙从分离孔漏出时，遇到该区域流动水时，将被水流冲散，从而避免泥沙进入到出水孔内，进一步的提高了喷头的防堵塞效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明整体结构立体图；
图2是本发明图1中M-M向部分结构剖视图；
图3是本发明图2中A区域的局部放大示意图；
图4是本发明图2中B区域的局部放大示意图；
图5是本发明图2中C区域的局部放大示意图；
图6是本发明分隔环和驱动环的正视图。
图中：1、供水管；2、水泵；3、支撑架；4、监控单元；5、L型管道；6、控制阀；7、旋转接头；8、喷水部；10、密封塞；81、喷头；80、连接件；41、防水护板；42、土壤湿度传感器；43、防水线盒；44、湿度控制器；441、支撑板；442、驱动电机；443、驱动槽；444、驱动皮带；71、定位杆；72、驱动杆；73、螺旋片；74、驱动齿轮；821、外圆形连接头；822、出水孔；823、圆杆；731、横向通孔；732、第一滤网；11、分隔环；12、分离孔；13、环形驱动齿块；14、中间齿轮；15、驱动环；16、波浪槽。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图6所示，本发明所述的一种土壤健康智能监控维持系统，包括用于维持土壤水分用的供水管1和对供水管1提供水源补给用的水泵2，所述供水管1固定安装在支撑架3的顶部，且供水管1有两半圆管组合而成，且二者之间优先采用螺栓连接，其中一所述支撑架3之间安装有固定板，供水管1的外壁底部沿水平方向等间距设置有喷水部8，若干所述喷水部8均由喷头81和连接件80组成，供水管1的其中一端安装有密封塞10；
参阅图1，水泵2通过螺栓固定安装在安装架上，水泵2的进水口通过软管与外界水源相连，本实施例外接水源以地下水为例，水泵2工作后，将地下水吸入到软管中，水泵2的出水口通过法兰连接有L型管道5，吸入的地下水流经L型管道5，且L型管道5的上连接有控制阀6，控制阀6本发明工作期间为常开状态，L型管道5与供水管1之间通过若干旋转接头7相连，流经L型管道5的地下水再顺着旋转接头7流入到供水管1内，最后从供水管1底部的喷水部8喷出，对土壤进行水分的补充，供水管1的正下方位置设置有监控单元4；
参阅图1，监控单元4包括安装在两支撑架3之间的防水护板41，防水护板41的底部等间距设置有若干土壤湿度传感器42，防水护板41的截面呈伞状，使用时土壤湿度传感器42的引针应当人工插入到土壤内，且土壤湿度传感器42的型号(即对应引针的长度)因所需测量土壤的深度决定，当喷水部8工作对土壤进行喷淋时，通过防水护板41顶部对喷淋的水雾进行隔离，防止土壤湿度传感器42外表面直接与水雾接触，防水护板41的顶部安装有用于布线的防水线盒43，土壤湿度传感器42与湿度控制器44之间的走线直接布置在防水线盒43，通过防水线盒43对内置线束进行隔绝，防止线束长期裸露在外界中，土壤湿度传感器42的输出端电性连接有湿度控制器44，且湿度控制器44安装在固定板的侧壁，湿度控制器44记录土壤的正常水分含量值，当土壤湿度传感器42测得的数值小于正常水分含量值时，湿度控制器44分别控制驱动电机442和水泵2进入工作状态，对土壤的水分指标进行监控；需要说明的是，其中，土壤湿度传感器42和湿度控制器44均为现有技术公开的常规的土壤湿度传感器42和湿度控制器44，本领域技术人员通过查阅技术手册或者词典即可知晓本发明公开的土壤湿度传感器42和湿度控制器44的具体结构与工作原理，以及土壤湿度传感器42、湿度控制器44与驱动电机442和水泵2之间的线路连接。
进一步说明的是，一个供水管1至少匹配两个支撑架3，且供水管1和防水护板41的数量均为多个，使用数量可根据土壤实际面积进行自由搭配，本附图说明仅以一组供水管1和防水护板41为例进行说明。
参阅图1和图2，所述固定板的侧壁固定安装有支撑板441，支撑板441的顶部安装有驱动电机442，位于驱动电机442正上方位置处的旋转接头7外壁开设有驱动槽443，驱动电机442的输出轴通过驱动皮带444与驱动槽443相连，具体工作时，当工作中的土壤湿度传感器42检测到土壤水分低于正常水分含量值时，湿度控制器44发出信号使得驱动电机442工作，驱动电机442通过输出轴与驱动皮带44的配合带动开设有驱动槽443的旋转接头7转动；
进一步说明的是，驱动电机442优选阻尼电机，利用阻尼电机可转速慢的特点缓慢带动旋转接头7转动发生转动；同时如若驱动电机442和水泵2所选功率较大，则在驱动电机442、水泵2与湿度控制器44之间需配备一个电流接触器，以满足更大负载需求。
参阅图1-图3，所述旋转接头7的内部居中位置处周向等间距固定安装有定位杆71，若干定位杆71的尾部固定安装有驱动杆72，位于供水管1内部区域位置处的驱动杆72外壁固定安装有螺旋片73，驱动杆72的外壁靠近螺旋片73的位置区域固定安装有驱动齿轮74，当旋转接头7发生转动后，旋转接头7带动其内部的若干定位杆71和驱动杆72共转，驱动杆72转动带动螺旋片73和驱动齿轮74发生转动。
参阅图1-图6，所述供水管1内壁与螺旋片73的间隙处转动安装有分隔环11，分隔环11的内部均匀开设有若干分离孔12，分离孔12的孔径小于地下水泥沙颗粒的直径，分隔环11靠近驱动齿轮74的一端内壁设置有环形驱动齿块13，环形驱动齿块13与驱动齿轮74之间啮合连接有中间齿轮14，且中间齿轮14插接在转轴的外壁，转轴安装在旋转接头7的内部侧壁，具体工作时，当工作中的土壤湿度传感器42检测到土壤水分低于正常水分含量值时，湿度控制器44发出信号使得水泵2工作，水泵2将地下水抽入到分隔环11内部，再从分隔环11上的若干分离孔12进入到供水管1内，最后从供水管1进入到喷水部8并喷出，再次过程中，由于地下水含有一定量的杂质，该杂质主要为泥沙为主，泥沙通过分隔环11进行阻隔，有效的预防泥沙进入到喷水部8造成堵塞的情况发生；同时，驱动齿轮74转动带动中间齿轮14在转轴上转动，随后转动中间齿轮14与环形驱动齿块13咬合，带动分隔环11整体以驱动齿轮74转动方向相反方向转动，即通过转动螺旋片73将分隔环11内壁残留的泥沙螺旋输送至供水管1的另一端，即泥沙密集堆积在靠近密封塞10的一端，需要清理时，只需人工关闭控制阀6，通过扳手打开密封塞10，即可完成泥沙的快速清理，且无需对供水管1整体内部结构进行清理。
参阅图2-图6，所述连接件80包括通过螺栓安装在喷头81顶部位置的外圆形连接头821，外圆形连接头821与供水管1之间转动连接，外圆形连接头821的内部开设有出水孔822，外圆形连接头821的顶部居中固定安装有圆杆823；所述分隔环11的外壁固定安装有驱动环15，驱动环15与圆杆823位于同一垂直面内，驱动环15的外壁中心位置开设有波浪槽16，且圆杆823的末端位于波浪槽16内，具体工作时，在分隔环11转动的过程中带动驱动环15转动，使得驱动环15外壁的波浪槽16沿着圆杆823的外壁滑动，即圆杆823相对在波浪槽16内运动，波浪槽16对圆杆823的水平方向施加挤压力，该挤压力带动外圆形连接头821相对供水管1左右偏转，使得喷头81跟随外圆形连接头821一同左右偏转进行作业，一方面有效的增加了喷头81的作业半径，喷头81喷淋的土壤面积更大，另一方面，外圆形连接头82和圆杆823发生左右偏转的同时，可带动该区域内的水形成部分流动，当有较小的泥沙从分离孔12漏出时(该漏出量很小)，遇到该区域流动水时，将被冲散，从而避免泥沙进入到出水孔822内。
参阅图2、图3和图5，所述螺旋片73的内部靠近驱动杆72的位置区域开设有横向通孔731，通过横向通孔731增大螺旋片73区域内水的通过效率，且横向通孔731的内部设置有第一滤网732，第一滤网732的孔径同样小于泥沙的直径，防止泥沙在螺旋片73区域内横向窜动，即保证分隔的泥沙均被输送至靠近密封塞10的一端。
参阅图4，所述驱动齿轮74的内部周向等间距开设有漏孔，保证水泵2工作后，抽出的水能够顺着漏孔进入到供水管1的内部。
参阅图3，所述出水孔822的内部水平位置处安装有第二滤网，通过第二滤网对外漏的较小直径泥沙进行进一步隔离，保证出水孔822的通畅性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种土壤健康智能监控维持系统，包括用于维持土壤水分用的供水管(1)和对供水管(1)提供水源补给用的水泵(2)，其特征在于，所述供水管(1)固定安装在支撑架(3)的顶部，且供水管(1)有两半圆管组合而成，其中一所述支撑架(3)之间安装有固定板，供水管(1)的外壁底部沿水平方向等间距设置有喷水部(8)，若干所述喷水部(8)均由喷头(81)和连接件(80)组成，供水管(1)的其中一端安装有密封塞(10)；
水泵(2)通过螺栓固定安装在安装架上，水泵(2)的进水口通过软管与外界水源相连，水泵(2)的出水口通过法兰连接有L型管道(5)，且L型管道(5)的上连接有控制阀(6)，L型管道(5)与供水管(1)之间通过若干旋转接头(7)相连，供水管(1)的正下方位置设置有监控单元(4)；
监控单元(4)包括安装在两支撑架(3)之间的防水护板(41)，防水护板(41)的底部等间距设置有若干土壤湿度传感器(42)，防水护板(41)的顶部安装有用于布线的防水线盒(43)，土壤湿度传感器(42)的输出端电性连接有湿度控制器(44)，且湿度控制器(44)安装在固定板的侧壁；
固定板的侧壁固定安装有支撑板(441)，支撑板(441)的顶部安装有驱动电机(442)，位于驱动电机(442)正上方位置处的旋转接头(7)外壁开设有驱动槽(443)，驱动电机(442)的输出轴通过驱动皮带(444)与驱动槽(443)相连；
旋转接头(7)的内部居中位置处周向等间距固定安装有定位杆(71)，若干定位杆(71)的尾部固定安装有驱动杆(72)，位于供水管(1)内部区域位置处的驱动杆(72)外壁固定安装有螺旋片(73)，驱动杆(72)的外壁靠近螺旋片(73)的位置区域固定安装有驱动齿轮(74)；
供水管(1)内壁与螺旋片(73)的间隙处转动安装有分隔环(11)，分隔环(11)的内部均匀开设有若干分离孔(12)，分隔环(11)靠近驱动齿轮(74)的一端内壁设置有环形驱动齿块(13)，环形驱动齿块(13)与驱动齿轮(74)之间啮合连接有中间齿轮(14)，且中间齿轮(14)插接在转轴的外壁，转轴安装在旋转接头(7)的内部侧壁；
连接件(80)包括通过螺栓安装在喷头(81)顶部位置的外圆形连接头(821)，外圆形连接头(821)与供水管(1)之间转动连接，外圆形连接头(821)的内部开设有出水孔(822)，外圆形连接头(821)的顶部居中固定安装有圆杆(823)；
分隔环(11)的外壁固定安装有驱动环(15)，驱动环(15)与圆杆(823)位于同一垂直面内，驱动环(15)的外壁中心位置开设有波浪槽(16)，且圆杆(823)的末端位于波浪槽(16)内。
2.根据权利要求1所述的一种土壤健康智能监控维持系统，其特征在于，所述螺旋片(73)的内部靠近驱动杆(72)的位置区域开设有横向通孔(731)，且横向通孔(731)的内部设置有第一滤网(732)。
3.根据权利要求1所述的一种土壤健康智能监控维持系统，其特征在于，所述驱动齿轮(74)的内部周向等间距开设有漏孔。
4.根据权利要求1所述的一种土壤健康智能监控维持系统，其特征在于，所述出水孔(822)的内部水平位置处安装有第二滤网。
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