CN116593675B - 一种土壤检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤检测系统及方法，属于土壤检测领域，它的取样管内同轴地安装有转轴，转轴的下段固定有螺旋叶片，螺旋叶片的顶端上方安装有套设在转轴上的承压块，承压块顶部与杠杆臂接触时挤压控制电磁铁通电的按钮；采样管的侧壁上的挤出管的出口与接料部件连接，接料部件包括圆槽和转动安装在圆槽内的刮筒，刮筒侧壁具有通孔，在圆槽的底端具有落料孔，落料孔下方安装有测试皿，测试皿安装在一个传输带上，传输带前方依次设有加药装置和搅拌装置；挤出管与采样管相接处的接口上竖直滑动安装有闸板。当螺旋叶片输送的土壤将承压块推至极限时，闸板上移而彻底露出接口。本发明可以实现采检一体化操作，高效且避免样本检测的混乱。
Description
技术领域
本发明涉及土壤检测技术领域，具体涉及一种土壤检测系统及方法。
背景技术
部分地区，由于自身原因，土壤退化问题变得十分严重，土地利用不合理，数量、质量都有所下降，而且由于污染的原因，一些地方的土壤已经不适合种植，因此在对土地进行整治时，就必须要进行土壤检测，当前的土壤检测多是直接从现场认为攫取土壤样本，带到实验室进行检测，采样和检测是分离的，而且最大的问题是，对于土壤的检测，需要人为地逐一攫取不同深度处的泥土样本，然后分别记录，装袋，而后在实验室又必须严格按照对照样本进行分别检测，才可以得出同一地点处，不同纵深处的土壤的情况，期间虽然也有采用诸多高精密仪器辅助，但是在采样和试验的次序安排环节，基本都是依靠人工进行排序、管理，经常出现人工统计而导致的，土壤样本组与对应深度不匹配，或者试验时结果数据与对应的组别不对应。综上可知，现有的土壤检测系统和检测方法，依旧存在整个采检工序不连续，导致整个检测过程的时长跨度较大，效率不高的问题。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种土壤检测系统及方法，解决了现有技术中采检分离，工序不连续，人工统计管理容易产生失误的问题，尤其是针对需要剖析既定纵深上各处土壤的情况，既高效又实用，具备现场小批量实地检测的可能。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：本发明提供一种土壤检测系统，包括采样部件和测试皿，所述采样部件包括用于插入土壤内的取样管，所述取样管内同轴地安装有转轴，转轴的下段固定有螺旋叶片，螺旋叶片的顶端上方安装有套设在转轴上的承压块，承压块弹性滑动地安装在取样管内，所述承压块顶部与杠杆臂接触时，杠杆臂挤压一个按钮，所述按钮被压下后令一个电磁铁通电；
所述采样管的侧壁上连接有挤出管，挤出管的出口与一个接料部件连接，该接料部件包括圆槽和转动安装在圆槽内的刮筒，刮筒侧壁具有一个能挤出土壤样本的通孔，圆槽上与挤出管出口连接的过孔则与所述通孔对齐，在圆槽的底端具有供所述土壤样本下落的落料孔，落料孔下方安装有所述测试皿，测试皿安装在一个传输带上，传输带前方依次设有加药装置和搅拌装置，分别朝测试皿内添加试剂和搅拌；
所述挤出管与采样管相接处的接口上竖直滑动安装有闸板，所述闸板能被所述电磁铁朝上吸拉而露出所述接口，电磁铁断电时朝下移动复位而封闭所述接口；
当所述螺旋叶片朝上输送的土壤将所述承压块朝上顶推至极限位置时，所述电磁铁通电，且所述闸板上移而彻底露出所述接口。
具体地，承压块顶端固定连接有滑动安装在采样管内的滑套，所述滑套轴向滑动安装在隔板内，隔板固定在采样管内，在所述承压块和隔板之间连接有圆柱弹簧，圆柱弹簧套在转轴外部，所述滑套的顶端上方能与所述杠杆臂的一端接触而带动杠杆臂转动。靠所述杠杆臂的另一端处与所述采样管的管壁铰接，所述按钮为常开按钮，所述杠杆臂另一端朝下转动而挤压所述按钮。在所述采样管的内壁还凸出地固定有限位块，所述限位块能与所述滑套的顶端一侧接触，且此时所述按钮被下压到位。
其中，闸板包括闸片，以及固定在闸片上下两端的均呈L型的上滑杆和下滑杆，其中，上滑杆的水平段能与所述电磁铁吸引，下滑段通过竖直设置的顶撑弹簧连接，且在非工作状态下，顶撑弹簧将闸片下顶至将所述接口封闭的位置。上滑杆和下滑杆均偏置于所述闸片的同一侧设置，所述接口相对偏置于闸片的另一侧设置。
优先地，挤出管的挤出通道从所述接口处朝挤出管的出口端处逐步缩小，且挤出通道的出口端处的通道为水平通道。具体而言，刮筒的内部具有一个与之同轴的圆环形腔体，圆环形腔体的底部靠所述通孔处设有一个漏洞，挤出的所述土壤样本落在所述漏洞所在的区域内，在所述圆槽远离所述过孔一侧的底部设有所述落料孔，所述刮筒在间歇性转动过程中，刮取的一段所述土壤样本随刮筒转动到漏洞与落料孔重叠的位置时，经落料孔落下。漏洞远离所述通孔的一端的端沿处竖直地固定有推板，所述推板能推动所述漏洞所在区域内的土壤样本一起随刮筒转动。
作为本发明的另一个设计细节，在本发明的圆槽的底部内侧壁上具有一个弧型的滑槽，所述刮筒的底部外侧壁上凸出地固定有插块，所述插块与滑槽滑动配合，且插块滑动至滑槽的其中一端时，所述过孔和通孔对齐。
基于以上的土壤检测系统，本发明同时还相应地提供一种土壤检测方法：
1、将所述取样管底端竖直插入到现场土壤内，若是土壤干燥，先加水湿润土壤，并打开所述转轴的驱动设备，令转轴转动，所述螺旋叶片与所述取样管内壁配合，将进入到采样管底端的土壤朝上输送。
2、随着螺旋叶片顶部上积累的土壤增多，所述承压块逐步上移而朝上推动所述杠杆臂，令杠杆臂的另一端下移而下压所述按钮，促使所述电磁铁通电，朝上吸引拉动闸板上移，露出所述接口，此时堆积在承压块下方的土壤从接口处涌出。
3、土壤进入到挤出管后，被逐步整形挤压成条状结构，形成土壤样本，经圆槽挤出到刮筒内，并经刮筒转运后又经圆槽底部落出。
4、落出的土壤样本进入到传输带上的测试皿后，先经过所述加药装置下方，停留一段时间，待加药完毕之后，传输带继续传输，经过所述搅拌装置下方时，再停留一段时间，搅拌装置竖直下移而插入到测试皿内并进行搅拌操作，搅拌完毕后，继续传输至反应区静置、反应。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明采样与检测关联进行，越浅的土层，越早检测，利于自动分组归纳。具体而言，所采用的取样管机械式插入土层中，结合螺旋叶片的轴向输送作用，将土壤样本不断朝上输送，且在输送之初不会从挤出管道排出，从而避免了传输时土壤样本分散输出，不利于转运和单独试验的问题，只有在积压到一定量时，土壤样本才会从挤出管道挤出，逐次、逐批地被旋转转运后，再进行加药、搅拌、反应检测，可以按照深度不同，依次自动输出土壤样本，并单独检测；同时可以有效地实现采样和检测的连贯操作，工作效率高，且因为采样时样本输送和检测都是根据深度顺次进行的，不会出现人工排序统计的失误，检测数据与样本的一致性高。
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是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明中的接料部件的一种结构图；
图3是图1中的闸板的一种右视图；
图4是图1中的闸板的一种俯视图；
图5是刮筒与圆槽的一种配合结构图；
图6是图5所示的结构的一种横截面图；
图7是图2所示结构中的刮筒的一种横截面图。
附图标记说明如下：取样管1、转轴2、螺旋叶片3、承压块4、圆柱弹簧5、滑套6、隔板7、限位块8、杠杆臂9、电磁铁10、上滑杆11、闸片12、下滑杆13、顶撑弹簧14、挤出管15、圆槽16、刮筒17、圆柱形腔体18、过孔19、通孔20、漏洞21、落料孔22、传输带23、电动机24、推板25、接口26、滑槽27、插块28。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。本领域技术人员应当知道，以下实施例中所描述的仅仅是本发明其中一些具体的实施结构或方式，而不是全部的实施例，因此，本发明的保护范围并不局限于此。
参见图1所示，首先，本实施例公布了一种土壤检测系统，与现有的一些土壤检测系统一样，均包括采样部件和测试皿，采样部件包括用于插入土壤内的取样管1，这个取样管1为圆柱形的管状结构，其底端处为楔形结构，以便插入到土壤内取样。与此同时，还在取样管1内同轴地安装有转轴2，转轴2的下段固定有螺旋叶片3，螺旋叶片3的顶端上方安装有套设在转轴2上的承压块4，承压块4弹性滑动地安装在取样管1内，具体来说，承压块4可以在转轴2上轴向滑动，以动密封滑动为宜。当承压块4顶部与杠杆臂9接触时，杠杆臂9挤压一个按钮，按钮被压下后令一个电磁铁10通电，这种常开按钮很常见，可以直接在市面购得即可。
此外，继续参阅图1，本实施例中，在采样管的侧壁上连接有挤出管15，这个挤出管15主要是对土壤样本进行输出，对于一些土壤，还可以实现对涌入挤出管15内的土壤样本进行压缩，最后可以得到柱状的样本，以便整体取样和转运，因此，最好是挤出管15的挤出通道从接口26处朝挤出管15的出口端处逐步缩小，类似茶壶嘴的结构，且挤出通道的出口端处的通道为水平通道为宜，以便与接料部件连接，同时便于接料部件的安装，以上接口26，为挤出管15与采样管相接处。实际制作时，在挤出管15的出口与接料部件连接，这个接料部件包括圆槽16和转动安装在圆槽16内的刮筒17，刮筒17侧壁具有一个能挤出土壤样本的通孔20，这个通孔20可以是喇叭孔为宜，最终将样本柱再次缩压或尽可能集中输出，避免散乱，而对于湿润的土壤而言，则样本柱成型较好，更不易散乱。在具体制作时更需保证，圆槽16上与挤出管15出口连接的过孔19则与通孔20对齐，在圆槽16的底端具有供土壤样本下落的落料孔22，落料孔22下方安装有测试皿，测试皿可以是一个量杯等，测试皿安装在一个传输带23上，传输带23前方依次设有加药装置（图中未示出）和搅拌装置（图中未示出），分别朝测试皿内添加试剂和搅拌，其中的试剂可以是药剂与水混合后的混合液，具体量适应选取。
对应地，基于上述结构，作为本发明必备的又一个关键设计结构，如图1和图3-4，在挤出管15与采样管相接处的接口26上竖直滑动安装有闸板，考虑到接口26输出样本的畅快性，为此，如图1，最好是承压块4底端为凸起的弧面，该弧面利于集聚的土壤样本朝接口26一侧涌动、挤出，最好是凸起的弧面上移至极限位置时，右侧边缘与前述的接口26端部配合，利于输送。并且，闸板能被电磁铁10朝上吸拉而露出接口26，电磁铁10断电时，闸板自动地朝下移动复位而封闭接口26，停止挤出土壤样本，当然，这里的复位是在整个检测设备停止使用时，取样管1没有继续下插，否则，闸板是不会自动复位的，因为高压下朝取样管1外侧持续涌出的土壤不会允许闸板在后文提及的顶撑弹簧14作用下轻易复位。对于闸板的磁吸操作，当螺旋叶片3朝上输送的土壤将承压块4朝上顶推至极限位置时，电磁铁10通电，且闸板上移而彻底露出接口26，轻易就实现了挤出土壤样本的联动控制操作。
基于以上的土壤检测系统，本实施例具体介绍一种土壤检测方法，尤其用于湿润或黏度较高的土质检测，其主要在于取样和检测的连续进行。首先，将取样管1底端竖直插入到现场土壤内，若是土壤干燥，只要不影响特定土壤对象的检测（少部分土壤因为具体检测项目的原因不能加水，否则会影响检测指标），推荐先加水湿润土壤（这也是为了后续检测时尽量不必加水湿润后去长时间等待），一方面是为了避免土质太硬，取样管1不易插入，或者不易插入到既定深度，另一方面也是为了螺旋叶片3可以更好地搅碎后的输送，并在挤出管15道的挤出作用下形成柱状或条状结构。打开转轴2的驱动设备，，这个驱动设备可以是电机等，令转轴2转动，螺旋叶片3与取样管1内壁配合，形成强大的朝上输送能力，将进入到采样管底端的土壤朝上输送，令土壤在螺旋叶片3顶端和承压块4的下方之间集聚。
然后，取样管1继续下移，随着螺旋叶片3顶部上积累的土壤增多，而且承压块4逐步上移而朝上推动杠杆臂9，令杠杆臂9的另一端下移而下压按钮，促使电磁铁10通电，朝上吸引拉动闸板上移，露出接口26，此时堆积在承压块4下方的土壤从刚被打开的接口26处涌出；如此，湿润土壤进入到挤出管15后，被逐步整形挤压成条状结构，形成土壤样本，不能成条的则也可以更集中地经圆槽16挤出到刮筒17内，并经刮筒17转运后又经圆槽16底部落出，以备自动输送到检测的位置。对于刮筒17，可以是电动驱动其转动，也可以是安装一个手柄，手柄伸出圆槽16顶端之外，人为转动也可。
最后，落出的土壤样本进入到传输带23上的测试皿后，先经过加药装置下方，停留一段时间，例如，可以是根据需要则外再加几滴水润湿土壤，若是前面已经在插入取样管1时湿润了土质，此时可以不必该操作。待加药完毕之后，传输带23继续传输，经过搅拌装置下方时，再停留一段时间；例如，若是采用高氯酸进行检测，还可以对运动到位的测试皿进行加热，若溶液颜色仍为黑色或棕色可再加10滴高氯酸后继续加热，这个加热可以和搅拌同时进行，待搅拌装置竖直下移而插入到测试皿内并进行搅拌操作，搅拌完毕后，继续传输至反应区静置、反应。
作为具体实施结构，本实施例中，如图1，承压块4顶端固定连接有滑动安装在采样管内的滑套6，滑套6轴向滑动安装在隔板7内，隔板7固定在采样管内，在承压块4和隔板7之间连接有圆柱弹簧5，圆柱弹簧5套在转轴2外部，滑套6的顶端上方能与杠杆臂9的一端接触而带动杠杆臂9转动，很好地实现了弹性滑动安装。更详细来说，靠杠杆臂9的另一端处与采样管的管壁铰接，驱动杠杆臂9更顺畅而省力。以上的按钮为常开按钮，杠杆臂9另一端朝下转动而挤压按钮。在采样管的内壁还凸出地固定有限位块8，限位块8能与滑套6的顶端一侧接触，且此时按钮被下压到位，一方面设定按钮的按下功能可靠，另外也保护了过度顶推杠杆臂9，过载保护。
本实施例的更优结构之一，如图3-4所示，以上的闸板包括闸片12，以及固定在闸片12上下两端的均呈L型的上滑杆11和下滑杆13，其中，上滑杆11的水平段能与电磁铁10吸引，下滑段通过竖直设置的顶撑弹簧14连接，且在非工作状态下，顶撑弹簧14将闸片12下顶至将接口26封闭的位置，有效地封闭。特别地，本实施例中，如图所示，上滑杆11和下滑杆13均偏置于闸片12的同一侧设置，接口26相对偏置于闸片12的另一侧设置，可以避免闸板上下移动时，滑杆对接口26的拦截，做到充分打开接口26。
更具体的制作结构是，如图2和图5、图7所示，在刮筒17的内部具有一个与之同轴的圆环形腔体，圆环形腔体的底部靠通孔20处设有一个漏洞21，挤出的土壤样本落在漏洞21所在的区域内，在圆槽16远离过孔19一侧的底部设有落料孔22，刮筒17在间歇性转动过程中，由于原先过孔19和通孔20对齐的，一旦二者相对转动，土壤样本的出口就会被堵住，而若是条状的土壤样柱就会被刮取呈一节或一段，而被刮取的一段土壤样本或进入的这一部分土壤样本，就会随刮筒17转动到漏洞21与落料孔22重叠的位置时，经落料孔22落下，形成逐次、逐批地自动落料，且与前面的闸板的开闭作用相呼应，巧妙地实现了双重控制。为了使得样本可以随着刮筒17转动而转移，推荐地，漏洞21远离通孔20的一端的端沿处竖直地固定有推板25，推板25能推动漏洞21所在区域内的土壤样本一起随刮筒17转动，更充分地转运土壤样本。
为了实现刮筒17在圆槽16内的初始安装定位，如图6所示，在圆槽16的底部内侧壁上具有一个弧型的滑槽27，刮筒17的底部外侧壁上凸出地固定有插块28，插块28与滑槽27滑动配合，且插块28滑动至滑槽27的其中一端时，过孔19和通孔20对齐，从而确保过孔19和通孔20可以在安装时就对齐。
需要再次说明的是，在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体语句均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。故而，本领域一般技术人员应当知晓，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公布的技术原理之上，对本实施例进行修改或者等同替换却不脱离本发明技术宗旨的技术方案，都应当纳入本发明保护范围之中。
Claims (10)
1.一种土壤检测系统，包括采样部件和测试皿，其特征在于：所述采样部件包括用于插入土壤内的取样管(1)，所述取样管(1)内同轴地安装有转轴(2)，转轴(2)的下段固定有螺旋叶片(3)，螺旋叶片(3)的顶端上方安装有套设在转轴(2)上的承压块(4)，承压块(4)弹性滑动地安装在取样管(1)内，所述承压块(4)顶部与杠杆臂(9)接触时，杠杆臂(9)挤压一个按钮，所述按钮被压下后令一个电磁铁(10)通电；
所述采样管的侧壁上连接有挤出管(15)，挤出管(15)的出口与一个接料部件连接，该接料部件包括圆槽(16)和转动安装在圆槽(16)内的刮筒(17)，刮筒(17)侧壁具有一个能挤出土壤样本的通孔(20)，圆槽(16)上与挤出管(15)出口连接的过孔(19)则与所述通孔(20)对齐，在圆槽(16)的底端具有供所述土壤样本下落的落料孔(22)，落料孔(22)能与转动到位的刮筒(17)连通，落料孔(22)下方安装有所述测试皿，测试皿安装在一个传输带(23)上，传输带(23)前方依次设有加药装置和搅拌装置，分别朝测试皿内添加试剂和搅拌；
所述挤出管(15)与采样管相接处的接口(26)上竖直滑动安装有闸板，所述闸板能被所述电磁铁(10)朝上吸拉而露出所述接口(26)，电磁铁(10)断电时朝下移动复位而封闭所述接口(26)；
当所述螺旋叶片(3)朝上输送的土壤将所述承压块(4)朝上顶推至极限位置时，所述电磁铁(10)通电，且所述闸板上移而彻底露出所述接口(26)。
2.根据权利要求1所述的一种土壤检测系统，其特征在于：所述承压块(4)顶端固定连接有滑动安装在采样管内的滑套(6)，所述滑套(6)轴向滑动安装在隔板(7)内，隔板(7)固定在采样管内，在所述承压块(4)和隔板(7)之间连接有圆柱弹簧(5)，圆柱弹簧(5)套在转轴(2)外部，所述滑套(6)的顶端上方能与所述杠杆臂(9)的一端接触而带动杠杆臂(9)转动。
3.根据权利要求2所述的一种土壤检测系统，其特征在于：靠所述杠杆臂(9)的另一端处与所述采样管的管壁铰接，所述按钮为常开按钮，所述杠杆臂(9)另一端朝下转动而挤压所述按钮。
4.根据权利要求3所述的一种土壤检测系统，其特征在于：在所述采样管的内壁还凸出地固定有限位块(8)，所述限位块(8)能与所述滑套(6)的顶端一侧接触，且此时所述按钮被下压到位。
5.根据权利要求1所述的一种土壤检测系统，其特征在于：所述闸板包括闸片(12)，以及固定在闸片(12)上下两端的均呈L型的上滑杆(11)和下滑杆(13)，其中，上滑杆(11)的水平段能与所述电磁铁(10)吸引，下滑段通过竖直设置的顶撑弹簧(14)连接，且在非工作状态下，顶撑弹簧(14)将闸片(12)下顶至将所述接口(26)封闭的位置。
6.根据权利要求5所述的一种土壤检测系统，其特征在于：所述上滑杆(11)和下滑杆(13)均偏置于所述闸片(12)的同一侧设置，所述接口(26)相对偏置于闸片(12)的另一侧设置；所述挤出管(15)的挤出通道从所述接口(26)处朝挤出管(15)的出口端处逐步缩小，且挤出通道的出口端处的通道为水平通道。
7.根据权利要求1所述的一种土壤检测系统，其特征在于：所述刮筒(17)的内部具有一个与之同轴的圆环形腔体，圆环形腔体的底部靠所述通孔(20)处设有一个漏洞(21)，挤出的所述土壤样本落在所述漏洞(21)所在的区域内，在所述圆槽(16)远离所述过孔(19)一侧的底部设有所述落料孔(22)，所述刮筒(17)在间歇性转动过程中，刮取的一段所述土壤样本随刮筒(17)转动到漏洞(21)与落料孔(22)重叠的位置时，经落料孔(22)落下。
8.根据权利要求7所述的一种土壤检测系统，其特征在于：所述漏洞(21)远离所述通孔(20)的一端的端沿处竖直地固定有推板(25)，所述推板(25)能推动所述漏洞(21)所在区域内的土壤样本一起随刮筒(17)转动。
9.根据权利要求1所述的一种土壤检测系统，其特征在于：所述圆槽(16)的底部内侧壁上具有一个弧型的滑槽(27)，所述刮筒(17)的底部外侧壁上凸出地固定有插块(28)，所述插块(28)与滑槽(27)滑动配合，且插块(28)滑动至滑槽(27)的其中一端时，所述过孔(19)和通孔(20)对齐。
10.一种土壤检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的土壤检测系统；
1）将所述取样管(1)底端竖直插入到现场土壤内，若是土壤干燥，先加水湿润土壤，并打开所述转轴(2)的驱动设备，令转轴(2)转动，所述螺旋叶片(3)与所述取样管(1)内壁配合，将进入到采样管底端的土壤朝上输送；
2）随着螺旋叶片(3)顶部上积累的土壤增多，所述承压块(4)逐步上移而朝上推动所述杠杆臂(9)，令杠杆臂(9)的另一端下移而下压所述按钮，促使所述电磁铁(10)通电，朝上吸引拉动闸板上移，露出所述接口(26)，此时堆积在承压块(4)下方的土壤从接口(26)处涌出；
3）土壤进入到挤出管(15)后，被逐步整形挤压成条状结构，形成土壤样本，经圆槽(16)挤出到刮筒(17)内，并经刮筒(17)转运后又经圆槽(16)底部落出；
4）落出的土壤样本进入到传输带(23)上的测试皿后，先经过所述加药装置下方，停留一段时间，待加药完毕之后，传输带(23)继续传输，经过所述搅拌装置下方时，再停留一段时间，搅拌装置竖直下移而插入到测试皿内并进行搅拌操作，搅拌完毕后，继续传输至反应区静置、反应。
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