CN116616157A - 一种基于光伏的土壤湿度检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光伏的土壤湿度检测系统，包括检测仓，所述检测仓的下端部转动连接有移动轮，所述检测仓的正面设置有刻度标，所述检测仓的正面固定连接有扶手，所述检测仓的上端部设置有光伏组件，所述检测仓的正面设置有控制面板，所述检测仓的内侧设置有检测组件。该基于光伏的土壤湿度检测系统及其检测方法，启动的伺服电机通过调节螺杆驱动连接柱下移，启动驱动电机通过主动锥齿轮与从动锥齿轮带动驱动螺杆转动，从而带动套筒延伸至土壤内，使不同深度的土壤被取样至取样孔内，来对不同深度的土壤进行取样，使土壤灌溉后，能够准确检测不同深度土壤的湿度含量，从而控制土壤水流灌溉量，保证植物生长效果。

Description

一种基于光伏的土壤湿度检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及土壤湿度检测技术领域，具体为一种基于光伏的土壤湿度检测系统及其检测方法。

背景技术

自动化控制的智能灌溉能够提高灌溉管理水平，改变人为操作的随意性，同时可以减少灌溉用工，降低管理成本，使得灌溉的效益最大化。其中，智能灌溉控制系统中常用的控制手段为：通过传感器(例如土壤湿度传感器)采集土壤的湿度数据，并将数据传递至处理系统中，由处理系统进行分析和对比，当采集到数据值小于正常值(与农作物生长所需的水分对应)时，即表明土壤中缺水，处理系统即向灌溉执行机构发送灌溉的指令，从而提高土壤中的湿度，直至回到正常值的范围内，灌溉执行机构停止灌溉。

如公告号为CN109169205A的发明专利，公开的一种土壤湿度检测与调节装置，包括有第一夹块、皮带、第二夹块、扣带、摩擦块、连接架、控制箱、弧形套、滑块、弧形杆、第一紧固螺栓、喷头、连接水管、第一软管、输水管、电控阀、第二软管、连接套、橡胶环、第二固螺栓、插杆、管套、外接供水管和分液头，树干上部左侧夹有第一夹块，第一夹块前后两侧的上下两部均连接有皮带，树干上部右侧夹有第二夹块，第二夹块前后两侧的上下两部均设有扣带，通过弧形套和弧形杆下侧均匀设有喷头，这样就可以把水均匀地喷到树木周围的土壤上，设置土壤水分传感器，土壤水分传感器能够对土壤地面的含水量进行检测，当检测值小于控制模块中的设定值时，土壤水分传感器发出信号，控制模块接收到信号可以控制电控阀开启对树木进行灌溉，这样可以根据土壤含水量准确合理地控制浇水量和浇水时间，从而利于树木的生长。

然而上述申请在对土壤湿度进行检测并不便于对不同深度的土壤湿度进行检测，而单一的湿度探头只能浅埋在土壤中，只能探测土壤表层的湿度，农作物深处根部位置的湿度往往会被忽视，因此该申请中土壤深度检测的局限性容易影响导致植物种植与生长效率，故而提出一种基于光伏的土壤湿度检测系统及其检测方法来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光伏的土壤湿度检测系统及其检测方法，具备便于多深度检测等优点，解决了检测深度较为单一的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光伏的土壤湿度检测系统，包括检测仓，所述检测仓的下端部转动连接有移动轮，所述检测仓的正面设置有刻度标，所述检测仓的正面固定连接有扶手，所述检测仓的上端部设置有光伏组件，所述检测仓的正面设置有控制面板，所述检测仓的内侧设置有检测组件；

所述检测组件包括一端与检测仓的内顶壁与内底壁转动连接的驱动螺杆，所述驱动螺杆的外侧螺纹连接有支撑板，所述支撑板的下端部固定连接有转动电机，所述转动电机的输出轴固定连接有凸轮，所述支撑板的下端部固定连接有支撑杆，所述支撑杆的外侧滑动连接有连接板，所述连接板与支撑板之间固定连接有连接弹簧，所述连接板的上端部固定连接有伺服电机，所述连接板的下端部固定连接的套筒，所述套筒的内侧滑动连接有连接柱，所述伺服电机的输出轴固定连接有一端贯穿并延伸至连接柱内侧的调节螺杆，所述检测仓的内侧壁固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有主动锥齿轮，所述驱动螺杆的外侧固定连接有一端与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，所述检测仓的内侧壁设置有清洗组件，所述连接柱的内部开设有取样孔，所述取样孔的内侧固定安装有土壤湿度检测探头，所述套筒的外侧开设有一端与取样孔连通的通孔，所述套筒的外侧固定连接有锥形块。

进一步，所述支撑板的内部开设有位于驱动螺杆外侧的螺纹孔，所述螺纹孔与驱动螺杆外侧的螺纹相互配合。

进一步，所述连接板的内部开设有位于支撑杆外侧的圆孔，所述支撑杆贯穿连接板的一端为T字形，所述驱动螺杆的数量为两个，两个所述驱动螺杆呈左右对称分布。

进一步，所述取样孔为X字形，所述取样孔的数量为若干个，若干个所述通孔的数量为若干个，若干个所述通孔为两两一组左右对称分布在套筒上。

进一步，所述连接柱的上端部开设有位于调节螺杆外侧的螺纹槽，所述螺纹槽与调节螺杆外侧的螺纹相互配合。

进一步，所述锥形块的数量为若干个，若干所述锥形块对称分布在通孔的上下两侧。

进一步，所述清洗组件包括一端与检测仓的内侧壁固定连接的水箱，所述水箱的正面固定安装有水泵，所述水泵的出液端连通有一端贯穿连接板的输送管，所述泵体的进液端与水箱连通，所述水箱的外侧连通有一端贯穿并延伸至检测仓外侧的注水管。

进一步，所述光伏组件包括一端与检测仓的上端部固定连接的支撑块，所述支撑块的上端部铰接有光伏板，所述检测仓的上端部固定连接的双轴气缸，所述双轴气缸的输出端铰接有一端与光伏板的下端部铰接的斜杆。

一种基于光伏的土壤湿度检测系统的检测方法，包括以下步骤：

S1、取样：启动的伺服电机通过调节螺杆驱动连接柱下移，带动连接柱上的取样孔与通孔错位后，即可启动驱动电机通过主动锥齿轮与从动锥齿轮带动驱动螺杆转动，从而带动套筒延伸至土壤内，而复位的伺服电机带动取样孔与通孔对齐，以及启动转动电机通过凸轮振动连接板使土壤被振动至取样孔内，即可完成多深度土壤取样；

S2、检测：完成多深度土壤取样后，即可再次启动伺服电机带动取样孔与通孔错位，然后通过驱动电机驱动套筒上升移出土壤，再控制土壤湿度检测探头进行检测不同深度的土壤湿度，检测完毕后，即可再次对齐取样孔与通孔，以及通过转动电机振动连接板排出检测后的土壤；

S3、清洗：在振动排出土壤时，可启动水泵抽送水箱内侧的水流喷洒至套筒外侧，配合振动套筒，来对套筒取样孔以及通孔进行清洗；

S4、蓄能：由于位于支撑块上的光伏板能被启动的双轴气缸通过斜杆进行转动调节，因此检测仓在使用过程中，操作人员可通过启动双轴气缸调节光伏板转动蓄能。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

1、该基于光伏的土壤湿度检测系统及其检测方法，通过套筒与连接柱的配合，使启动的伺服电机通过调节螺杆驱动连接柱下移，带动连接柱上的取样孔与通孔错位后，即可启动驱动电机通过主动锥齿轮与从动锥齿轮带动驱动螺杆转动，从而带动套筒延伸至土壤内，使不同深度的土壤被取样至取样孔内，来对不同深度的土壤进行取样，使土壤灌溉后，能够准确检测不同深度土壤的湿度含量，从而控制土壤水流灌溉量，保证植物生长效果。

2、该基于光伏的土壤湿度检测系统及其检测方法，在振动排出土壤时，可启动水泵抽送水箱内侧的水流喷洒至套筒外侧，配合振动套筒，来对套筒取样孔以及通孔进行清洗，由于位于支撑块上的光伏板能被启动的双轴气缸通过斜杆进行转动调节，因此检测仓在使用过程中，操作人员可通过启动双轴气缸调节光伏板转动蓄能，节约能耗。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体结构正式剖视图；

图3为本发明蓄能组件结构示意图；

图4为本发明检测组件结构示意图；

图5为本发明图4中A处放大图。

图中：1检测仓、2移动轮、3刻度标、4指示杆、5扶手、6控制面板、7光伏组件、71支撑块、72光伏板、73斜杆、74双轴气缸、8检测组件、81驱动螺杆、82清洗组件、821注水管、822水箱、823输送管、824水泵、83支撑板、84转动电机、85支撑杆、86伺服电机、87连接弹簧、88凸轮、89驱动电机、810主动锥齿轮、811连接柱、812套筒、813从动锥齿轮、814调节螺杆、815土壤湿度检测探头、816取样孔、817锥形块、818通孔、819连接板。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

请参阅图1-2，本实施例中的一种基于光伏的土壤湿度检测系统，包括检测仓1，检测仓1的下端部转动连接有移动轮2，检测仓1的正面设置有刻度标3，检测仓1的正面固定连接有扶手5，检测仓1的上端部设置有光伏组件7，检测仓1的正面设置有控制面板6，检测仓1的内侧设置有检测组件8。

本实施例中的，通过位于检测仓1内侧的检测组件8对不同深度的土壤进行取样检测，提高土壤湿度检测效率，以及不同深度土壤湿度值的准确性，而通过光伏组件7可为整个设备进行功能，减少能耗。

请参阅图2-3，本实施例中光伏组件7包括一端与检测仓1的上端部固定连接的支撑块71，支撑块71的上端部铰接有光伏板72，检测仓1的上端部固定连接的双轴气缸74，双轴气缸74的输出端铰接有一端与光伏板71的下端部铰接的斜杆73。

本实施例中的，由于位于支撑块71上的光伏板72能被启动的双轴气缸74通过斜杆73进行转动调节，例如正午将光伏板72调节至水平，而上午或下午将光伏板72调节至倾斜即可，因此检测仓1在使用过程中，操作人员可通过启动双轴气缸74调节光伏板72转动蓄能，节约能耗。

请参阅图4-5，本实施例中检测组件8包括一端与检测仓1的内顶壁与内底壁转动连接的驱动螺杆81，驱动螺杆81的外侧螺纹连接有支撑板83，支撑板83的下端部固定连接有转动电机84，转动电机84的输出轴固定连接有凸轮88，支撑板83的下端部固定连接有支撑杆85，支撑杆85的外侧滑动连接有连接板819，连接板819与支撑板83之间固定连接有连接弹簧87，连接板819的上端部固定连接有伺服电机86，连接板819的下端部固定连接的套筒812，套筒812的内侧滑动连接有连接柱811，伺服电机86的输出轴固定连接有一端贯穿并延伸至连接柱811内侧的调节螺杆814，检测仓1的内侧壁固定连接有驱动电机89，驱动电机89的输出轴固定连接有主动锥齿轮810，驱动螺杆81的外侧固定连接有一端与主动锥齿轮810啮合的从动锥齿轮813，检测仓1的内侧壁设置有清洗组件82，连接柱811的内部开设有取样孔816，取样孔816的内侧固定安装有土壤湿度检测探头815，套筒812的外侧开设有一端与取样孔816连通的通孔818，套筒812的外侧固定连接有锥形块817，套筒812的正面固定连接有一端贯穿检测仓1的指示杆4，通过指示杆4可方便操作人员控制套筒812延伸深度。

本实施例中的，通过套筒812与连接柱811的配合，使启动的伺服电机86通过调节螺杆814驱动连接柱811下移，带动连接柱811上的取样孔816与通孔818错位后，即可启动驱动电机89通过主动锥齿轮810与从动锥齿轮813带动驱动螺杆81转动，从而带动套筒812延伸至土壤内，使不同深度的土壤被取样至取样孔816内，来对不同深度的土壤进行取样，使土壤灌溉后，能够准确检测不同深度土壤的湿度含量。

其中，支撑板82的内部开设有位于驱动螺杆81外侧的螺纹孔，螺纹孔与驱动螺杆81外侧的螺纹相互配合，使转动的驱动螺杆81能够带动支撑板82升降。

另外，连接板819的内部开设有位于支撑杆85外侧的圆孔，支撑杆85贯穿连接板819的一端为T字形，驱动螺杆81的数量为两个，两个驱动螺杆81呈左右对称分布，通过两侧的驱动螺杆81来稳定驱动支撑板82升降。

其次，取样孔816为X字形，取样孔816的数量为若干个，若干个通孔818的数量为若干个，若干个通孔818为两两一组左右对称分布在套筒812上，当取样孔816与通孔818对其时，可使土壤从取样孔816的上方被振动至取样孔816内，反正即可通过取样孔816的下方排出。

然后，连接柱811的上端部开设有位于调节螺杆814外侧的螺纹槽，螺纹槽与调节螺杆814外侧的螺纹相互配合，连接柱811的外侧固定连接有一端延伸至套筒812内部的滑块，套筒812的内壁开设有位于滑块外侧的滑槽，滑槽与滑块滑动连接，使启动的伺服电机86能够通过调节螺杆814稳定驱动连接柱811升降。

接着，锥形块817的数量为若干个，若干锥形块817对称分布在通孔818的上下两侧，使振动的套筒812能够带动锥形块817同步振动，来对土壤进行松动，使土壤能够顺利进入取样孔816内。

最后，清洗组件82包括一端与检测仓1的内侧壁固定连接的水箱822，水箱822的正面固定安装有水泵824，水泵824的出液端连通有一端贯穿连接板819的输送管823，泵体824的进液端与水箱822连通，水箱822的外侧连通有一端贯穿并延伸至检测仓1外侧的注水管821，检测仓1的内底壁开设有位于套筒812外侧的穿孔，穿孔为L字形，输送管823为软管，连接板819的内部开设有位于右侧输送管823外侧的连接孔，使输送管823输送水流时，操作人员可手持右侧输送管823进行冲洗。

一种基于光伏的土壤湿度检测系统的检测方法，包括以下步骤：

S1、取样：启动的伺服电机86通过调节螺杆814驱动连接柱811下移，带动连接柱811上的取样孔816与通孔818错位后，即可启动驱动电机89通过主动锥齿轮810与从动锥齿轮813带动驱动螺杆81转动，从而带动套筒812延伸至土壤内，而复位的伺服电机86带动取样孔816与通孔818对齐，以及启动转动电机84通过凸轮88振动连接板819使土壤被振动至取样孔816内，即可完成多深度土壤取样；

S2、检测：完成多深度土壤取样后，即可再次启动伺服电机86带动取样孔816与通孔818错位，然后通过驱动电机89驱动套筒812上升移出土壤，再控制土壤湿度检测探头815进行检测不同深度的土壤湿度，检测完毕后，即可再次对齐取样孔816与通孔818，以及通过转动电机84振动连接板891排出检测后的土壤；

S3、清洗：在振动排出土壤时，可启动水泵824抽送水箱822内侧的水流喷洒至套筒812外侧，配合振动套筒812，来对套筒812取样孔812以及通孔818进行清洗；

S4、蓄能：由于位于支撑块71上的光伏板72能被启动的双轴气缸74通过斜杆73进行转动调节，因此检测仓1在使用过程中，操作人员可通过启动双轴气缸74调节光伏板72转动蓄能。

文中出现的电器元件均与主控器及电源电连接，主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备，且现有公开的电力连接技术，不在文中赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于光伏的土壤湿度检测系统，包括检测仓(1)，其特征在于：所述检测仓(1)的下端部转动连接有移动轮(2)，所述检测仓(1)的正面设置有刻度标(3)，所述检测仓(1)的正面固定连接有扶手(5)，所述检测仓(1)的上端部设置有光伏组件(7)，所述检测仓(1)的正面设置有控制面板(6)，所述检测仓(1)的内侧设置有检测组件(8)；

所述检测组件(8)包括一端与检测仓(1)的内顶壁与内底壁转动连接的驱动螺杆(81)，所述驱动螺杆(81)的外侧螺纹连接有支撑板(83)，所述支撑板(83)的下端部固定连接有转动电机(84)，所述转动电机(84)的输出轴固定连接有凸轮(88)，所述支撑板(83)的下端部固定连接有支撑杆(85)，所述支撑杆(85)的外侧滑动连接有连接板(819)，所述连接板(819)与支撑板(83)之间固定连接有连接弹簧(87)，所述连接板(819)的上端部固定连接有伺服电机(86)，所述连接板(819)的下端部固定连接的套筒(812)，所述套筒(812)的内侧滑动连接有连接柱(811)，所述伺服电机(86)的输出轴固定连接有一端贯穿并延伸至连接柱(811)内侧的调节螺杆(814)，所述检测仓(1)的内侧壁固定连接有驱动电机(89)，所述驱动电机(89)的输出轴固定连接有主动锥齿轮(810)，所述驱动螺杆(81)的外侧固定连接有一端与主动锥齿轮(810)啮合的从动锥齿轮(813)，所述检测仓(1)的内侧壁设置有清洗组件(82)，所述连接柱(811)的内部开设有取样孔(816)，所述取样孔(816)的内侧固定安装有土壤湿度检测探头(815)，所述套筒(812)的外侧开设有一端与取样孔(816)连通的通孔(818)，所述套筒(812)的外侧固定连接有锥形块(817)。

2.根据权利要求1所述的一种基于光伏的土壤湿度检测系统，其特征在于：所述支撑板(82)的内部开设有位于驱动螺杆(81)外侧的螺纹孔，所述螺纹孔与驱动螺杆(81)外侧的螺纹相互配合。

3.根据权利要求1所述的一种基于光伏的土壤湿度检测系统，其特征在于：所述连接板(819)的内部开设有位于支撑杆(85)外侧的圆孔，所述支撑杆(85)贯穿连接板(819)的一端为T字形，所述驱动螺杆(81)的数量为两个，两个所述驱动螺杆(81)呈左右对称分布。

4.根据权利要求1所述的一种基于光伏的土壤湿度检测系统，其特征在于：所述取样孔(816)为X字形，所述取样孔(816)的数量为若干个，若干个所述通孔(818)的数量为若干个，若干个所述通孔(818)为两两一组左右对称分布在套筒(812)上。

5.根据权利要求1所述的一种基于光伏的土壤湿度检测系统，其特征在于：所述连接柱(811)的上端部开设有位于调节螺杆(814)外侧的螺纹槽，所述螺纹槽与调节螺杆(814)外侧的螺纹相互配合。

6.根据权利要求1所述的一种基于光伏的土壤湿度检测系统，其特征在于：所述锥形块(817)的数量为若干个，若干所述锥形块(817)对称分布在通孔(818)的上下两侧。

7.根据权利要求1所述的一种基于光伏的土壤湿度检测系统，其特征在于：所述清洗组件(82)包括一端与检测仓(1)的内侧壁固定连接的水箱(822)，所述水箱(822)的正面固定安装有水泵(824)，所述水泵(824)的出液端连通有一端贯穿连接板(819)的输送管(823)，所述泵体(824)的进液端与水箱(822)连通，所述水箱(822)的外侧连通有一端贯穿并延伸至检测仓(1)外侧的注水管(821)。

8.根据权利要求1所述的一种基于光伏的土壤湿度检测系统，其特征在于：所述光伏组件(7)包括一端与检测仓(1)的上端部固定连接的支撑块(71)，所述支撑块(71)的上端部铰接有光伏板(72)，所述检测仓(1)的上端部固定连接的双轴气缸(74)，所述双轴气缸(74)的输出端铰接有一端与光伏板(71)的下端部铰接的斜杆(73)。

9.一种基于光伏的土壤湿度检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、取样：启动的伺服电机(86)通过调节螺杆(814)驱动连接柱(811)下移，带动连接柱(811)上的取样孔(816)与通孔(818)错位后，即可启动驱动电机(89)通过主动锥齿轮(810)与从动锥齿轮(813)带动驱动螺杆(81)转动，从而带动套筒(812)延伸至土壤内，而复位的伺服电机(86)带动取样孔(816)与通孔(818)对齐，以及启动转动电机(84)通过凸轮(88)振动连接板(819)使土壤被振动至取样孔(816)内，即可完成多深度土壤取样；

S2、检测：完成多深度土壤取样后，即可再次启动伺服电机(86)带动取样孔(816)与通孔(818)错位，然后通过驱动电机(89)驱动套筒(812)上升移出土壤，再控制土壤湿度检测探头(815)进行检测不同深度的土壤湿度，检测完毕后，即可再次对齐取样孔(816)与通孔(818)，以及通过转动电机(84)振动连接板(891)排出检测后的土壤；

S3、清洗：在振动排出土壤时，可启动水泵(824)抽送水箱(822)内侧的水流喷洒至套筒(812)外侧，配合振动套筒(812)，来对套筒(812)取样孔(812)以及通孔(818)进行清洗；

S4、蓄能：由于位于支撑块(71)上的光伏板(72)能被启动的双轴气缸(74)通过斜杆(73)进行转动调节，因此检测仓(1)在使用过程中，操作人员可通过启动双轴气缸(74)调节光伏板(72)转动蓄能。