CN117347593B - 一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器 - Google Patents

一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器，涉及水分监测技术领域，该用于青贮玉米种植的环境水分检测器包括空气中水分检测的水分传感器和土壤中水分检测的土壤水分检测组件，水分传感器和土壤水分检测组件均与控制器电性连接；土壤水分检测组件包括四个呈环形阵列设置的弧形外壳，每个弧形外壳的内部配合安装有探测针驱动组件；在使用的时候，首先将土壤水分检测组件通过固定筒与稳定架固定，并将土壤水分检测组件插入到土壤中，土壤水分检测组件内的水分探测针能够对土壤中的水分进行检测，水分传感器能够对空气中的水分进行检测，并将检测信息传输给控制器，控制器将测得的数据传输至电脑终端，以便工作人员对检测数据的分析。

Description

一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器
技术领域
本发明具体涉及水分检测技术领域，具体是一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器。
背景技术
国内青贮玉米的品种类型主要有两类，一类是普通青贮玉米，主要以植株高大，生物产量和籽粒产量均较高的杂交种为主。如中北410、中原单32等；第二类是特用玉米，主要以高油青贮玉米为主。青贮玉米是按收获物和用途来进行划分的玉米三大类型(籽粒玉米、青贮玉米、鲜食玉米)之一;是指在适宜收获期内收酵的方法来制作青贮饲料以获包括果穗在内的地上全部绿色植株，并经切碎、加工,并适宜用青贮发饲喂牛、羊等为主的草食牲畜的一种玉米。
水是玉米一切生命活动的介质，与植株的生长发育和产量形成密切相关。需水量也称耗水量，是指玉米在一生中株间土壤蒸发和植株叶面蒸腾所消耗的水分总量。玉米不同生育时期，因植株大小、田间覆盖状况、叶面蒸腾和株间蒸发量的变化等，对水分的需求也不同：春玉米从出苗到拔节的幼苗期间，苗期需水量约占全生育期需水量的20%左右；玉米拔节后进入旺盛生长阶段，茎、叶增长量大，雌雄穗分化形成，是春玉米营养生长与生殖生长并进时期，此期需水量占总需水量的30%～40%；对水分要求较严格，为玉米需水“临界期”。此时如果水分不足，气温升高，空气干燥，抽雄后两三天内就会“晒花”，或雄穗抽不出，或抽雄延迟，造成严重减产。此期需水量占总需水量的17%～14%；灌浆成熟期此期是产量形成的重要阶段，需水量约占总需水量的20%～30%。
因此，青贮玉米对水分的要求极为严格，为了保证青贮玉米的含水量，需要对玉米的水分进行检测，传统的水分检测要么是对土壤内的水分进行检测，要么是对空气中的水分进行检测；由于玉米的根系较为发达，传统的检测只能实现简单的定点检测，无法模拟玉米根系的水分吸收方式进行检测，判断土壤中的水分是否均匀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器，能够仿照玉米根系的生长方式在土壤中向四外探出水分测试探针，对周围土壤中的水分进行检测，在模拟玉米生长过程中实现植株周围水分的检测，观测，进而分析出土壤水分的分布是否均匀；以解决上述背景技术提出的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器，包括空气中水分检测的水分传感器和土壤中水分检测的土壤水分检测组件，所述的水分传感器和土壤水分检测组件均与控制器电性连接；所述的土壤水分检测组件包括四个呈环形阵列设置的弧形外壳，每个弧形外壳的内部配合安装有探测针驱动组件；四个所述的探测针驱动组件中间设有十字圆盘，该十字圆盘的四个臂上固定有下压件；每个所述的下压件分别对应贴合在探测针驱动组件上；
所述的十字圆盘套接在锥形头顶部的螺杆上，并且在十字圆盘和锥形头之间还设置有弹簧；所述的十字圆盘上方贴合在压盘的底部，该压盘还套接在锥形头顶部的螺杆上，并且压盘与旋转件卡接；所述的旋转件下端与锥形头上方的螺杆配合连接；
所述的探测针驱动组件包括与弧形外壳顶部固定的固定板，该固定板通过转轴活动连接有活动压板；所述的活动压板上开设有条形槽，并套接在圆管上；所述的圆管外部焊接有限位盘，并与活动压板相抵止，该圆管的下端嵌装有水分探测针，并与弧形外壳上开设的孔滑动连接。
作为本发明的进一步技术方案，所述的旋转件下端设为螺筒状，其顶部设有梅花手柄，并设置在圆形外壳内部，并可旋转；所述的圆形外壳下端与压盘通过螺钉固定。
作为本发明的进一步技术方案，每个所述的弧形外壳的上方均嵌装有一个母头连接器，每个所述的母头连接器的上方配合安装有公头连接器，多个所述的公头连接器呈环形阵列式排布在压盘的底部；所述的公头连接器上的数据线穿入圆形外壳后与控制器电性连接；所述的母头连接器上的数据线穿过圆管后与水分探测针电性连接。
作为本发明的进一步技术方案，多个所述的弧形外壳呈环形阵列式均布在十字固定块的四周，并且在十字固定块和弧形外壳的底部共同连接有连接盘；所述的连接盘的下方螺纹连接有锥形头。
作为本发明的进一步技术方案，所述的圆形外壳上端插接至固定筒中，并通过螺栓锁紧固定；所述的固定筒与稳定架焊接固定；所述的稳定架包括三角板，该三角板的三个角的位置活动连接有伸缩滑块；所述的伸缩滑块滑动连接在调整滑架中；所述的调整滑架下方与三角底座活动连接。
作为本发明的进一步技术方案，所述的稳定架的顶部通过法兰连接有竖杆，该竖杆上套接有固定架，在固定架上安装有控制器；所述的竖杆的顶部横向固定有横杆，该横杆上设置有水分传感器、摄像头和风向标。
作为本发明的进一步技术方案，所述的竖杆靠上位置还套接有侧支架，并通过螺栓固定，该侧支架上倾斜设置有光伏板；所述的光伏板与控制器电性连接。
作为本发明的进一步技术方案，所述的横杆顶部的中间位置还固定有捕集筒，在捕集筒内部设置有圆形网状盘，与捕集筒嵌装固定，在圆形网状盘的中间位置通过轴承活动连接有呈风叶状设置的捕集网板；所述的捕集筒下端连接有传输管，该传输管的另一端延伸至集水瓶中，该集水瓶套接在吊装环中；所述的吊装环与竖杆固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明，在使用的时候，首先将土壤水分检测组件通过固定筒与稳定架固定，并将土壤水分检测组件插入到土壤中，土壤水分检测组件内的水分探测针能够对土壤中的水分进行检测，水分传感器能够对空气中的水分进行检测，并将检测信息传输给控制器，控制器将测得的数据传输至电脑终端，以便工作人员对检测数据的分析；
本发明，弧形外壳和十字固定块的底部共同连接有连接盘，并且在连接盘下方螺纹连接有锥形头，锥形头的设置方便了土壤的破土，也方便土壤水分检测组件插入土壤中；当土壤水分检测组件插入土壤之后，转动旋转件使得旋转件与锥形头上的螺纹旋进配合，在旋进的同时会带动压盘下移，使得公头连接器与母头连接器相连接，而且压盘下方设置的圆筒则向下推动十字圆盘，安装在十字圆盘外侧的下压件触动探测针驱动组件，使得探测针驱动组件从弧形外壳中探出，并扦插到土壤中；
本发明，在下压件下移的时候，使得活动压板下压复位弹簧，并推动圆管带动水分探测针插入到土壤中，多个水分探测针呈环形阵列式排布，并扦插到土壤中，从而可模拟玉米根部向四外延伸根系的方式对土壤中的水分进行检测，通过这种植株模拟的方式来更好的确定玉米在生长过程中，其周围水分的分散情况，能够获得更有利的检测数据；
本发明，由于水分探测针均布在弧形外壳的锥形面上，与水平面有一定的夹角，如果直接将土壤水分检测组件插入土壤中或者从土壤中拔出的时候，会导致水分探测针的损坏，因此，在收起土壤水分检测组件的时候，先旋转旋转件，使得压盘上移，在弹簧的顶动下，使得下压件和十字圆盘上移，与此同时，复位弹簧也会顶动圆管，并将水分探测针收缩至弧形外壳的孔中，从而能够避免在拔出的时候对水分探测针造成损坏；
本发明，摄像头的设置能够对周围环境进行监视；通过风向标可判断田间风速对玉米秸秆生长的影响；在雾霾天或者露水天的时候，在风的吹动下，捕集网板发生旋转，并对潮湿空气中的水分子进行捕集，并滴落至捕集筒中，随后沿着传输管进入到集水瓶中，以便工作人员对该区域空气中水中所含物质进行分析。
附图说明
图1是本发明中立体结构示意图。
图2是本发明中图1的右侧结构示意图。
图3是本发明中图1的底部结构示意图。
图4是本发明中土壤水分检测组件的结构示意图。
图5是本发明中图4的A-A剖视图。
图6是本发明中土壤水分检测组件的拆分示意图。
图7是本发明中图6的底部结构示意图。
图8是本发明中图6的另一视角示意图。
图9是本发明中图7的局部放大示意图。
图10是本发明中图1的局部放大示意图。
图11是本发明中稳定架的结构示意图。
图12是本发明中图5的局部放大示意图。
图13是本发明中旋转件的结构示意图。
图14是本发明中旋转件和压盘配合示意图。
图中：1-竖杆，2-固定架，3-控制器，4-吊装环，5-集水瓶，6-传输管，7-捕集筒，8-捕集网板，9-横杆，10-水分传感器，11-摄像头，12-风向标，13-稳定架，14-固定筒，15-土壤水分检测组件，16-侧支架，17-光伏板；
151-弧形外壳，152-十字固定块，153-探测针驱动组件，154-下压件，155-十字圆盘，156-连接盘，157-锥形头，158-弹簧，159-旋转件，1510-压盘，1511-公头连接器，1512-母头连接器，1513-圆形外壳；
1531-活动压板，1532-圆管，1533-复位弹簧，1534-固定板，1535-水分探测针；
131-三角板，132-伸缩滑块，133-调整滑架，134-三角底座。
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4-8，本发明实施例中，一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器，包括空气中水分检测的水分传感器10和土壤中水分检测的土壤水分检测组件15，所述的水分传感器10和土壤水分检测组件15均与控制器3电性连接；所述的土壤水分检测组件15包括四个呈环形阵列设置的弧形外壳151，每个弧形外壳151的内部配合安装有探测针驱动组件153；四个所述的探测针驱动组件153中间设有十字圆盘155，该十字圆盘155的四个臂上固定有下压件154；每个所述的下压件154分别对应贴合在探测针驱动组件153上；
所述的十字圆盘155套接在锥形头157顶部的螺杆上，并且在十字圆盘155和锥形头157之间还设置有弹簧158；所述的十字圆盘155上方贴合在压盘1510的底部，该压盘1510还套接在锥形头157顶部的螺杆上，并且压盘1510与旋转件159卡接；所述的旋转件159下端与锥形头157上方的螺杆配合连接；
请参阅附图9和图12，所述的探测针驱动组件153包括与弧形外壳151顶部固定的固定板1534，该固定板1534通过转轴活动连接有活动压板1531；所述的活动压板1531上开设有条形槽，并套接在圆管1532上；所述的圆管1532外部焊接有限位盘，并与活动压板1531相抵止，该圆管1532的下端嵌装有水分探测针1535，并与弧形外壳151上开设的孔滑动连接。
通过采用上述技术方案，弧形外壳151和十字固定块152的底部共同连接有连接盘156，并且在连接盘156下方螺纹连接有锥形头157，锥形头157的设置方便了土壤的破土，也方便土壤水分检测组件15插入土壤中；当土壤水分检测组件15插入土壤之后，转动旋转件159使得旋转件159与锥形头157上的螺纹旋进配合，在旋进的同时会带动压盘1510下移，使得公头连接器1511与母头连接器1512相连接，而且压盘1510下方设置的圆筒则向下推动十字圆盘155，安装在十字圆盘155外侧的下压件154触动探测针驱动组件153，使得探测针驱动组件153从弧形外壳151中探出，并扦插到土壤中。
请参阅图4-10，本实施例中，所述的旋转件159下端设为螺筒状，其顶部设有梅花手柄，并设置在圆形外壳1513内部，并可旋转；所述的圆形外壳1513下端与压盘1510通过螺钉固定。
具体一点的，由于水分探测针1535均布在弧形外壳151的锥形面上，与水平面有一定的夹角，如果直接将土壤水分检测组件15插入土壤中或者从土壤中拔出的时候，会导致水分探测针1535的损坏，因此，在收起土壤水分检测组件15的时候，先旋转旋转件159，使得压盘1510上移，在弹簧158的顶动下，使得下压件154和十字圆盘155上移，与此同时，复位弹簧1533也会顶动圆管1532，并将水分探测针1535收缩至弧形外壳151的孔中，从而能够避免在拔出的时候对水分探测针1535造成损坏。
请参阅图5和图14，本实施例中，每个所述的弧形外壳151的上方均嵌装有一个母头连接器1512，每个所述的母头连接器1512的上方配合安装有公头连接器1511，多个所述的公头连接器1511呈环形阵列式排布在压盘1510的底部；所述的公头连接器1511上的数据线穿入圆形外壳1513后与控制器3电性连接；所述的母头连接器1512上的数据线穿过圆管1532后与水分探测针1535电性连接。
通过采用上述技术方案，在下压件154下移的时候，使得活动压板1531下压复位弹簧1533，并推动圆管1532带动水分探测针1535插入到土壤中，多个水分探测针1535呈环形阵列式排布，并扦插到土壤中，从而可模拟玉米根部向四外延伸根系的方式对土壤中的水分进行检测，通过这种植株模拟的方式来更好的确定玉米在生长过程中，其周围水分的分散情况，能够获得更有利的检测数据。
请参阅图4-8，本实施例中，多个所述的弧形外壳151呈环形阵列式均布在十字固定块152的四周，并且在十字固定块152和弧形外壳151的底部共同连接有连接盘156；所述的连接盘156的下方螺纹连接有锥形头157。
通过采用上述技术方案，由于水分探测针1535均布在弧形外壳151的锥形面上，与水平面有一定的夹角，如果直接将土壤水分检测组件15插入土壤中或者从土壤中拔出的时候，会导致水分探测针1535的损坏，因此，在收起土壤水分检测组件15的时候，先旋转旋转件159，使得压盘1510上移，在弹簧158的顶动下，使得下压件154和十字圆盘155上移，与此同时，复位弹簧1533也会顶动圆管1532，并将水分探测针1535收缩至弧形外壳151的孔中，从而能够避免在拔出的时候对水分探测针1535造成损坏。
请参阅图1-2和图11，本实施例中，所述的圆形外壳1513上端插接至固定筒14中，并通过螺栓锁紧固定；所述的固定筒14与稳定架13焊接固定；所述的稳定架13包括三角板131，该三角板131的三个角的位置活动连接有伸缩滑块132；所述的伸缩滑块132滑动连接在调整滑架133中；所述的调整滑架133下方与三角底座134活动连接。
请参阅图1-3，本实施例中，所述的稳定架13的顶部通过法兰连接有竖杆1，该竖杆1上套接有固定架2，在固定架2上安装有控制器3；所述的竖杆1的顶部横向固定有横杆9，该横杆9上设置有水分传感器10、摄像头11和风向标12。
具体一点的，所述的竖杆1靠上位置还套接有侧支架16，并通过螺栓固定，该侧支架16上倾斜设置有光伏板17；所述的光伏板17与控制器3电性连接。
通过采用上述技术方案，摄像头11的设置能够对周围环境进行监视；通过风向标12可判断田间风速对玉米秸秆生长的影响。
请参阅图1和图10，本实施例中，所述的横杆9顶部的中间位置还固定有捕集筒7，在捕集筒7内部设置有圆形网状盘，与捕集筒7嵌装固定，在圆形网状盘的中间位置通过轴承活动连接有呈风叶状设置的捕集网板8；所述的捕集筒7下端连接有传输管6，该传输管6的另一端延伸至集水瓶5中，该集水瓶5套接在吊装环4中；所述的吊装环4与竖杆1固定。
通过采用上述技术方案，在雾霾天或者露水天的时候，在风的吹动下，捕集网板8发生旋转，并对潮湿空气中的水分子进行捕集，并滴落至捕集筒7中，随后沿着传输管6进入到集水瓶5中，以便工作人员对该区域空气中水中所含物质进行分析。
本发明的工作原理是：在使用的时候，首先将土壤水分检测组件15通过固定筒14与稳定架13固定，并将土壤水分检测组件15插入到土壤中，土壤水分检测组件15内的水分探测针1535能够对土壤中的水分进行检测，水分传感器10能够对空气中的水分进行检测，并将检测信息传输给控制器3，控制器3将测得的数据传输至电脑终端，以便工作人员对检测数据的分析；
弧形外壳151和十字固定块152的底部共同连接有连接盘156，并且在连接盘156下方螺纹连接有锥形头157，锥形头157的设置方便了土壤的破土，也方便土壤水分检测组件15插入土壤中；当土壤水分检测组件15插入土壤之后，转动旋转件159使得旋转件159与锥形头157上的螺纹旋进配合，在旋进的同时会带动压盘1510下移，使得公头连接器1511与母头连接器1512相连接，而且压盘1510下方设置的圆筒则向下推动十字圆盘155，安装在十字圆盘155外侧的下压件154触动探测针驱动组件153，使得探测针驱动组件153从弧形外壳151中探出，并扦插到土壤中；
在下压件154下移的时候，使得活动压板1531下压复位弹簧1533，并推动圆管1532带动水分探测针1535插入到土壤中，多个水分探测针1535呈环形阵列式排布，并扦插到土壤中，从而可模拟玉米根部向四外延伸根系的方式对土壤中的水分进行检测，通过这种植株模拟的方式来更好的确定玉米在生长过程中，其周围水分的分散情况，能够获得更有利的检测数据；
由于水分探测针1535均布在弧形外壳151的锥形面上，与水平面有一定的夹角，如果直接将土壤水分检测组件15插入土壤中或者从土壤中拔出的时候，会导致水分探测针1535的损坏，因此，在收起土壤水分检测组件15的时候，先旋转旋转件159，使得压盘1510上移，在弹簧158的顶动下，使得下压件154和十字圆盘155上移，与此同时，复位弹簧1533也会顶动圆管1532，并将水分探测针1535收缩至弧形外壳151的孔中，从而能够避免在拔出的时候对水分探测针1535造成损坏；
摄像头11的设置能够对周围环境进行监视；通过风向标12可判断田间风速对玉米秸秆生长的影响；在雾霾天或者露水天的时候，在风的吹动下，捕集网板8发生旋转，并对潮湿空气中的水分子进行捕集，并滴落至捕集筒7中，随后沿着传输管6进入到集水瓶5中，以便工作人员对该区域空气中水中所含物质进行分析。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种用于青贮玉米种植的环境水分检测器，包括空气中水分检测的水分传感器（10）和土壤中水分检测的土壤水分检测组件（15），所述的水分传感器（10）和土壤水分检测组件（15）均与控制器（3）电性连接；其特征在于：所述的土壤水分检测组件（15）包括四个呈环形阵列设置的弧形外壳（151），每个弧形外壳（151）的内部配合安装有探测针驱动组件（153）；四个所述的探测针驱动组件（153）中间设有十字圆盘（155），该十字圆盘（155）的四个臂上固定有下压件（154）；每个所述的下压件（154）分别对应贴合在探测针驱动组件（153）上；
所述的十字圆盘（155）套接在锥形头（157）顶部的螺杆上，并且在十字圆盘（155）和锥形头（157）之间还设置有弹簧（158）；所述的十字圆盘（155）上方贴合在压盘（1510）的底部，该压盘（1510）还套接在锥形头（157）顶部的螺杆上，并且压盘（1510）与旋转件（159）卡接；所述的旋转件（159）下端与锥形头（157）上方的螺杆配合连接；
所述的探测针驱动组件（153）包括与弧形外壳（151）顶部固定的固定板（1534），该固定板（1534）通过转轴活动连接有活动压板（1531）；所述的活动压板（1531）上开设有条形槽，并套接在圆管（1532）上；所述的圆管（1532）外部焊接有限位盘，并与活动压板（1531）相抵止，该圆管（1532）的下端嵌装有水分探测针（1535），并与弧形外壳（151）上开设的孔滑动连接；
所述的旋转件（159）下端设为螺筒状，其顶部设有梅花手柄，并设置在圆形外壳（1513）内部，并可旋转；所述的圆形外壳（1513）下端与压盘（1510）通过螺钉固定；
每个所述的弧形外壳（151）的上方均嵌装有一个母头连接器（1512），每个所述的母头连接器（1512）的上方配合安装有公头连接器（1511），多个所述的公头连接器（1511）呈环形阵列式排布在压盘（1510）的底部；所述的公头连接器（1511）上的数据线穿入圆形外壳（1513）后与控制器（3）电性连接；所述的母头连接器（1512）上的数据线穿过圆管（1532）后与水分探测针（1535）电性连接；
多个所述的弧形外壳（151）呈环形阵列式均布在十字固定块（152）的四周，并且在十字固定块（152）和弧形外壳（151）的底部共同连接有连接盘（156）；所述的连接盘（156）的下方螺纹连接有锥形头（157）；
所述的圆形外壳（1513）上端插接至固定筒（14）中，并通过螺栓锁紧固定；所述的固定筒（14）与稳定架（13）焊接固定；所述的稳定架（13）包括三角板（131），该三角板（131）的三个角的位置活动连接有伸缩滑块（132）；所述的伸缩滑块（132）滑动连接在调整滑架（133）中；所述的调整滑架（133）下方与三角底座（134）活动连接。
2.根据权利要求1所述的用于青贮玉米种植的环境水分检测器，其特征在于：所述的稳定架（13）的顶部通过法兰连接有竖杆（1），该竖杆（1）上套接有固定架（2），在固定架（2）上安装有控制器（3）；所述的竖杆（1）的顶部横向固定有横杆（9），该横杆（9）上设置有水分传感器（10）、摄像头（11）和风向标（12）。
3.根据权利要求2所述的用于青贮玉米种植的环境水分检测器，其特征在于：所述的竖杆（1）靠上位置还套接有侧支架（16），并通过螺栓固定，该侧支架（16）上倾斜设置有光伏板（17）；所述的光伏板（17）与控制器（3）电性连接。
4.根据权利要求3所述的用于青贮玉米种植的环境水分检测器，其特征在于：所述的横杆（9）顶部的中间位置还固定有捕集筒（7），在捕集筒（7）内部设置有圆形网状盘，与捕集筒（7）嵌装固定，在圆形网状盘的中间位置通过轴承活动连接有呈风叶状设置的捕集网板（8）；所述的捕集筒（7）下端连接有传输管（6），该传输管（6）的另一端延伸至集水瓶（5）中，该集水瓶（5）套接在吊装环（4）中；所述的吊装环（4）与竖杆（1）固定。
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