CN208350421U - 一种土壤样本采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及土壤样本采集技术领域，公开了一种土壤样本采集设备，包括设于框架上的控制系统、采集装置和收纳装置，所述控制系统分别与所述采集装置和所述收纳装置连接，用以控制所述采集装置和所述收纳装置的工作状态。本实用新型提供的一种土壤样本采集设备，可以自动完成多个采集点、不同深度土样的快速采集，可适用于各类农业种植生产园区或基地，具有更好的稳定性和适用性，便于土样收纳后的保存、管理和检测，提高了土壤采样的工作效率。

Description

一种土壤样本采集设备

技术领域

本实用新型涉及土壤样本采集技术领域，特别是涉及一种土壤样本采集设备。

背景技术

土壤是提供农作物生长所需营养的源泉，土壤质量直接影响农作物的长势和产量。获得土壤营养成分的信息，就可以对土壤进行监控，及时补充土壤所缺的营养成分，从而保证农作物的健康生长。现阶段，土壤养分信息的获取，大多是通过土壤样品在实验室分析获得的。土壤采样工具采样性能的好坏决定了采样的质量，特别是土壤样品从土壤采样器上快速干净地剥离，影响效率及对土壤成分的准确分析。

随着科学化种植理念和信息化技术应用的普及和推广，对土壤环境质量的监测和检测越来越受到农事生产者及管理者的重视。众所周知，农业生产环境正面临一系列严重的环境污染和生态破坏的问题，各个要素的污染都会直接影响植物的正常生长和农产品品质。长期的土壤污染造成有害物质在农作物中积累,并通过食物链进入人体,引发各种疾病,最终危害人体健康。针对此类情况的出现，目前通常采用物联网日常监测及重点区域样本采集检测的方式进行土壤环境质量的分析。

虽然国内外有诸多的相关研究，但目前在土壤样本的快速采集、收纳管理等方面仍需改善：

(1)现有土壤样本采集效率不高，无论是手动取样还是自动取样的方式，大多是针对某一深度的的土样的单独采集，耗时相对较长。

(2)现有土壤样本收纳操作繁琐，无论封装在标本袋中，还是放入收纳箱中，都要在将土样从采集工具中取出收纳后，进行手动编号再进行保存，人工操作效率不高。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种土壤样本采集设备，以解决现有采集设备采集效率低，样本收纳操作繁琐的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种土壤样本采集设备，包括设于框架上的控制系统、采集装置和收纳装置，所述控制系统分别与所述采集装置和所述收纳装置连接，用以控制所述采集装置和所述收纳装置的工作状态；

所述采集装置包括钻杆转轴和转动齿轮，所述钻杆转轴可旋转的上下移动的设置在钻杆通道内，，所述钻杆转轴上设有与所述转动齿轮啮合的螺旋齿，所述钻杆转轴下端连接空心的钻杆采集头，所述钻杆采集头内装载样本管；

所述收纳装置包括与所述钻杆通道连通的用以卡持更换所述样本管的轮盘收纳架，所述轮盘收纳架上设有轮盘转轴，所述轮盘收纳架的一侧设有轮盘电机，所述轮盘电机通过驱动齿轮与轮盘转轴连接，所述轮盘转轴上设有与所述驱动齿轮啮合的转轮，以带动所述轮盘收纳架水平转动。

其中，所述钻杆转轴的上端通过钻杆固定装置固定在所述钻杆通道内，所述钻杆转轴可沿竖直方向在所述钻杆固定装置内移动。

其中，所述钻杆通道一侧设有与所述转动齿轮驱动连接的钻杆电机，所述转动齿轮穿过所述钻杆通道一侧壁设有的半圆弧形开口与所述钻杆转轴连接。

其中，所述钻杆采集头的侧壁设有与所述轮盘收纳架连通适配的开口，所述轮盘收纳架上设有多个与所述样本管适配的卡持槽。

其中，所述样本管的两端分别设有可拆装的隔板，所述样本管的外侧壁上设有刻度。

其中，所述样本管的侧壁设有至少一个可开闭的侧盖。

其中，所述样本管的侧壁设有至少两个可开闭的侧盖，相邻两个所述侧盖之间设有可拆装的隔板。

其中，所述控制系统包括相互连接的控制面板、微控制器、控制电路和指示灯。

其中，还包括电源装置，所述电源装置包括为采集设备提供电源的电池组件和电源电路。

其中，所述框架外侧设有壳体，所述壳体的上侧设有拉杆，所述壳体的下侧设有具有减震功能的滚轮。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种土壤样本采集设备具有以下优点：

(1)可以自动完成多个采集点、不同深度土样的快速采集，可适用于各类农业种植生产园区或基地；

(2)采用空心的钻杆采集头携带样本管的方式，使得取样更灵活，可以完成多个点的土壤采集及收纳；

(3)采集螺旋下钻的方式，具有更好的稳定性和适用性；

(4)钻杆采集头可根据实际需求装配不同的规格，配合以不同长度的样本管，能够实现对不同深度土壤的采集；

(5)样本管可与轮盘收纳架配合使用，既方便样本管的更换，又便于土样收纳后的保存、管理和检测；即在移出已填装的样本管的同时，也完成了空样本管的移入，提高了土壤采样的工作效率；

(6)外壳下侧安装了减震功能的滚轮，并在外壳的上侧配有拉杆，在保证设备方便移动的同时，减少由路面不平引起的震动而带来的设备损伤。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例样本管的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的采集流程图；

图4为本实用新型实施例的工作原理图。

图中，11：控制面板；12：微控制器；13：控制电路；21：钻杆通道；22：钻杆转轴；23：钻杆电机；24：转动齿轮；25：钻杆采集头；26：样本管；261：隔板；262：侧盖；263：刻度；27：钻杆固定装置；31：轮盘收纳架；32：轮盘转轴；33：轮盘电机；34：驱动齿轮；35：轮盘转轴固定装置；41：电池组件；42：电源电路；43：充电接口；51：壳体；52：拉杆；53：滚轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种土壤样本采集设备，包括设于框架上的控制系统、采集装置和收纳装置，控制系统分别与采集装置和收纳装置连接，用以控制采集装置和收纳装置的工作状态；采集装置包括钻杆通道21，钻杆通道21内设有可上下移动的钻杆转轴22，钻杆通道21的一侧设有钻杆电机23，钻杆电机23通过转动齿轮24与钻杆转轴22连接，钻杆转轴22上设有与转动齿轮24啮合适配的螺纹，钻杆转轴22下端连接空心的钻杆采集头25，钻杆采集头25内装载样本管26；收纳装置包括与钻杆通道21连通的用以卡持更换样本管26的轮盘收纳架31，轮盘收纳架31上设有轮盘转轴32，轮盘收纳架31的一侧设有轮盘电机33，轮盘电机33通过驱动齿轮34与轮盘转轴32连接，轮盘转轴32上设有与驱动齿轮34啮合的转轮，以带动轮盘收纳架31水平转动。

进一步的，控制系统包括相互连接的控制面板11、微控制器12、控制电路13和指示灯，控制面板11安装于采集设备顶部，连接控制电路13，用于触发逻辑指令，指示灯显示控制指令的执行状态；微控制器12，采用STM32微控制器，用于逻辑指令的存储与触发；控制电路13，连接微控制器12、控制面板11及指示灯，为整个控制系统提供电流与信号通路；微控制器12与控制电路13安装于采集设备的底部。

进一步的，钻杆通道21，垂直内置于整个采集设备的中心，为钻杆转轴22上下活动提供轨道，钻杆转轴22的上端通过钻杆固定装置27固定在钻杆通道21内，钻杆转轴22可沿竖直方向在钻杆固定装置27内移动，钻杆固定装置27为非全封闭的圆盘，并与钻杆通道21内壁契合，用于固定钻杆转轴22的位置及稳定。

其中，钻杆通道21的一侧设有钻杆电机23，钻杆电机23的驱动端设有转动齿轮24，钻杆通道21侧壁与转动齿轮24对应的位置设有半圆弧形开口，钻杆转轴22上设有与转动齿轮24啮合适配的螺纹，螺纹的长度根据实际钻杆转轴22上下移动所需的行程确定，转动齿轮24穿过半圆弧形开口实现与钻杆转轴22驱动连接。

其中，钻杆转轴22下端连接空心的钻杆采集头25，钻杆采集头25内装载样本管26，钻杆采集头25的侧壁设有用以更换样本管26的通过口，采集土壤样本时，钻杆采集头25携带空的样本管钻入土层，取得土壤样本，钻杆采集头25和样本管26的长度尺寸适配，且可根据实际需要选取合适的长度尺寸规格。

进一步的，样本管26为空心管结构，优选透明硬质塑料材质，其两端分别设有可拆装的隔板261，样本管26的外侧壁上设有刻度263和编号，方便对采样土壤的深度和种类进行标识。

其中，样本管26的侧壁设有至少一个可开闭的侧盖262，本实施例以设置两个侧盖262为例，两个侧盖262之间设有隔板261用以土样的分层保存。

进一步的，轮盘收纳架31水平放置于采集装置一侧，轮盘收纳架31上设有多个与样本管26适配的卡持槽，轮盘收纳架31与钻杆通道21连通，用以卡持更换样本管26，轮盘收纳架31上设有轮盘转轴32，轮盘转轴32的两端分别设有一轮盘转轴固定装置35，用于固定轮盘转轴32与轮盘收纳架31在整个设备的位置及稳定。

其中，轮盘收纳架31的一侧设有轮盘电机33，轮盘电机33的驱动端设有驱动齿轮34，驱动齿轮34与轮盘转轴32的转轮啮合，实现轮盘收纳架31以轮盘转轴32为中心水平同步转动，进而控制轮盘收纳架31单向的水平转动一个固定角度，用户可根据需要设置转动的角度。

进一步的，还包括电源装置，电源装置包括为采集设备提供电源的电池组件41和电源电路42，电池组件41优选小型蓄电池，连接电源电路42和控制电路13，为两个电机提供动力来源；电源电路42连接控制电路13，为电子器件提供继电保护；电池组件41设有充电接口43，为蓄电池充电的转接配件，连接蓄电池充电口至箱体，并配有绝缘橡胶塞。

进一步的，框架外侧设有壳体51，壳体51采用绝缘硬质材料，优选长方体形状，为内部器件提供保护，壳体51的上侧设有拉杆52，并配有橡胶皮套，方便推拉移动采集设备；壳体51的下侧设有四个具有减震功能的滚轮53，分别固定于壳体51下方四个角，减少由路面不平引起的震动而带来的设备损伤。

如图3和图4，本实用新型实施例的施工步骤如下：

(1)在选定采样点后，将本采集设备放置在采样点上方，打开电源开关，并调整至水平；

(2)由控制面板触发“采集”指令至微控制器，再由微控制器驱动控制电路、电源电路，使钻杆电机进行正向转动和反向转动；

(3)通过控制面板的“采集”按键，由钻杆电机驱动转动齿轮，联动钻杆转轴转动，推动钻杆采集头携带空样本管垂直插入土壤进行采样；当钻杆电机正向转至阈值时，自动执行反转指令，从而带动钻杆采集头及样本管上升至初始位置，即完成一次采集，且通过指示灯提示采集完成和样本管待更换；

(4)由控制面板触发“旋转”指令至微控制器，再由微控制器驱动控制电路、电源电路，使轮盘电机转动；

(5)通过控制面板的“旋转”按键，由轮盘电机驱动轮盘收纳架，携带样本管逆时针旋转8分之1个圆周(不限于此角度)，把已填装土样的样本管移出钻杆采集头的同时，又将空的样本管移入至钻杆采集头，准备下一次采集工作，且通过指示灯提示旋转完成；

(6)如需继续采集土壤样本，则在选定采样点时，重复执行(2)-(5)步骤即可

(7)待土壤采集完成后，需关闭电源和及时充电；此外，可将8个已填装的样本管一次性取出，并在其20cm和40cm位置插入隔板，既便于土样携带，又便于土样检测。

本实用新型提供的一种土壤样本采集设备具有以下优点：

(1)可以自动完成多个采集点、不同深度土样的快速采集，可适用于各类农业种植生产园区或基地；

(2)采用空心的钻杆采集头携带样本管的方式，使得取样更灵活，可以完成多个点的土壤采集及收纳；

(3)采集螺旋下钻的方式，具有更好的稳定性和适用性；

(4)钻杆采集头可根据实际需求装配不同的规格，配合以不同长度的样本管，能够实现对不同深度土壤的采集；。

(5)样本管可与轮盘收纳架配合使用，既方便样本管的更换，又便于土样收纳后的保存、管理和检测；即在移出已填装的样本管的同时，也完成了空样本管的移入，提高了土壤采样的工作效率；

(6)外壳下侧安装了减震功能的滚轮，并在外壳的上侧配有拉杆，在保证设备方便移动的同时，减少由路面不平引起的震动而带来的设备损伤。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土壤样本采集设备，其特征在于，包括设于框架上的控制系统、采集装置和收纳装置，所述控制系统分别与所述采集装置和所述收纳装置连接，用以控制所述采集装置和所述收纳装置的工作状态；

所述采集装置包括钻杆转轴和转动齿轮，所述钻杆转轴可旋转的上下移动的设置在钻杆通道内，所述钻杆转轴上设有与所述转动齿轮啮合的螺旋齿，所述钻杆转轴下端连接空心的钻杆采集头，所述钻杆采集头内装载样本管；

所述收纳装置包括与所述钻杆通道连通的用以卡持更换所述样本管的轮盘收纳架，所述轮盘收纳架上设有轮盘转轴，所述轮盘收纳架的一侧设有轮盘电机，所述轮盘电机通过驱动齿轮与轮盘转轴连接，所述轮盘转轴上设有与所述驱动齿轮啮合的转轮，以带动所述轮盘收纳架水平转动。

2.如权利要求1所述的土壤样本采集设备，其特征在于，所述钻杆转轴的上端通过钻杆固定装置固定在所述钻杆通道内，所述钻杆转轴可沿竖直方向在所述钻杆固定装置内移动。

3.如权利要求1所述的土壤样本采集设备，其特征在于，所述钻杆通道一侧设有与所述转动齿轮驱动连接的钻杆电机，所述转动齿轮穿过所述钻杆通道一侧壁设有的半圆弧形开口与所述钻杆转轴连接。

4.如权利要求1所述的土壤样本采集设备，其特征在于，所述钻杆采集头的侧壁设有与所述轮盘收纳架连通适配的开口，所述轮盘收纳架上设有多个与所述样本管适配的卡持槽。

5.如权利要求1所述的土壤样本采集设备，其特征在于，所述样本管的两端分别设有可拆装的隔板，所述样本管的外侧壁上设有刻度。

6.如权利要求5所述的土壤样本采集设备，其特征在于，所述样本管的侧壁设有至少一个可开闭的侧盖。

7.如权利要求5所述的土壤样本采集设备，其特征在于，所述样本管的侧壁设有至少两个可开闭的侧盖，相邻两个所述侧盖之间设有可拆装的隔板。

8.如权利要求1所述的土壤样本采集设备，其特征在于，所述控制系统包括相互连接的控制面板、微控制器、控制电路和指示灯。

9.如权利要求1所述的土壤样本采集设备，其特征在于，还包括电源装置，所述电源装置包括为采集设备提供电源的电池组件和电源电路。

10.如权利要求1-9任一项所述的土壤样本采集设备，其特征在于，所述框架外侧设有壳体，所述壳体的上侧设有拉杆，所述壳体的下侧设有具有减震功能的滚轮。