CN216847796U - 一种智能土壤数据检测装置 - Google Patents

Abstract

一种智能土壤数据检测装置，包括土壤数据检测仪本体、移动车体、蓄电池、充电插座、电源开关、GPRS模块；还具有行驶控制电路、时控电路、动作机构；移动车体包括安装在一起的车厢及多套电驱车轮，土壤数据检测仪本体的检测插针组位于车厢外；动作机构包括安装在车厢上的电动直线滑台、电动伸缩杆、连接杆，行驶控制电路包括安装在车厢上的光电开关和触发子电路，土壤数据检测仪本体、蓄电池、充电插座、电源开关、GPRS模块、时控电路、土壤数据检测仪本体、触发子电路安装在车厢内并电性连接。本新型不需要人为检测，远端相关技术人员能实时掌握土壤的各种数据，给相关人员带来了便利、提高了工作效率，为促进智慧农业发展起到了有利技术支撑。

Description

一种智能土壤数据检测装置

技术领域

本实用新型涉及农业领域等使用的数据采集设备技术领域，特别是一种智能土壤数据检测装置。

背景技术

随着科技的进步，智慧农业得到了充分的发展，在包括农业种植大棚在内的区域，需要了解土壤内酸碱度及氮磷钾、温湿度数据，进而根据检测的结果相应性的施肥或者增减湿度及控制温度等，极大的促进了农作物的健康生长，为智慧农业打下了坚实的基础。

现有检测土壤内酸碱度及氮磷钾、温湿度数据的检测仪，一般结构包括主机和与主机分体经导线连接的检测插针组，检测插针组一般具有三根、其中两根连接电源、另一根是数据端，应用中，检测人员把插针组插入土壤之内，进而在土壤数据检测仪的作用下得出土壤内的酸碱度及氮磷钾、温湿度数据(数据经显示屏显示)，同时土壤数据检测仪的RS485端口等还可将数据与其他模块相连，将数据传输到其他设备进行显示(比如和蓝牙模块相连，蓝牙模块将检测的数据传输到PC机或手机等)。虽然现有的土壤数据检测仪能实现多数据检测，但是受到结构所限，必须工作人员到现场人为方式操作检测仪进行检测，这样会给工作人员带来极大不便、且增加了生产方的人工费用支出，也不利于智能化农业的发展。综上所述，现有的土壤数据检测仪还存在很大的改进余地。

实用新型内容

为了克服现有土壤数据检测仪因结构所限，需要人为到现场进行检测，会给工作人员带来不便、不利于提高工作效率，并会增加相关方人工费用支出，不利于智能化农业发展的弊端，本实用新型提供了基于土壤数据检测仪本体，应用中在相关机构及电路共同作用下，不需要人为检测，能对特定区域(比如大棚)处的土壤自动多点位进行检测，并将检测的数据实时远传，相关人员能通过身边的手机或者PC机等应用接收一处或多处(比如一个区域的大棚或多个区域处的大棚)上传的数据，从而给相关人员带来了便利、提高了工作效率、减少了人工费用支出，为促进智慧农业发展起到了有利技术支撑的一种智能土壤数据检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能土壤数据检测装置，包括土壤数据检测仪本体、移动车体、蓄电池、充电插座、电源开关、GPRS模块；其特征在于还具有行驶控制电路、时控电路、动作机构；所述移动车体包括车厢及多套电驱车轮，多套电驱车轮分别安装在车厢的下端四周，土壤数据检测仪本体的检测插针组位于车厢外；所述动作机构包括电动直线滑台、电动伸缩杆、连接杆，电动直线滑台安装在车厢的上端，连接杆一侧端安装在电动直线滑台的滑动块上，电动伸缩杆安装在连接杆另一侧端；所述行驶控制电路包括光电开关和触发子电路，光电开关安装在车厢内；所述土壤数据检测仪本体、蓄电池、充电插座、电源开关、GPRS模块、时控电路、土壤数据检测仪本体、触发子电路安装在车厢内；所述时控电路的电源输出端和多套电驱车轮、电动伸缩杆的电源输入端分别电性连接；所述触发子电路的信号端电性串联在时控电路信号输出端和多套电驱车轮的信号输入端之间。

进一步地，所述土壤数据检测仪本体具有RS485数据端口。

进一步地，所述行驶控制电路的触发子电路包括电性连接的两只继电器，并和光电开关之间电性连接，两套光电开关前的探测头分别位于车厢前侧端及后侧端外，两套光电开关电源输入两端分别连接，两套光电开关的正极电源输出端及负极电源输入端和两只继电器电源输入两端分别连接。

进一步地，所述时控电路包括四套微电脑时控开关，四套微电脑时控开关电源输入两端电性连接；时控电路还可以采用单片机模块及PLC、工控机中的一种代替。

进一步地，所述动作机构的电动伸缩杆是往复式电动推杆。

本实用新型有益效果是：本实用新型使用前将移动车体纵向摆放在需要检测的土壤旁边道路上(比如大棚内的作物侧端小路，还可以直接在小路上纵向铺设两根导向轨，移动车体左右两端的车轮分别摆放在导向轨内)。本新型不需要人为检测，应用中，时控电路能控制移动车体每间隔一定时间朝前运动一段距离停止，然后控制电动伸缩杆的活塞杆驱动检测插针组插入相应区域的土壤内，一段时间后检测插针组从土壤内脱出完成一个相应区域土壤的各数据检测，接着间隔一定时间后到下一个检测点进行检测；本新型中，检测的数据能实时经GPRS模块远传，远端相关技术人员能实时掌握土壤的各种数据。本新型给相关人员带来了便利、提高了工作效率、减少了人工费用支出，为促进智慧农业发展起到了有利技术支撑。基于以上，所以本实用新型具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2本实用新型电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种智能土壤数据检测装置，包括具有分体式检测插针组1的土壤数据检测仪本体A4、移动车体3、蓄电池G1、充电插座CZ、电源开关S1及S2、GPRS模块A5；还具有行驶控制电路、时控电路5、动作机构；所述移动车体3包括矩形中空车厢31及四套电机减速机构M1驱动的车轮6，四套电机减速机构M1的壳体分别经螺杆螺母安装在车厢31的下端四周，土壤数据检测仪本体的检测插针组1位于车厢31外并和土壤数据检测仪本体A4之间经较长数据线连接；所述动作机构包括电动直线滑台M3、电动伸缩杆M2、连接杆7，电动直线滑台M3的壳体下端横向经螺杆螺母安装在车厢31的上端后侧，矩形连接杆7的左端经螺杆螺母安装在电动直线滑台M3的滑动块上，连接杆7的右侧端焊接有一个支撑板8，支撑板8中部有个开孔，电动伸缩杆M2垂直分布其筒体安装在支撑板8中部开孔上、且其活塞杆经由开孔向下引出(开孔内径大于活塞杆外径)；所述行驶控制电路包括两套光电开关A6及A7和触发子电路9，两套光电开关A6及A7(探测头分别位于车厢前后端中部外)前后纵向分布经螺杆螺母分别安装在车厢31的前后端neural中部；所述土壤数据检测仪本体A4、蓄电池G1、充电插座CZ、电源开关S1及S2、GPRS模块A5、时控电路5、土壤数据检测仪本体A4、触发子电路9安装在车厢31内右侧后端的电路板上。

图1、2中所示，土壤数据检测仪本体A4是型号JXBS-3001-SCY-PT的土壤酸碱度、温湿度及氮磷钾数据检测仪成品，其工作电压直流12V，土壤数据检测仪本体A4具有RS485数据端口能将检测的数据经端口输出。蓄电池G1是型号12V/20Ah的锂蓄电池，充电插座CZ是同轴电源插座(插孔位于车厢前上端第一个开孔外)、电源开关S1及S2是拨动电源开关(调节手柄位于车厢前上端第二个及第三个开孔外)；GPRS模块A5型号是USR-G780 V2。行驶控制电路的触发子电路包括经电路板布线连接的继电器K2及K3，并和两套光电开关A6及A7之间经导线连接，两套光电开关A6及A7前的探测头分别位于车厢31内前端中部及后端中部外，两套光电开关A6及A7电源输入两端1及2脚分别连接，两套光电开关A6及A7的正极电源输出端3脚及负极电源输入端2脚和两只继电器K2及K3电源输入两端分别连接。时控电路包括四套微电脑时控开关成品A1、A2、A3、A8，四套微电脑时控开关成品A1、A2、A3、A8的电源输入端1及2脚分别经电路板布线连接；时控电路还可以采用单片机模块及PLC、工控机中的一种代替。动作机构的电动伸缩杆M2(型号XTL-IP66)是往复式电动推杆成品，其筒体内上下端分别具有限位开关，活塞杆上行或下行到止点时，电动推杆会失电、只有反向输入电源才会得电工作。

图1、2所示，蓄电池G1两极和充电插座CZ两端分别经导线连接(蓄电池G1无电时，可经外部12V电源充电器插头插入充电插座CZ内为蓄电池G1充电)，蓄电池G1正极和第一只电源开关S1一端经导线连接，第一只电源开关S1另一端、蓄电池G1负极和行驶控制电路的电源输入端光电开关A6及A7的1及2脚、第二只电源开关S2的两个电源输入端1及2脚、土壤数据检测仪本体A4的电源输入端1及2脚、GPRS模块A5的电源输入端1及2脚、时控电路的电源输入端时控开关A1的1及2脚分别经导线连接。时控电路的第一路电源输出端时控开关A1的3、4脚及第二路电源输出端时控开关A3的3、4脚和四套电机减速机构M1的正负及负正两极电源输入端分别经导线连接。时控电路的第三路电源输出端时控开关A2的3、4脚、第四路电源输出端时控开关A8的3、4脚和电动伸缩杆M2的正负及负正两极电源输入端分别经导线连接。触发子电路的继电器K2、K3控制电源输入端及常闭触点端分别经导线串联在时控开关A1的3脚、时控开关A3的3脚和四套电机减速机构M1的正及负两极电源输入端之间。第二只电源开关S2的两路电源输出端5、6脚及7、8脚和电动直线滑台M3的正负及负正两极电源输入端分别经导线连接。

图1、2所示，本实用新型使用前将移动车体1纵向摆放在需要检测的土壤旁边道路上(比如大棚内的作物侧端小路，还可以直接在小路上纵向铺设两根导向轨，移动车体左右两端的车轮6分别摆放在导向轨内)，并在检测区域的道路尽头两端各设置一个障碍物。本新型不需要人为检测，应用前打开电源开关S1后，后级的行驶控制电路、第二只电源开关S2、土壤数据检测仪本体A4、GPRS模块A5、时控电路处于得电工作状态，使用者根据需要把电源开关S2的调节手柄向左或向右拨动，这样电源开关S2的1、2脚和3、4脚或5、6脚分别连通，输出正负或负正两极电源进入电动直线滑台M3(型号150SXG)的电源输入端，电动直线滑台M3正负或负正两极得电后其滑动块带动电动伸缩杆M2及插针组1向左或向右运动接近小路侧端的土壤上端，为检测做好准备(到位后关闭电源开关)。打开电源开关S1后，设备整体进入自动工作状态。时控开关A1得电工作后在其内部电路及技术人员设定的3、4脚输出电源时间作用下，会每间隔一定时间输出一定时间电源到四套电机减速机构M1的正负两极电源输入端(比如12小时内，得电后每间隔58分钟输出2分钟电源，移动车体3后续前进，土壤检测仪本体A4对地块纵向分布12个点位进行数据检测，12小时之内车体的行程刚好把纵向分布地块的土壤检测覆盖完毕)，于是，四套电机减速机构M1得电工作后其动力输出轴驱动四个车轮6逆时针转动，这样，移动车体3会沿地块道路前进一段距离停止。时控开关A3得电工作后在其内部电路及技术人员设定的3、4脚输出电源时间作用下，会每间隔一定时间输出一定时间电源到四套电机减速机构M1的负正两极电源输入端(比如每间隔12小时6分钟输出24分钟电源，移动车体3后续后退到地块的道路起点，为下次由道路起点到末点运动作用准备)，于是，四套电机减速机构M1得电工作后其动力输出轴驱动四个车轮6顺时针转动，这样，移动车体3运动到地块道路初始点位置后停止。通过上述电路作用，本新型能在一定时间内控制移动车体3带动土壤检测仪本体A4由道路起点到末点运动(可循环检测)，运动中每间隔一定时间停在地块侧端一个位置，后续土壤检测仪本体A4对该处土壤进行检测；然后控制移动车体3回到初始位置，为下次由道路前端到末端运动检测土壤相关数据做好准备。

图1、2所示，时控开关A2得电工作后在其内部电路及技术人员设定的3、4脚输出电源时间作用下，会每间隔一定时间分别输出正负两极电源进入电动伸缩杆M2的正负两极电源输入端(比如12小时时间内，每次时控开关A1的3及4脚停止输出电源后间隔1分钟、输出1分钟电源进入电动伸缩杆M2的正负两极电源输入端，一共输出12次电源)，于是，电动伸缩杆M2正负极得电工作的时间段内，电动伸缩杆M2的活塞杆会驱动土壤检测仪本体A4的检测插针组1向下运动进而下端插入土壤内。时控开关A8得电工作后在其内部电路及技术人员设定的3、4脚输出电源时间作用下，每次时控开关A1的3及4脚停止输出电源后间隔4分钟、会输出1分钟电源进入电动伸缩杆M2的负正两极电源输入端，一共输出12次电源)，于是，电动伸缩杆M2负正极得电工作的时间段内，电动伸缩杆M2的活塞杆会带动土壤检测仪本体A4的检测插针组1向上运动进而下端和土壤分离回到初始位置。通过上述，本新型每12小时为一个时间工作段，土壤检测仪本体A4的插针组1下端会12次进入土壤内一定深度(5厘米左右)并每次停留2分钟左右；土壤检测仪本体A4的插针组1进入土壤内后，在土壤检测仪本体A4自身作用下，会实时采集到土壤内的酸碱度、温湿度及氮磷钾数据，并将数据通过RS485端口输出到GPRS模块A5的信号输入端，GPRS模块A5在其内部电路作用下，将多种数据经无线移动网路远传，远端相关技术人员经身边智能手机或者PC机能实时掌握土壤的各种数据。需要说明的是，GPRS模块采集各种传感器(包括土壤检测仪或者其他温度传感器、压力传感器等等)输出的总线(RS485)数据，然后通过无线移动网络远传，远端智能手机或PC机内的相关应用接收数据并通过数字形式在显示屏显示，是现有极为成熟的物联网数据收发技术，本新型只是利用现有成熟的物联网数据收发技术、实现土壤各数据的远传及接收显示，因此上述技术点并不是本新型保护的客体。

图1、2所示，本新型中，当移动车体3前进或后退到道路止点前，光电开关A6或A7的探测头发射出的红外光束不接近道路末端或首端的障碍物(挡板或挡块等)，间隔30厘米以上，光电开关A6或A7的3脚不输出电源，这样，继电器K2、K3均不会得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合，时控开关A1及A3的3、4脚输出的电源能正常进入四套电机减速机构M1的电源输入端，移动车体3能正常前进或后退。当移动车体3前进或后退到道路止点，光电开关A6或A7的探测头发射出的红外光束接近道路末端或首端的障碍物间隔30厘米以下，光电开关A6或A7的3脚会输出电源进入继电器K2或K3的正极电源输入端，于是继电器K2或K3会得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路。由于，继电器K2、K3控制电源输入端及常闭触点端分别经导线串联在时控开关A1的3脚、时控开关A3的4脚和四套电机减速机构M1(工作电压直流12V的20W同轴电机齿轮减速器成品、动力输出轴每分钟转速30转)的正负两极电源输入端之间，所以移动车体前进到止点时、时控开关A1输出的电源不会再进入电机减速机构M1的正负两极电源输入端，防止了移动车体向道路前运动过多造成整体设备无法正常对土壤进行多点位数据检测，此时不影响时控开关A3的3、4脚输出的负正两极电源进入电机减速机构M1，移动车体能正常受控后行；移动车体后行到止点时、时控开关A3输出的电源不会再进入电机减速机构M1的负正两极电源输入端，防止了移动车体向道路后运动过多造成整体设备无法正常对土壤进行多点位数据检测，此时不影响时控开关A1的3、4脚输出的正负两极电源进入电机减速机构M1，移动车体能正常受控前进。需要说明的是，本新型时控开关A1、A2、A3、A8的3、4脚输出电源时间不是固定的，使用者可根据具体需要进行调节。本新型给相关人员带来了便利、提高了工作效率、减少了人工费用支出，为智慧农业起到了有利技术支撑。

图2中，光电开关A6、A7是型号E3K100-40的PNP型红外反射光电开关成品，工作电压直12V，其具有三根连接线，其中两根1、2脚是电源输入线，另一根3脚是信号输出线，光电开关具有探测头，工作时其探测头的发射头会发射出红外光束，当最远40厘米范围内，探测头发射出的红外光束被物品阻挡、经探测头并列的接收头接收到后，信号输出线3脚会输出高电平，无物品阻挡时其信号输出线3脚输出不输出高电平，在光电开关具有调节旋钮，调节旋钮向左调节其探测头的探测距离变近，向右调节时其探测头的探测距离变远(本实施例探测距离调节后为30厘米)；时控开关A1、A3、A2、A8是型号CN101A的小型微电脑时控开关成品，时控开关具有七个按键，并具有两个电源输入端1、2脚，两个电源输出端3、4脚，使用者分别按动操作七只按键，可设定两个电源输出端输出电源的间隔时间和每次输出电源的时间；GPRS模块A5型号是USR-G780 V2；继电器K2、K3是DC12V继电器。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。

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 (5)

1.一种智能土壤数据检测装置，包括土壤数据检测仪本体、移动车体、蓄电池、充电插座、电源开关、GPRS模块；其特征在于还具有行驶控制电路、时控电路、动作机构；所述移动车体包括车厢及多套电驱车轮，多套电驱车轮分别安装在车厢的下端四周，土壤数据检测仪本体的检测插针组位于车厢外；所述动作机构包括电动直线滑台、电动伸缩杆、连接杆，电动直线滑台安装在车厢的上端，连接杆一侧端安装在电动直线滑台的滑动块上，电动伸缩杆安装在连接杆另一侧端；所述行驶控制电路包括光电开关和触发子电路，光电开关安装在车厢内；所述土壤数据检测仪本体、蓄电池、充电插座、电源开关、GPRS模块、时控电路、土壤数据检测仪本体、触发子电路安装在车厢内；所述时控电路的电源输出端和多套电驱车轮、电动伸缩杆的电源输入端分别电性连接；所述触发子电路的信号端电性串联在时控电路信号输出端和多套电驱车轮的信号输入端之间。

2.根据权利要求1所述的一种智能土壤数据检测装置，其特征在于，土壤数据检测仪本体具有RS485数据端口。

3.根据权利要求1所述的一种智能土壤数据检测装置，其特征在于，行驶控制电路的触发子电路包括电性连接的两只继电器，并和光电开关之间电性连接，两套光电开关前的探测头分别位于车厢前侧端及后侧端外，两套光电开关电源输入两端分别连接，两套光电开关的正极电源输出端及负极电源输入端和两只继电器电源输入两端分别连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能土壤数据检测装置，其特征在于，时控电路包括四套微电脑时控开关，四套微电脑时控开关电源输入两端电性连接；时控电路还可以采用单片机模块及PLC、工控机中的一种代替。

5.根据权利要求1所述的一种智能土壤数据检测装置，其特征在于，动作机构的电动伸缩杆是往复式电动推杆。

Images