一种适用于绿色食品产地土壤的智能化采样装置以及土壤采样系统、方法与流程

1.本发明属于土壤采样技术领域，特别涉及一种适用于绿色食品产地土壤的智能化采样装置以及土壤采样系统、方法。


背景技术：

2.开发绿色食品对于保护生态环境,提高农产品质量,促进食品工业发展,增进人民身体健康,增加农产品出口创汇,都具有现实意义和深远影响."随着事业的不断发展,全社会又进一步提高和深化了对发展这项事业重要意义的认识。发展绿色食品事业是利国利民的大事，在中国绿色食品发展中心的大力推行下，绿色食品事业在中国已经发展31年，中国农业大学张福锁院士团队已经用科学的数据和丰富的实例印证了绿色食品发展30年所产生的重大效益。
3.但是在发展过程中，也凸显了一些问题，例如各定点检测机构抽样过程中规范性问题，将直接影响到绿色食品事业长期健康发展。现有技术中缺陷，如土壤采样布点的经验性、采样过程中关键控制点的不可控性、以及土壤采样的难操作性等缺陷。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供了一种适用于绿色食品产地土壤的智能化采样装置，包括智能屏、操作杆、采样器及用于分类收纳所述智能屏、操作杆、采样器的设备箱；
5.所述智能屏通过连接组件可拆卸安装在所述操作杆的上端顶部，所述采样器通过对接组件可拆卸的安装在所述操作杆的下端，所述操作杆中设有驱动机构；
6.所述采样器包括样品器和螺旋刀片采样头，所述螺旋刀片采样头位于所述样品器的内部，并在所述操作杆的带动下在样品器的内部可上下直线移动，所述样品器的中轴线与螺旋刀片采样头的中轴线相对应，所述螺旋刀片采样头的上端与所述驱动机构相连接；
7.所述样品器包括上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体均设置为圆台形结构，所述上壳体和下壳体的底面边缘处固定连接在一起，且上壳体的中轴线与下壳体的中轴线设置在同一直线上；
8.所述操作杆连接在所述上壳体的顶面中心处，所述下壳体的顶面中心处开设有出样口，所述螺旋刀片采样头在出样口中可进行上下移动；
9.所述设备箱包括箱体和箱盖，所述箱体的内部安装有高回弹海绵，所述高回弹海绵上设有与所述智能屏、操作杆及采样器相匹配的放置槽。
10.优选的，所述操作杆包括上套管、内套管及下套管，所述内套管的上端通过定位组件连接在所述上套管的内部，所述内套管的下端通过阻尼组件连接在所述下套管的内部；
11.所述智能屏连接在所述上套管的上端，所述下套管的下端连接在所述上壳体的顶面，所述驱动机构位于所述内套管的内部。
12.优选的，所述定位组件包括定位块和定位孔，所述定位孔沿轴线等距排列在所述
内套管的表面，所述定位块连接在所述上套管的下端表面；
13.所述上套管表面开设有开口，所述开口的内部连接有横轴，所述横轴的外部套接有压块，所述定位块固定在所述压块的一端，所述压块的另一端安装有弹片，所述弹片连接在所述开口的内部。
14.优选的，所述阻尼组件包括阻尼块和阻尼弹簧，所述阻尼块固定连接在所述内套管的外部，所述阻尼弹簧套接于所述内套管的外部；
15.所述下套管的内侧下端固定有弹簧挡板，所述阻尼弹簧的两端均通过弹簧安装夹连接在所述阻尼块的底部和所述弹簧挡板的顶部。
16.优选的，所述弹簧安装夹包括固定座和夹体，所述夹体固定在所述固定座上，所述夹体包括左夹片和右夹片，所述左夹片和右夹片呈对向倾斜结构设置。
17.优选的，所述对接组件包括螺纹连接孔和螺纹连接部，所述螺纹连接孔开设于所述上壳体的顶面中心处，且螺纹连接孔设置为台阶式结构；
18.所述螺纹连接部设置在下套管的下端外部，所述下套管通过螺纹连接部螺纹连接在所述螺纹连接孔中。
19.优选的，所述驱动机构包括驱动电机、驱动轴及供电电池，所述供电电池、驱动电机及驱动轴从上到下连接在所述内套管的内部；
20.所述驱动轴通过轴承转动安装于所述内套管的内部，所述驱动轴的上端通过联轴器连接在所述驱动电机的输出轴端部，所述螺旋刀片采样头的中轴通过夹头连接在所述驱动轴的下端；
21.所述驱动电机与所述供电电池电性连接，且两者之间安装有用于控制驱动电机工作的正反转开关。
22.优选的，所述连接组件包括扶手框架和连接件，所述连接件位于所述扶手框架的底部；
23.所述连接件包括连接块和连接槽，所述连接槽开设于所述上套管上端表面，所述上套管的上端粘接有弹性圈。
24.优选的，一种适用于绿色食品产地土壤的土壤采样系统，包括定位模块和采样信息记录模块；所述定位模块用于获取取样点信息、所述采样信息记录模块用于记录采样点、时间点信息。
25.优选的，一种适用于绿色食品产地土壤的智能化采样方法，包括如下方法：
26.通过智能屏进行显示采样点信息：由定位模块用于获取取样点信息、采样信息记录模块用于记录采样点、时间点信息；
27.采样员根据智能屏提示，开启螺旋刀片采样头开始工作，下压螺旋刀片采样头，其边破土边将土壤输入样品器进行混合均质；
28.待样品采集完成后，另一名采样员手持样品袋，在出样口接到目标土样；
29.完成整个自动采样操作。
30.本发明的有益效果是：
31.1、本发明主要由智能屏、操作杆、采样器等部件构成，可以保证土壤样品采集的精确性和可靠性，并且设备操作简单，可适用范围广，采样员通过智能屏输入采集土壤的相关参数，智能屏就可以显示出具体采样点位的信息，采样员按照指示，手持设备到达指定点
位，就可以进行采样操作，方便了取样工作；
32.2、采样员到达制定点位，手持本设备，在智能屏上点击采样按钮，本设备就根据输入的采样深部，进行自动采样，并在采样器里进行样品均质混合，土壤样品在采样器里混合完成后，智能屏上会显示装样，这时，另一名采样员手持样品袋，在出样口处，均质好的土样就可以进入样品袋，从而完成采样工作；
33.3、本发明中通过设置设备箱，用于放置智能屏、操作杆、采样器等部件，由于很多采样任务都是在郊外田地，需要长距离驾车，本设备配备的设备箱，携带方便，也保证了设备的安全和稳定性。
34.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
35.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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
36.图1示出了本发明智能化采样装置的轴侧结构示意图；
37.图2示出了本发明智能化采样装置的分解结构示意图；
38.图3示出了本发明智能化采样装置的剖面结构示意图；
39.图4示出了本发明采样器的结构示意图；
40.图5示出了本发明操作杆的结构示意图；
41.图6示出了本发明图5中a区的放大结构示意图；
42.图7示出了本发明内套管的结构示意图；
43.图8示出了本发明弹簧安装夹的结构示意图；
44.图9示出了本发明上套管的结构示意图；
45.图10示出了本发明内套管的剖面结构示意图；
46.图11示出了本发明上套管和扶手框架的分解结构示意图；
47.图12示出了本发明图11中b区的放大结构示意图；
48.图13示出了本发明设备箱的结构示意图；
49.图14示出了本发明土壤采样系统的结构示意图。
50.图中：
51.1、智能屏；2、操作杆；201、上套管；202、内套管；203、下套管；204、定位块；205、定位孔；206、开口；207、横轴；208、压块；209、弹片；210、阻尼块；211、阻尼弹簧；212、弹簧挡板；213、弹簧安装夹；214、固定座；215、夹体；216、左夹片；217、右夹片；3、采样器；301、样品器；302、螺旋刀片采样头；303、上壳体；304、下壳体；305、出样口；4、设备箱；401、箱体；402、箱盖；403、高回弹海绵；404、放置槽；5、连接组件；501、扶手框架；502、连接件；503、连接块；504、连接槽；505、弹性圈；6、对接组件；601、螺纹连接孔；602、螺纹连接部；7、驱动机构；701、驱动电机；702、驱动轴；703、供电电池；704、正反转开关；8、定位模块；9、采样信息记录
模块。
具体实施方式
52.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。
53.本发明实施例中提供了一种适用于绿色食品产地土壤的智能化采样装置，示例性的，如图1-3和图13所示的，其包括智能屏1、操作杆2、采样器3及用于分类收纳所述智能屏1、操作杆2、采样器3的设备箱4。其中，智能屏1用于输入采样信息、展示取样信息等，操作杆2用于配合采样器3进行取样工作，设备箱4可以进行收纳智能屏1、操作杆2、采样器3，对齐进行保护。
54.所述智能屏1通过连接组件5可拆卸安装在所述操作杆2的上端顶部，方便了智能屏1和操作杆2之间的拆装，所述采样器3通过对接组件6可拆卸的安装在所述操作杆2的下端，方便了采样器3和操作杆2之间的拆装，所述操作杆2中设有驱动机构7，对驱动机构7进行隐藏，节省了空间。
55.如图3和图4所示的，所述采样器3包括样品器301和螺旋刀片采样头302。所述螺旋刀片采样头302位于所述样品器301的内部，且可以取出，并在所述操作杆2的带动下在样品器301的内部可上下直线移动，所述样品器301的中轴线与螺旋刀片采样头302的中轴线相对应，所述螺旋刀片采样头302的上端与所述驱动机构7相连接。
56.另外，螺旋刀片采样头302由中轴和螺旋叶片构成，螺旋叶片固定在中轴的外部，在驱动机构7的带动下可以转动，进而钻入到土壤中，将土壤送入到样品器301中进行取样、混合工作，保持螺旋刀片采样头302的上下移动的直线性，避免其触碰到样品器301造成设备的损坏。
57.另外，所述样品器301包括上壳体303和下壳体304，所述上壳体303和下壳体304均设置为圆台形结构。圆台形上壳体303和下壳体304对接在一起，使得其内部空间扩大，利于取样的存储和混合，同时，方便了样品的排出。所述上壳体303和下壳体304的底面边缘处固定连接在一起，且上壳体303的中轴线与下壳体304的中轴线设置在同一直线上。利于保证上壳体303和下壳体304之间的稳定对接，将连接缝设置为密封结构，避免样品泄漏。
58.所述操作杆2连接在所述上壳体303的顶面中心处，可以保证驱动机构7与螺旋刀片采样头302的精准对接。所述下壳体304的顶面中心处开设有出样口305，所述螺旋刀片采样头302在出样口305中可进行上下移动，便于螺旋刀片采样头302钻入到土壤中。驱动机构7可以带动螺旋刀片采样头302进行正反转，可以将样品输入、排出出样口305。
59.如图2所示，所述操作杆2包括上套管201、内套管202及下套管203。所述内套管202的上端通过定位组件连接在所述上套管201的内部。上套管201和内套管202之间通过定位组件进行限制位置，从而便于进行调整整体的高度，以根据采样员的自身高度，调整本采样设备的高度，从而提高设备使用过程中的舒适型。所述内套管202的下端通过阻尼组件连接在所述下套管203的内部，使得上套管201、内套管202可以进行上下移动，并在阻尼组件的作用下可复位，从而便于螺旋刀片采样头302的下压和上移。
60.具体的，所述智能屏1连接在所述上套管201的上端。所述下套管203的下端连接在所述上壳体303的顶面。所述驱动机构7位于所述内套管202的内部。
61.如图5所示，所述定位组件包括定位块204和定位孔205，所述定位孔205沿轴线等距排列在所述内套管202的表面，所述定位块204连接在所述上套管201的下端表面。其中，定位块204以上套管201的中心点对称设置两组，定位孔205设置多组，定位块204活动插接在定位孔205中，便于进行调整上套管201的高度，并进行定位，方便了对设备高度的调整。
62.如图6和图9所示，所述上套管201表面开设有开口206，所述开口206的内部连接有横轴207，所述横轴207的外部套接有压块208，所述定位块204固定在所述压块208的一端，所述压块208的另一端安装有弹片209，所述弹片209连接在所述开口206的内部。
63.其中，开口206设置为台阶状结构，为弹片209和压块208提供安装空间，常态下，弹片209可以挤压压块208的一端翘起，使得定位块204卡在定位孔205中，进而限制住内套管202的高度位置。向下按压压块208的时候，弹片209可压缩，从而带动定位块204脱离定位孔205。
64.如图7所示，所述阻尼组件包括阻尼块210和阻尼弹簧211，所述阻尼块210固定连接在所述内套管202的外部，所述阻尼弹簧211套接于所述内套管202的外部。所述下套管203的内侧下端固定有弹簧挡板212，所述阻尼弹簧211的两端均通过弹簧安装夹213连接在所述阻尼块210的底部和所述弹簧挡板212的顶部。
65.受到弹簧挡板212和阻尼块210的限位，可以限制住阻尼弹簧211的位置，在下压螺旋刀片采样头302进行取样的时候，阻尼块210在下套管203中移动，进而压缩阻尼弹簧211，使得螺旋刀片采样头302可以漏出出样口305钻入到土壤中，进而进行取样工作。在取样之后，阻尼弹簧211复位可以带动螺旋刀片采样头302进行复位。
66.如图8所示，所述弹簧安装夹213包括固定座214和夹体215，所述夹体215固定在所述固定座214上。所述夹体215包括左夹片216和右夹片217，所述左夹片216和右夹片217呈对向倾斜结构设置。左夹片216和右夹片217之间形成夹持阻尼弹簧211的空间，在安装阻尼弹簧211的时候，将其压入到左夹片216和右夹片217之间，方便了对阻尼弹簧211的安装。
67.如图3-5所示，所述对接组件6包括螺纹连接孔601和螺纹连接部602，所述螺纹连接孔601开设于所述上壳体303的顶面中心处，且螺纹连接孔601设置为台阶式结构，利于对下套管203的位置进行限制，可以提高连接的紧密性。所述螺纹连接部602设置在下套管203的下端外部，所述下套管203通过螺纹连接部602螺纹连接在所述螺纹连接孔601中。
68.在连接上壳体303和下套管203的时候，将下套管203通过螺纹连接部602螺纹连接在螺纹连接孔601中，使得下套管203和上壳体303对接在一起，方便了拆装。
69.如图10所示的，所述驱动机构7包括驱动电机701、驱动轴702及供电电池703，所述供电电池703、驱动电机701及驱动轴702从上到下连接在所述内套管202的内部。其中，驱动电机701设置为正反转结构，用于带动驱动轴702进行正、反转。将其影藏在内套管202的内部，利于节省安装空间，同时对其进行保护。
70.所述驱动轴702通过轴承转动安装于所述内套管202的内部，所述驱动轴702的上端通过联轴器连接在所述驱动电机701的输出轴端部，所述螺旋刀片采样头302的中轴通过夹头连接在所述驱动轴702的下端。方便了对驱动轴702和螺旋刀片采样头302之间的对接。
71.所述驱动电机701与所述供电电池703电性连接，且两者之间安装有用于控制驱动
电机701工作的正反转开关704。正反转开关704用于控制驱动电机701的转动方向，从而便于进行取样和排出样品，其安装在扶手框架501上。另外，正反转开关704和驱动电机701之间采用接头式连接，方便拆装。
72.如图11和图12所示的，所述连接组件5包括扶手框架501和连接件502，所述连接件502位于所述扶手框架501的底部。智能屏1安装在扶手框架501的顶部，连接件502便于上套管201和扶手框架501之间的拆装。
73.所述连接件502包括连接块503和连接槽504，所述连接槽504开设于所述上套管201上端表面，所述上套管201的上端粘接有弹性圈505。进一步的，连接块503和连接槽504均设置为l型结构，连接块503固定在扶手框架501的底部。在连接时，将连接块503插入到连接槽504中，然后转动扶手框架501，即可对连接块503和连接槽504对接在一起。弹性圈505具有一定的弹性，可以提高扶手框架501和上套管201之间连接的紧密性。
74.如图13所示，所述设备箱4包括箱体401和箱盖402，两者之间通过铰链连接，并配备有锁扣。所述箱体401的内部安装有高回弹海绵403，所述高回弹海绵403上设有与所述智能屏1、操作杆2及采样器3相匹配的放置槽404。高回弹海绵403具有弹性，利于对智能屏1、操作杆2及采样器3进行保护。由于很多采样任务都是在郊外田地，需要长距离驾车，本设备配备的设备箱4，携带方便，也保证了设备的安全和稳定性。
75.在本实施例中还提出一种适用于绿色食品产地土壤的土壤采样系统，包括智能屏1、定位模块8、采样信息记录模块9、控制器模块。所述定位模块8用于获取取样点信息、所述采样信息记录模块9用于记录采样点、时间点信息。智能屏操作系统，是本系统的核心部件，采样员可以通过智能屏输入采集土壤的相关参数(如地块面积，经纬度范围，布设点位个数等)，智能屏操作系统就可以显示出具体采样点位的信息，采样员按照指示，手持设备到达指定点位，就可以进行采样操作。
76.在本实施例中还提出一种适用于绿色食品产地土壤的智能化采样方法：
77.(1)在采样员持本设备进行取样时，智能屏1可以进行显示采样点信息；
78.(2)由定位模块8用于获取取样点信息、采样信息记录模块9用于记录采样点、时间点信息；
79.(3)智能屏1会显示“开始采样”提示，采样员根据提示，按下开始采样操作按钮，螺旋刀片采样器就开始工作了；
80.(4)根据采样要求输入的采样深度，螺旋刀片采样器就开始工作，边破土边将土壤吸入样品器进行混合均质，从而完成自动采样操作；
81.(5)待样品采集完成后，智能屏操作系统上显示采样完成；
82.(6)智能屏会显示“装样”，这时，另一名采样员手持样品袋，在出样口接到目标土样；
83.(7)从而完成整个自动采样操作。
84.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。