一种土壤监测点位布设监测方法以及自动取样装置与流程

1.本发明涉及土壤监测技术领域，具体涉及一种土壤监测点位布设监测方法以及自动取样装置。


背景技术：

2.随着工业化与城市快速发展，耕地、林地等影响环境质量的土地面积锐减，尤其是耕地，我国的人均耕地面积不及世界平均的1/2，如何守住我国18亿亩耕地红线令人担忧；同时工业活动与环境污染加剧，导致耕地土壤质量锐降，影响农产品质量与威胁人体健康。
3.现有一般通过布设土壤监测点位进行长期监测，并对监测点位处的土壤进行取样和检测以确定监测点位处的土壤实际环境，现有点位一般布设在一个点上，不能得到在土壤不同位置的指标变化，且现有在对监测点位处土壤取样时一般是通过沿垂直于地面的方向向下钻取土壤以获得相应此位置处相应深度的土壤样品。
4.但通过此方式获取样品时，由于土壤表面环境的不同，尤其是在存在杂草或者碎石等其他杂质时，在垂直于地面的方向直接截取土壤样品，会导致杂草或者其它杂质混入土壤样品内部，从而对土壤样品成分的复杂度产生影响，并导致土壤成分发生变化，增加对土壤监测的难度，以及造成土壤监测准确度的下降。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种土壤监测点位布设监测方法以及自动取样装置，解决了现有的土壤监测点位部分单一，以及在对监测点位处土壤进行取样时土壤表面存在杂草和碎石等其它杂质导致在垂直取样时使得土壤成分变化而复杂造成土壤监测准备度下降而使得难度增加的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
7.一种土壤监测点位布设监测方法，s100，确定待监测的区位，将区位网格化处理并在网格区域内布设数量不等的土壤监测点位；
8.s200，在区位网格化后的每个网格区域内对不同土壤监测点位进行取样，在取样时先通过旋转的方式在土壤监测点位处向土壤内部钻进一段距离，并通过旋转扫除的方式清除土壤监测点位表面杂草和碎石，且在旋转扫除的过程中逐渐扩大扫除的半径，在扫除完成之后再向土壤内部钻进取样；
9.s300，对取样的土壤进行检测，并将检测的信息通过通讯模块实时反馈汇总。
10.作为本发明的一种优选方案，在步骤s200中，扫除半径扩大的方式为绕水平直线向地面旋转用于扫除杂草和碎石的装置。
11.为解决上述技术问题，本发明还进一步提供下述技术方案：
12.一种土壤监测点位布设监测方法的自动取样装置，包括移动装置，所述移动装置上设置有配重机架，所述配重机架的内部设置有旋转装置，所述旋转装置上设置有沿垂直于水平面的方向运动的升降装置，所述升降装置的端部设置有通过旋转清除土壤表面杂草
碎石的渐扩扫除装置，所述渐扩扫除装置的内部设置有沿垂直于水平面的方向运动的升降取样机构；
13.其中，所述渐扩扫除装置在所述升降取样机构的端部与地面接触时通过所述旋转装置驱动旋转，并在旋转的过程中通过旋转清扫的部分靠近地面逐步扩大扫除半径，且所述升降取样机构与地面接触的端部为圆锥状，并通过所述旋转装置驱动旋转钻入地面内部取样。
14.作为本发明的一种优选方案，所述渐扩扫除装置包括垂直设置在所述升降装置端部的连接柱，所述连接柱上设置有沿所述连接柱轴向运动的直线运动组件，所述直线运动组件上设置有与所述连接柱滑动套接的连接环，所述连接环上绕中心均匀转动连接有多个连杆，所述连接柱的端部周侧绕所述连接柱的轴线均匀转动连接有多个与对应所述连杆转动连接的刮板，且所述刮板沿所述连接柱的径向转动。
15.作为本发明的一种优选方案，所述连杆的两侧均设置有支板，且每个所述支板均与所述连接环表面转动连接。
16.作为本发明的一种优选方案，所述连杆上和对应所述刮板的端部共同连接有弹簧，且所述弹簧在所述刮板运动或者静止时均处于被拉伸状态。
17.作为本发明的一种优选方案，所述刮板包括与所述连接柱转动连接的条形板，所述条形板的一侧设置有弧形槽；
18.其中，所述弧形槽沿与所述条形板转动连接在所述连接柱上的一端至另一端的方向上的半径尺寸线性增大，且所述弧形槽与所述条形板上背离所述连杆的一侧边缘处相连并沿所述弧形槽内壁的弧形轨迹向外延伸。
19.作为本发明的一种优选方案，所述升降取样机构包括沿所述连接柱的轴向设置在所述连接柱端部的直线槽，所述直线槽的内底部设置有沿所述连接柱的轴向运动的第一伸缩组件，所述第一伸缩组件的端部垂直设置有安装柱，所述安装柱的周侧设置有取样组件，所述安装柱的端部设置有锥形钻头；
20.其中，所述取样组件通过在所述锥形钻头钻出的孔洞中沿水平方向运动截取孔洞内壁上的土壤，且所述锥形钻头在所述第一伸缩组件处于最小长度时与所述连接柱的端部相抵并封闭所述直线槽。
21.作为本发明的一种优选方案，所述第一伸缩组件的端部设置有沿平行于水平向的方向运动的双向运动组件，所述安装柱包括两个对称设置在所述双向运动组件上的半圆柱；
22.其中，所述双向运动组件的运动方向垂直于两个所述半圆柱相对的侧壁，且所述圆锥钻头沿两个所述半圆柱的对称中心均分成两个并分别设置在两个所述半圆柱的端部。
23.作为本发明的一种优选方案，所述取样组件包括沿所述连接柱的径向垂直设置在所述安装柱外壁上的连接套，所述连接套的内底部垂直设置有沿所述连接套的中心线运动的第二伸缩组件，所述第二伸缩组件的端部固定连接弧形托板，所述弧形托板的端部倾斜设置有弹性勾板；
24.其中，所述弹性勾板的倾斜方向朝向所述安装柱，且所述弹性勾板和所述弧形托板的连接处为刃状。
25.本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
26.本发明将区位网格化增加布设的点位，并通过旋转装置驱动渐扩扫除装置旋转扫除土壤表面的杂草和碎石等杂质，并通过向下转动渐扩扫除装置上旋转清扫的部分增大与地面之间的接触面积而增大旋转清扫半径，清除半径逐步增大减小了旋转扫除的阻碍力的大小，并避免了杂草等杂质与土壤混合造成土壤成分变化而复杂化导致检测难度增大影响检测准确度的问题，配重机架保证了取样过程的稳定性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
28.图1为本发明实施例提供一种土壤监测点位布设监测方法的流程示意图；
29.图2为本发明实施例提供一种土壤监测点位布设监测方法的自动取样装置的侧面剖视结构示意图；
30.图3为本发明实施例提供图2中所示a部分的结构放大示意图；
31.图4为本发明实施例提供图2中所示b部分的结构放大示意图；
32.图5为本发明实施例提供刮板的结构示意图；
33.图6为本发明实施例提供弧形托板的结构示意图。
34.图中的标号分别表示如下：
35.1-移动装置；2-配重机架；3-旋转装置；4-升降装置；5-渐扩扫除装置；6-升降取样机构；
36.501-连接柱；502-直线运动组件；503-连接环；504-连杆；505-刮板；506-支板；507-弹簧；508-条形板；509-弧形槽；
37.601-直线槽；602-第一伸缩组件；603-安装柱；604-取样组件；605-锥形钻头；606-双向运动组件；607-半圆柱；608-连接套；609-第二伸缩组件；610-弧形托板；611-弹性勾板。
具体实施方式
38.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。
39.实施例1：
40.如图1所示，本发明提供了一种土壤监测点位布设监测方法，
41.包括步骤：
42.s100，确定待监测的区位，将区位网格化处理并在网格区域内布设数量不等的土壤监测点位；
43.s200，在区位网格化后的每个网格区域内对不同土壤监测点位进行取样，在取样时先通过旋转的方式在土壤监测点位处向土壤内部钻进一段距离，并通过旋转扫除的方式
清除土壤监测点位表面杂草和碎石，且在旋转扫除的过程中逐渐扩大扫除的半径，在扫除完成之后再向土壤内部钻进取样；
44.s300，对取样的土壤进行检测，并将检测的信息通过通讯模块实时反馈汇总。
45.在步骤s200中，扫除半径扩大的方式为绕水平直线向地面旋转用于扫除杂草和碎石的装置。
46.实施例2：
47.如图2至图6所示，本发明还提供了一种土壤监测点位布设监测方法的自动取样装置，包括移动装置1，移动装置1上设置有配重机架2，配重机架2的内部设置有旋转装置3，旋转装置3上设置有沿垂直于水平面的方向运动的升降装置4，升降装置4的端部设置有通过旋转清除土壤表面杂草碎石的渐扩扫除装置5，渐扩扫除装置5的内部设置有沿垂直于水平面的方向运动的升降取样机构6；
48.其中，渐扩扫除装置5在升降取样机构6的端部与地面接触时通过旋转装置3驱动旋转，并在旋转的过程中通过旋转清扫的部分靠近地面逐步扩大扫除半径，且升降取样机构6与地面接触的端部为圆锥状，并通过旋转装置4驱动旋转钻入地面内部取样。
49.本发明在使用时，移动装置1用于在地面移动调整位置以自动运动至土壤监测点位处，配重机架2的设置用于提高装置的自重，从而提高稳定性，其次在配重机架2上配置有电源以供装置运行。
50.在工作时，升降装置4驱动渐扩扫除装置5和升降取样机构6向下运动至升降取样机构6与地面土壤接触，然后旋转装置3驱动升降装置4转动并带动渐扩扫除装置5和升降取样机构6同步转动，从而使得升降取样机构6通过圆锥状的端部向土壤内部旋进一段距离以使得渐扩扫除装置5与土壤接触，此时升降装置4停止动作，同时通过升降取样机构6与地面之间的旋转钻进以清除土壤表面与升降取样机构6接触的面积的杂草和碎石等杂质。
51.旋转装置3继续驱动渐扩扫除装置5旋转以对升降取样机构6周侧土壤表面的杂草和碎石等杂质进行扫除，并通过离心力的作用甩出至远处，在旋转扫除的过程中渐扩扫除装置5上用于旋转扫除的部分向着地面的方向旋转以增大与地面之间的接触面积，从而扩大了渐扩扫除装置5的旋转扫除的半径，提高了对于杂草等杂质的清除效果。
52.同时，由于渐扩扫除装置5的旋转扫除半径逐渐增大，使得土壤对于渐扩扫除装置5的阻碍作用下逐步增大，减小了渐扩扫除装置5工作的阻力，提高了使用的实用性。
53.渐扩扫除装置5包括垂直设置在升降装置4端部的连接柱501，连接柱501上设置有沿连接柱501轴向运动的直线运动组件502，直线运动组件502上设置有与连接柱501滑动套接的连接环503，连接环503上绕中心均匀转动连接有多个连杆504，连接柱501的端部周侧绕连接柱501的轴线均匀转动连接有多个与对应连杆504转动连接的刮板505，且刮板505沿连接柱501的径向转动。
54.渐扩扫除装置5在使用时，刮板505初始位置偏向升降装置4，且与连接柱501之间所成夹角为锐角。
55.通过直线运动组件502沿连接柱501的轴向驱动连接环503沿连接柱501的轴向运动，连接环503驱动多个连杆504带动多个刮板505同步转动，并向远离连接柱501的方向转动逐渐靠近地面土壤。
56.刮板505在转动的过程中，刮板505与连接柱501的连接处首先与地面土壤接触，然
后刮板505沿长度方向上逐渐远离连接柱501的部分依次与地面接触，从而使得刮板505与地面土壤之间的接触位置增减增大，继而增大了刮板505的旋转扫除的半径，提高了对于土壤表面杂草和碎石等杂质的清除效果，避免了监测点位处的杂草和碎石等杂质与土壤混合导致土壤成分变化而复杂化，从而造成检测难度增大的问题，提高了土壤监测的准确度。
57.连杆504的两侧均设置有支板506，且每个支板506均与连接环503表面转动连接。
58.由于刮板505做周向运动，连杆504用于固定刮板505的位置，通过设置在连杆504的两侧的支板506，提高了连杆504沿周向的支撑强度，继而提高了刮板505旋转扫除时的稳定性。
59.连杆504上和对应刮板505的端部共同连接有弹簧507，且弹簧507在刮板505运动或者静止时均处于被拉伸状态。
60.通过设置的弹簧507始终处于拉伸状态，避免了刮板505在通过连杆504驱动复位时产生锁死的问题，保证刮板505的正常转动。
61.刮板505包括与连接柱501转动连接的条形板508，条形板508的一侧设置有弧形槽509；
62.其中，弧形槽509沿与条形板508转动连接在连接柱501上的一端至另一端的方向上的半径尺寸线性增大，且弧形槽509与条形板508上背离连杆504的一侧边缘处相连并沿弧形槽509内壁的弧形轨迹向外延伸。
63.刮板505在使用时，弧形槽509一侧延伸至条形板508外的部分与土壤接触刮除土壤上的杂草和碎石等杂质，且刮除的杂质通过弧形槽509的内弧面并在离心力的作用下运动至远离连接柱501的位置，提高了清除的效果。
64.弧形槽509与条形板508转动连接在连接柱501上的一端至另一端的方向上的半径尺寸线性增大，使得清除的杂草等杂质在离心力的作用下能够有效沿弧形槽509运动至远处，提高了清除的效果。
65.弧形槽509设置在条形板508上与连杆504连接的一侧的相邻侧壁上，并延伸至条形板508底部与侧壁的连接处同时沿弧形轨迹延伸，使得弧形槽509的边缘处向下延伸形成高度小于条形板508底部的高度且呈刃状的延伸边，通过弧形槽509的边缘处的刃状更易对土壤表面进行刮除清扫，提高了清扫的效果。
66.升降取样机构6包括沿连接柱501的轴向设置在连接柱501端部的直线槽601，直线槽601的内底部设置有沿连接柱501的轴向运动的第一伸缩组件602，第一伸缩组件602的端部垂直设置有安装柱603，安装柱603的周侧设置有取样组件604，安装柱603的端部设置有锥形钻头605；
67.其中，取样组件604通过在锥形钻头605钻出的孔洞中沿水平方向运动截取孔洞内壁上的土壤，且锥形钻头605在第一伸缩组件602处于最小长度时与连接柱501的端部相抵并封闭直线槽601。
68.升降取样机构6在使用时，旋转装置3驱动升降装置4带动连接柱501旋转，从而带动第一伸缩组件602和安装柱603同步转动，锥形钻头605在安装柱603的带动下旋转并通过第一伸缩组件602的驱动向土壤内部钻进，从而使得取样组件604进入由锥形钻头605钻出的孔洞中进行取样。
69.直线槽601的设置用于容纳安装柱603和取样组件604以及第一伸缩组件602，在锥
形钻头605位于初始位置时第一伸缩组件602的长度最短，且锥形钻头605封闭直线槽601，避免杂质进入直线槽601内部。
70.第一伸缩组件602的端部设置有沿平行于水平向的方向运动的双向运动组件606，安装柱603包括两个对称设置在双向运动组件606上的半圆柱607；
71.其中，双向运动组件606的运动方向垂直于两个半圆柱607相对的侧壁，且圆锥钻头605沿两个半圆柱607的对称中心均分成两个并分别设置在两个半圆柱607的端部。
72.通过双向运动组件606沿水平方向调整两个半圆柱607之间的间距，从而使得在两个半圆柱607之间相抵形成完成的圆柱即安装柱603时，圆锥钻头605碰触到土壤内部的碎石难以前进时，通过双向运动组件606驱动两个半圆柱607相背运动增大间距，从而使得锥形钻头605均分成两个以避免碎石，同时在旋转装置3和第一伸缩组件602的驱动下继续钻孔至预设深度进行取样，避免了需要重新调整取样位置导致取样效率降低的问题。
73.取样组件604包括沿连接柱501的径向垂直设置在安装柱603外壁上的连接套608，连接套608的内底部垂直设置有沿连接套608的中心线运动的第二伸缩组件609，第二伸缩组件609的端部固定连接弧形托板610，弧形托板610的端部倾斜设置有弹性勾板611；
74.其中，弹性勾板611的倾斜方向朝向安装柱603，且弹性勾板611和弧形托板610的连接处为刃状。
75.取样组件604在使用时，当锥形钻头604在完成钻孔动作之后，第二伸缩组件609驱动弧形托板610沿连接套608的轴向运动并插设至孔洞的侧壁内，弹性勾板611在插设的压力作用下发生弹性形变而向弧形托板610的方向弯曲。
76.当弧形托板610和弹性勾板611完全插设至孔洞内侧壁中时，第二伸缩组件609反向运动，使得弹性刮板611刮除内侧壁上的土壤掉落至弧形托板610上的内弧面上储存，保证了取样的有效性。
77.连接套608的设置限制了取样的土壤的掉落。
78.弹性勾板611的倾斜设置避免了孔洞上方杂质的掉落并保证了对孔洞内侧壁土壤进行有效取样。
79.弧形托板610和弹性勾板611连接处为刃状更便于插设至孔洞的内侧壁内进行取样。
80.以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。