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一种 农作物 轮作 土壤肥力 监控系统

阅读：108发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种农作物轮作土壤肥力监控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种农作物轮作土壤肥力监控系统，用于实现对农作物轮作种植方式下土壤肥力的实时监控。它包括:轨道；行走架，行走架滑动设置在轨道上，在行走架上设有驱使行走架移动的驱动机构；照相机，照相机设置在行走架顶部；取样单元，取样单元活动设置在田地上，通过取样单元对土壤进行取样；太阳能电板，太阳能电板设置在行走架顶部；标杆，若干标杆共线设置并分布在田地内，在标杆上设有金属，在标杆外壁设有刻度线；在行走架上还设有定时器、PLC 控制器、金属传感器，定时器与PLC控制器信号连接，PLC控制器与照相机、驱动机构、金属传感器均信号连接，照相机通过4G与监控室无线通讯。本系统可实现对土壤肥力的监控。，下面是一种农作物轮作土壤肥力监控系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，它包括：
轨道，所述轨道固定在田地内；
行走架，行走架滑动设置在轨道上，并在行走架上设有驱使行走架沿轨道移动的驱动机构；
照相机，照相机设置在行走架的顶部；
取样单元，取样单元活动设置在田地上，通过取样单元对作物旁的土壤进行取样；
太阳能电板，太阳能电板设置在行走架顶部，在行走架上设有与太阳能电板电连接的蓄电池；
标杆，若干标杆共线设置并分布在田地内，在标杆上设有金属，在标杆外壁设有刻度线；
在行走架上还设有定时器、PLC控制器、金属传感器，定时器与PLC控制器信号连接，PLC控制器与照相机、驱动机构、金属传感器均信号连接，照相机通过4G与监控室无线通讯。
2.根据权利要求1所述的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，所述轨道包括若干共线设置的导轨，导轨的底部设有插入土壤内的插杆，在导轨的前侧面设有连接杆，在导轨的后侧面设有盲孔，相邻的两根导轨之间，第一根导轨上的连接杆伸入第二根导轨上的盲孔中。
3.根据权利要求2所述的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，在导轨顶部设有滑块，在行走架底部设有与滑块滑动连接的滑槽。
4.根据权利要求1所述的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，驱动机构包括固定在行走架上的电机、固定在电机输出端的主动齿轮、与主动齿轮啮合且与行走架转动连接的从动齿轮、与从动齿轮共轴设置的行走轮，行走轮与导轨侧壁啮合。
5.根据权利要求4所述的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，在行走架底部固定有固定轴，在固定轴下端设有侧轮，侧轮与导轨接触。
6.根据权利要求1所述的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，在插杆的外壁上设有侧翼。
7.根据权利要求1所述的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，取样单元包括支撑台、设置在支撑台底部的支腿、设置在支腿底部的滚轮、上下滑动设置在支撑台上的取样管、设置在取样管与支撑台之间的弹簧、铰接安装在支撑台顶部的翘杆、设置在翘杆与支撑台之间的扭簧，在扭簧的作用下翘杆的第一端高于第二端，在翘杆的第一端设有压块，在取样管的上端转动安装有导向轮，翘杆第一端下移时压块与导向轮接触压动取样管下移。
8.根据权利要求1所述的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，在支撑台底部设有固定块，在取样管外壁设有限位板，弹簧设置在限位板与固定块之间。
9.根据权利要求4所述的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，在支撑台顶部设有支耳，翘杆与支耳铰接连接。

说明书全文

一种农作物 轮作 土壤肥力 监控系统

技术领域

[0001] 本发明涉及农作物肥力监测技术领域，具体地说是一种农作物轮作土壤肥力监控系统。

背景技术

[0002] 轮作是用地养地相结合的一种措施，不仅有利于均衡利用土壤养分和防治病、虫、草害，还能有效地改善土壤的理化性状，调节土壤肥力，最终达到增产增收的目的。对于轮作土壤的肥力监控，有利于研究轮作的作物复合方式和种植方式。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种农作物轮作土壤肥力监控系统，用于实现对农作物轮作种植方式下土壤肥力的实时监控。

[0004] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种农作物轮作土壤肥力监控系统，其特征是，它包括：

[0005] 轨道，所述轨道固定在田地内；

[0006] 行走架，行走架滑动设置在轨道上，并在行走架上设有驱使行走架沿轨道移动的驱动机构；

[0007] 照相机，照相机设置在行走架的顶部；

[0008] 取样单元，取样单元活动设置在田地上，通过取样单元对作物旁的土壤进行取样；

[0009] 太阳能电板，太阳能电板设置在行走架顶部，在行走架上设有与太阳能电板电连接的蓄电池；

[0010] 标杆，若干标杆共线设置并分布在田地内，在标杆上设有金属，在标杆外壁设有刻度线；

[0011] 在行走架上还设有定时器、PLC控制器、金属传感器，定时器与PLC控制器信号连接，PLC控制器与照相机、驱动机构、金属传感器均信号连接，照相机通过4G与监控室无线通讯。

[0012] 进一步地，所述轨道包括若干共线设置的导轨，导轨的底部设有插入土壤内的插杆，在导轨的前侧面设有连接杆，在导轨的后侧面设有盲孔，相邻的两根导轨之间，第一根导轨上的连接杆伸入第二根导轨上的盲孔中。

[0013] 进一步地，在导轨顶部设有滑块，在行走架底部设有与滑块滑动连接的滑槽。

[0014] 进一步地，驱动机构包括固定在行走架上的电机、固定在电机输出端的主动齿轮、与主动齿轮啮合且与行走架转动连接的从动齿轮、与从动齿轮共轴设置的行走轮，行走轮与导轨侧壁啮合。

[0015] 进一步地，在行走架底部固定有固定轴，在固定轴下端设有侧轮，侧轮与导轨接触。

[0016] 进一步地，在插杆的外壁上设有侧翼。

[0017] 进一步地，取样单元包括支撑台、设置在支撑台底部的支腿、设置在支腿底部的滚轮、上下滑动设置在支撑台上的取样管、设置在取样管与支撑台之间的弹簧、铰接安装在支撑台顶部的翘杆、设置在翘杆与支撑台之间的扭簧，在扭簧的作用下翘杆的第一端高于第二端，在翘杆的第一端设有压块，在取样管的上端转动安装有导向轮，翘杆第一端下移时压块与导向轮接触压动取样管下移。

[0018] 进一步地，在支撑台底部设有固定块，在取样管外壁设有限位板，弹簧设置在限位板与固定块之间。

[0019] 进一步地，在支撑台顶部设有支耳，翘杆与支耳铰接连接。

[0020] 本发明的有益效果是：本发明提供的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，通过照相机的设置，可以定时对作物进行图像采集，以便于观察作物长势；采集后的图像可以及时传递至监控室，进而便于研究人员观察分析；采集图像时，可以对田地不同位置的作物进行采集，取样范围广；通过对作物长势图像的贯穿，可以了解作物长势，间距得出土壤肥力情况。取样单元的设置，可以便于土壤取样，进而通过检测有益物质成分便于对土壤进行肥力检测。附图说明

[0021] 图1为本发明的工作状态俯视图；

[0022] 图2为导轨与行走架的装配示意图；

[0023] 图3为行走架的侧视示意图；

[0024] 图4为标杆的正视图；

[0025] 图5为取样单元的正视图；

[0026] 图6为取样单元的俯视图；

[0027] 图7为本发明控制部分示意图；

[0028] 图中：1田地，11作物，2导轨，21凹槽，22插杆，23侧翼，24连接杆，25滑块，3行走架，31固定轴，32导向轮，33安装槽，34电机，35主动齿轮，36从动齿轮，37轮轴，38侧轮，39支撑块，4太阳能电板，41支撑杆，5照相机，6标杆，61刻度线，7支撑台，71支腿，72滚轮，73固定块，74取样管，75限位板，76弹簧，77导向轮，78支耳，8翘杆，81压块。

具体实施方式

[0029] 如图1至图7所示，本发明主要包括轨道、行走架3、太阳能电板4、照相机5、标杆6和取样单元，下面结合附图对本发明进行详细描述。

[0030] 如图1所示，本发明使用时安装在田地1内成行的作物11之间，在相邻的两行作物之间设有导轨2，如图2所示，导轨为横截面为矩形的条形结构，在导轨的左侧壁和右侧壁上均设有凹槽21，在左侧的凹槽内设有齿。在导轨的底部固定有插杆22，插杆的作用是插入土壤内实现对导轨的固定。在插杆外壁设置若干侧翼23，以增大插杆与土壤之间的摩擦力，进而使得导轨与土壤之间相对稳定。在导轨的前侧壁上设有盲孔，在导轨的后侧壁上设有连接杆24，相邻的两根导轨之间，其中一根导轨的连接杆伸入另一根导轨的盲孔中。在导轨的顶部固定有滑块25，滑块的上表面为圆柱面。

[0031] 若干导轨共线设置，相邻的两根导轨之间通过连接杆与盲孔的插接配合实现连接，且导轨底部的插杆伸入土壤内，进而实现导轨的布置，若干导轨形成行走架沿直线移动的轨道。

[0032] 在导轨的上方设有行走架3，如图2所示，行走架为块状结构，在行走架的底部设有与滑块滑动配合的滑槽，在行走架的底部固定有固定轴31，在固定轴的下端转动安装有侧轮32，侧轮伸入导轨右侧的凹槽内并与凹槽内壁接触。在行走架内设有安装槽33，在安装槽内固定有电机34，在电机输出端固定有主动齿轮35，在行走架的左端转动安装有轮轴37，在轮轴上端固定有从动齿轮36，该从动齿轮与主动齿轮啮合配合。在轮轴的下端固定有行走轮38，行走轮的一部分伸入凹槽内，在行走轮的圆形外壁上设有齿，行走轮与凹槽内的齿啮合。为实现对轮轴的支撑，在行走架的底部设有支撑块39，该支撑块用于实现对轮轴的支撑。安装时，将滑块置于滑槽内，将侧轮和行走轮均置于凹槽内。当电机工作时，可以驱使行走轮的转动，进而驱动行走架沿导轨的移动。

[0033] 在行走架的上方设有太阳能电板4，在太阳能电板与行走架之间设有支撑杆41，通过支撑杆实现对太阳能电板的安装。在行走架上还固定安装有两个照相机5，通过照相机实现对作物生长状态的拍摄。太阳能电板吸收太阳能将其转化为电能，储存在位于行走架上的蓄电池中，蓄电池与照相机、电机均电连接，为其供能。在作物生长期内，每隔一定的时间(如48小时)，定时器向PLC控制器发送一次信号，PLC控制器向电机发送信号，驱使电机动作一次，驱动行走架沿导轨移动，在行走架移动至标杆6附近时，照相机动作对作物长势进行拍照取像。如图4所示，标杆6为带有刻度线61的金属杆，标杆插入土壤内。在行走架上设有金属传感器，在标杆上设有与金属传感器对应的金属。如图7所示，当金属传感器检测到标杆上的金属时，金属传感器向行走架上的PLC控制器发送信号，PLC控制器向电机发送信号，使得电机停止动作；并向照相机发送信号，照相机对作物进行拍照。由于作物旁边设置标杆，通过拍摄出的照片可以对作物的高度进行测量，并能直观观察出作物的长势。照相机通过4G与远方监控室进行通讯，这样照相机拍摄的图像可以实时传输到控制室，以便于研究人员及时获取作物长势。

[0034] 为实现对土壤的取样，在田地还放置取样单元，如图5、图6所示，取样单元包括支撑台7、设置在支撑台底部的支腿71、设置在支腿底部的滚轮72、固定在支撑台底部的固定块73、与固定块滑动连接的取样管74、固定在取样管下部外壁上的限位板75、设置在限位板与固定块之间的弹簧76、转动安装在取样管顶部的导向轮77、固定在支撑台顶部的支耳78、与支耳铰接连接的翘杆8、固定在翘杆第一端的压块81。使用时，握住翘杆第二端，然后向上抬翘杆，此时压块向下移动，压块与导向轮接触后压动导向轮，以使得取样管下移，取样管下移时可以插入土壤内对作物旁边的土壤进行取样。当需要对田地不同位置(如地边、地中)进行取样时，将取样管内的土壤取出，移动支撑台至再次取样位置，然后重复上述操作即可。取样管插入土壤内的深度越大，土壤取样获得的样品所处的深度层次越多。支耳与翘杆之间设置扭簧，在扭簧的作用下翘杆的第一端高、第二端低。在弹簧的作用下，取样管的下端置于地面之上2-4cm。压块与导向轮接触压动取样管时，可以驱使取样管下移。

[0035] 下面对本发明的监控步骤进行描述:

[0036] (1)每隔一定时间，定时器向PLC控制器发送一次信号，此时PLC控制器向电机发送信号，驱使行走架沿导轨行走；

[0037] (2)当行走架行走至标杆附近时，金属传感器检测到标杆上的金属，此时金属传感器向PLC控制器发送信号，PLC控制器向电机发送信号，使得电机停止动作；

[0038] (3)然后PLC控制器向照相机发送信号，此时照相机对作物长势进行图像采集；

[0039] (4)采集图像后，PLC控制器向电机发送信号，驱使电机再次动作，进而使得行走架继续在导轨上行走，直至行走架到达最后一根标杆处，此时照相机便完成了在田地内的多次采样；

[0040] (5)当需要对土壤进行取样时，通过取样单元对作物旁边的土壤进行取样。

[0041] 本发明提供的一种农作物轮作土壤肥力监控系统，通过照相机的设置，可以定时对作物进行图像采集，以便于观察作物长势；采集后的图像可以及时传递至监控室，进而便于研究人员观察分析；采集图像时，可以对田地不同位置的作物进行采集，取样范围广；通过对作物长势图像的贯穿，可以了解作物长势，间距得出土壤肥力情况。取样单元的设置，可以便于土壤取样，进而通过检测有益物质成分便于对土壤进行肥力检测。

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