一种基于建设的土壤采样监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于建设的土壤采样监测系统及方法，其技术方案要点是包括无人机、监测中心以及位于多个土壤采样点上的采样平台；监测中心用于发送驱动指令至无人机，驱动指令中携带有多个土壤采样点的位置信息；无人机包括机体、设置在机体内的无人机控制器、以及用于提供电能的电源模块，无人机控制器上连接有无人机定位单元和无人机通信单元，无人机通信单元响应于驱动指令以控制该无人机启动；无人机控制器基于触发装置输出的触发信号，控制环形电磁铁和电动卷线器启动以将第一连接部与第二连接部对合，通过驱动部驱使套管转动以使得位置检测装置与位置检测体相对，升降组件控制取样器向下运动以穿过取样口和取样通道进行取样。 1

【技术实现步骤摘要】
一种基于建设的土壤采样监测系统及方法
本专利技术涉及监测领域，特别涉及一种基于建设的土壤采样监测系统及方法。
技术介绍
目前，在建设前经常要对土壤土质进行监测，以对土壤的土质进行分析，土壤分析是对土壤的组成分和或物理、化学性质进行的定性、定量测定。由此，土壤取样分析是土壤开发建设的前提。其中，现有技术下的土壤取样都是人工到指定地点进行取样，取样效率低下，并且取样十分不便。公布号为CN107235146A的中国专利公开了一种土壤检测取样飞行器，通过采用飞行器涉及，能代替人工达到取样的地点进行土壤取样，以提高取样的效率。但是此种取样方式，往往只能进行一次土壤采样，这导致土壤采集的效率难以提高。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于建设的土壤采样监测系统，能在一定程度上提高土壤采集效率。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于建设的土壤采样监测系统，包括无人机、监测中心、以及位于多个土壤采样点上的采样平台；监测中心用于发送驱动指令至无人机，其中，驱动指令中携带有多个土壤采样点的位置信息；采样平台的中心开设有容置槽，所述采样平台的表面具有向容置槽聚拢的内凹面，所述内凹面上设置有位置检测体，所述采样平台上围绕容置槽贯通有至少两个取样通道，所述容置槽的槽壁上设置有环形铁圈；无人机包括机体、设置在机体内的无人机控制器、以及用于提供电能的电源模块，所述无人机控制器上连接有无人机定位单元和无人机通信单元，所述无人机通信单元响应于驱动指令以控制该无人机启动；所述机体内设置有电动卷线器，所述电动卷线器与无人机控制器相连，所述机体的底部设置有与容置槽相适配的牵引块，所述牵引块的底部具有与内凹面配合的半球面，所述机体的底部转动安装有中空的套管，所述电动卷线器具有至少两个牵引绳，所述牵引绳穿过套管连接在牵引块上，所述牵引块的端面上设置有第一连接部，所述套管的端面上设置有与第一连接部对合的第二连接部；所述牵引块的外壁上设置有用于检测牵引块进入到容置槽中的触发装置、以及用于吸附环形铁圈的环形电磁铁；所述机体的底部垂直设置有至少两个连接板，所述连接板的底部设置有起落板，每个连接板上均滑动安装有取样板，所述取样板上设置有取样电机，所述取样电机的输出轴上连接有取样器，所述机体上设置有用于驱使取样板升降的升降组件，所述起落板上开设有与取样器相对的取样口；所述起落板上设置有用于检测位置检测体的位置检测装置，所述机体内设置有用于驱使套管转动的驱动部；所述无人机控制器基于触发装置输出的触发信号，控制环形电磁铁和电动卷线器启动以将第一连接部与第二连接部对合，通过驱动部驱使套管转动以使得位置检测装置与位置检测体相对，所述升降组件控制取样器向下运动以穿过取样口和取样通道进行取样。优选的，所述升降组件包括升降电机和丝杆，所述丝杆螺纹连接在取样板上且一端转动安装在起落板上，所述升降电机设置在机体内，所述升降电机的输出轴连接在丝杆的另一端上。优选的，所述驱动部包括设置在机体内的驱动电机，所述驱动电机的输出轴上连接有第一齿轮，所述套管上套接有与第一齿轮啮合的第二齿轮。优选的，所述电动卷线器包括卷线架、转动安装在卷线架上的卷线轴、以及安装在卷线轴上的至少两个卷线盘，每个卷线盘上均具有牵引绳，所述卷线架上设置有与卷线轴相连以用于驱使卷线轴转动的卷线电机。优选的，所述取样电机、升降电机、驱动电机和卷线电机均采用伺服电机，所述取样电机、升降电机、驱动电机和卷线电机上均安装有监测编码器。优选的，所述触发装置的数量设置有多个，多个触发装置周向设置在牵引块的外壁上。优选的，所述机体的底部设置有用于检测该无人机悬停高度的距离检测装置。优选的，每个采样平台上还设置有方位检测体，所述机体上设置有用于识别方位检测体的方位检测装置，所述方位检测装置检测范围的直径小于采样平台的宽度。针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于建设的土壤采样监测方法，能在一定程度上提高土壤采集效率。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于建设的土壤采样监测方法，包括如下步骤：定位步骤：无人机控制器接收监测中心发送的驱动指令，以根据无人机定位单元输出的位置信息以及多个土壤采样点的位置信息飞行至第一个采样平台的上方悬停；连接步骤：无人机控制器控制电动卷线器启动，驱使牵引块向下运动以与采样平台的内凹面抵触直至牵引块嵌合进入到容置槽中，无人机控制器基于触发装置输出的触发信号以控制环形电磁铁得电，并相应控制电动卷线器复位，电动卷线器反向牵引无人机以将牵引块上的第一连接部与套管上的第二连接部对合；校准步骤：无人机控制器判断位置检测装置是否检测到位置检测体，若是，则进入下一步骤；若否，无人机控制器则通过驱动部驱使套管转动，该无人机受控整体转动直至起落板上的位置检测装置检测到位置检测体后停止转动，并进入到下一步骤；采样步骤：无人机控制器取样电机和升降组件启动，升降组件带动取样器向下运动，取样器穿过取样口和取样通道进行采样后复位；释放步骤：无人机控制在取样器复位后控制环形电磁铁失电以及控制驱动部驱使套管复位；换点步骤：无人机控制器基于驱动指令中下一个土壤采样点的位置信息以飞至下一个采样平台的上方悬停，并重复连接步骤~释放步骤。优选的，在定位步骤中，还包括如下步骤：无人机控制器基于距离检测装置检测该无人机的悬停高度，并将该无人机的悬停高度降落至预先设定的悬停高度；在该悬停高度下，方位检测装置判断在其检测范围内是否存在方位检测体；若是，则进入到连接步骤中；若否，则控制该无人机在其悬停的水平面上绕着该土壤采样点的位置信息以螺旋线的飞行轨迹逐渐向外扩张飞行；在飞行过程中，无人机控制器判断方位检测装置在其检测范围内是否捕捉到方位检测体，若是，无人机控制器则控制该无人机悬停并进入到连接步骤中。综上所述，本专利技术对比于现有技术的有益效果为：通过控制无人机飞行至每个土壤采样点上，自动采集土壤样本，在一个土壤采样点的土壤采集完毕后，并自动飞往下一个土壤采样点采集土壤，直至所有土壤采样点的土壤采集完毕，应用上述土壤采集方式：1、能够避免工作人员亲自到土壤采样点进行土壤采集，节省了人力劳动力的使用；2、能够进行多次土壤采集，提高无人机土壤采集的效率；3、在采集土壤的时候，每个采样平台上的土壤能够多次采样，保证了无人机每次采集到的土壤在固定点位上，以最大程度上保证了土壤监测的准确性与有效性，避免土壤取样的区域差异性带来土壤成分变化导致土壤监测数据的差异性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其他特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术技术方案中基于建设的土壤采样监测系统的系统框图；图2为本专利技术技术方案中无人机的飞行示意图；图3为本专利技术技术方案中无人机悬停在采样平台上方的状态示意图；图4为本专利技术技术方案中无人机的采样示意图；图5为本专利技术技术方案中无人机的结构示意图；图6为本专利技术技术方案中无人机控制器的连接示意图。附图标记：1、采样平台；2、支脚；3、容置槽；4、内凹面；5、取样通道；6、位置检测体；7、环形铁圈；8、机体；9、旋翼；10、隔板；11、电动卷线器；111、牵引绳；112、卷线架；113、卷线轴；114、卷线盘；115、卷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于建设的土壤采样监测系统，其特征在于，包括无人机、监测中心、以及位于

【技术特征摘要】
1.一种基于建设的土壤采样监测系统，其特征在于，包括无人机、监测中心、以及位于多个土壤采样点上的采样平台(1)；监测中心用于发送驱动指令至无人机，其中，驱动指令中携带有多个土壤采样点的位置信息；采样平台(1)的中心开设有容置槽(3)，所述采样平台(1)的表面具有向容置槽(3)聚拢的内凹面(4)，所述内凹面(4)上设置有位置检测体(6)，所述采样平台(1)上围绕容置槽(3)贯通有至少两个取样通道(5)，所述容置槽(3)的槽壁上设置有环形铁圈(7)；无人机包括机体(8)、设置在机体(8)内的无人机控制器、以及用于提供电能的电源模块，所述无人机控制器上连接有无人机定位单元和无人机通信单元，所述无人机通信单元响应于驱动指令以控制该无人机启动；所述机体(8)内设置有电动卷线器(11)，所述电动卷线器(11)与无人机控制器相连，所述机体(8)的底部设置有与容置槽(3)相适配的牵引块(12)，所述牵引块(12)的底部具有与内凹面(4)配合的半球面(13)，所述机体(8)的底部转动安装有中空的套管(14)，所述电动卷线器(11)具有至少两个牵引绳(111)，所述牵引绳(111)穿过套管(14)连接在牵引块(12)上，所述牵引块(12)的端面上设置有第一连接部(16)，所述套管(14)的端面上设置有与第一连接部(16)对合的第二连接部(17)；所述牵引块(12)的外壁上设置有用于检测牵引块(12)进入到容置槽(3)中的触发装置(18)、以及用于吸附环形铁圈(7)的环形电磁铁(19)；所述机体(8)的底部垂直设置有至少两个连接板(20)，所述连接板(20)的底部设置有起落板(21)，每个连接板(20)上均滑动安装有取样板(23)，所述取样板(23)上设置有取样电机(24)，所述取样电机(24)的输出轴上连接有取样器(25)，所述机体(8)上设置有用于驱使取样板(23)升降的升降组件(26)，所述起落板(21)上开设有与取样器(25)相对的取样口(27)；所述起落板(21)上设置有用于检测位置检测体(6)的位置检测装置(28)，所述机体(8)内设置有用于驱使套管(14)转动的驱动部(29)；所述无人机控制器基于触发装置(18)输出的触发信号，控制环形电磁铁(19)和电动卷线器(11)启动以将第一连接部(16)与第二连接部(17)对合，通过驱动部(29)驱使套管(14)转动以使得位置检测装置(28)与位置检测体(6)相对，所述升降组件(26)控制取样器(25)向下运动以穿过取样口(27)和取样通道(5)进行取样。2.根据权利要求1所述的一种基于建设的土壤采样监测系统，其特征在于，所述升降组件(26)包括升降电机(261)和丝杆(262)，所述丝杆(262)螺纹连接在取样板(23)上且一端转动安装在起落板(21)上，所述升降电机(261)设置在机体(8)内，所述升降电机(261)的输出轴连接在丝杆(262)的另一端上。3.根据权利要求2所述的一种基于建设的土壤采样监测系统，其特征在于，所述驱动部(29)包括设置在机体(8)内的驱动电机(291)，所述驱动电机(291)的输出轴上连接有第一齿轮(292)，所述套管(14)上套接有与第一齿轮(292)啮合的第二齿轮(293)。4.根据权利要求3所述的一种基于建设的土壤采样监测系统，其特征在于，所述电动卷线器(11)包括卷线架(112)、转动安装在卷线架(112)上的卷线轴(113)、以及安装在卷线轴(113)上的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：项素珍，刘威，
申请(专利权)人：温州市九成建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33