车载式土壤快速采样系统及适配的土壤采样方法技术方案

本发明专利技术涉及土壤采样领域,尤其是一种车载式土壤快速采样系统及适配的土壤采样方法。车载式土壤快速采样系统,结构包括整机机架，在所述整机支架上设有水平移动装置、回转支撑平台、取土执行装置；本采样系统结构简单，经济适用，能够节省大量的人力物力，提高土壤采样效率。所述土壤采样方法包括：安装各分部件，将二维码生成器、卫星定位器通过线路与工控机相连；取样；通过卫星定位器获取地理经纬度坐标信息；通过二维码生成器生成专属的二维码标签并贴于样品袋；最后经由工控机对数据进行处理并上传；本方法可配合所述采样系统使用，操作简便实用，在工作过程中实现自动控制，降低工作人员劳动强度，大幅提高挖土取样的效率。大幅提高挖土取样的效率。大幅提高挖土取样的效率。

【技术实现步骤摘要】
车载式土壤快速采样系统及适配的土壤采样方法


[0001]本专利技术涉及土壤采样领域,尤其是一种车载式土壤快速采样系统及一种适配于车载式土壤快速采样系统的土壤取样方法。

技术介绍

[0002]土壤是人类赖以生存的重要自然资源，事关粮食安全、生态安全。同时，与大气污染、水资源污染相比，土壤污染更具隐蔽性、长期性、潜伏性和不可逆转性，成为污染防治攻坚战中最难缠的“敌人”。近年来，无论是农用地还是建设用地，频发污染事故，加剧了人们对“脚下土地环境”的关注。
[0003]我国的土壤取样主要依靠人工实地采样的方法，劳动强度大、效率低，因此为提高土壤采样的工作效率，降低人工的劳动强度，节省土壤检测的时间，亟待研究出一种可代替人工采样的自动化土壤采样装置，这对保护我国土壤环境，促进农业可持续发展，保障我国的经济繁荣和社会稳定具有重要意义。
[0004]目前存在的螺旋式挖土机器多是针对植树造林、作物种植等对象而设计研发的，且多不具备运土、存土的功能，而本研究就是想要在全面了解当前螺旋式挖土机器使用及研发的基础上。在现有机器结构上进行创新设计，针对取土点环境复杂多样，土壤质地不一等问题，从而设计一种适用于土壤采样专用的挖、运一体的机构。此项专利技术不仅可以有效提高现有人工采样的工作效率，而且可以为今后的土壤取样机械研究提供新的思路和方向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有人工实地挖土取样方法中，存在劳动强度大、效率低的问题，提供一种车载式土壤快速采样系统，该系统结构简单，移动灵活方便，可大幅提高挖土取样的效率，另外提供一种适配于车载式土壤快速采样系统的土壤采样方法，可配合所述采样系统使用，操作简便，在工作过程中实现自动控制，简单实用，降低工作人员劳动强度，大幅提高挖土取样的效率，且可将数据实时上传云端服务器，为后续土壤检测信息追溯环节提供数据支撑。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现：
[0007]一种车载式土壤快速采样系统,其结构主要包括整机机架，在所述整机支架上设有水平移动装置、回转支撑平台、取土执行装置。
[0008]所述的水平移动装置，其结构包含滚珠丝杠、滑轨、滑块、承载板、丝杠液压马达，所述滑块设于滑轨上，且与滚珠丝杠连接，所述滑块与承载板固定连接，所述滑块及承载板在滚珠丝杠的带动下，在所述滑轨上可前后移动位置。
[0009]所述的回转支撑平台，固定于所述承载板上方，其结构主要包含回转支撑轴承、转面板、回转支撑液压马达，在所述转面板上连接有旋伸臂，所述旋伸臂为双臂，结构主要包含支撑柱、旋伸内臂、旋伸外臂、限位板，所述旋伸外臂一端与旋伸内臂相铰接，所述限位板固定于旋伸内臂上并负责旋伸外臂旋转角度的限位，在土壤采样时，所述的旋伸臂起到支
撑所述的取土执行装置的作用。
[0010]所述的取土执行装置，主要包含支撑框架、采样装置，所述的支撑框架包含垂直立轨、立轨护框，所述垂直立轨套在立轨护框内可上下滑动，所述立轨护框与所述垂直立轨的下端部之间设有立轨液压缸，所述立轨护框设有竖向滑轨，所述垂直立轨上设有采样支撑架，所述采样支撑架与垂直立轨之间设有螺旋钻液压缸，所述立轨护框与所述旋伸外臂连接,所述转面板与立轨护框之间设有旋伸液压缸；所述采样装置设于所述采样支撑架上，其结构主要包含螺旋钻液压马达、螺旋钻、螺旋钻套筒、出土口、样品袋；所述螺旋钻设于螺旋钻套筒内，所述螺旋钻通过转接头与所述螺旋钻液压马达的动力输出轴相连接，所述出土口设于螺旋钻套筒一侧，所述样品袋可拆卸地连接于所述出土口上。
[0011]作为优选，所述样品袋上贴有二维码标签，还配套设有二维码生成器。
[0012]作为优选，所述螺旋钻套筒的底部呈锯齿状，减小入土阻力。
[0013]作为优选，所述的出土口两边设有样品袋夹子，用于夹持样品袋口，使出土口排出的土壤样本进入到样品袋里。
[0014]作为优选，在所述的螺旋钻液压缸上设有限位模块，主要包括位移传感器和比例阀，所述比例阀安装在螺旋钻液压缸的进油口处，用于控制油的流量；所述位移传感器安装在螺旋钻液压缸缸体上，用于精确测量油缸的位移和相对位置。
[0015]作为优选，还包括液压站、工控机、遥控器、卫星定位器。在所述的垂直立轨底部设有导向环，所述的螺旋钻套筒从所述的导向环中穿过，用于取土过程中的导向。
[0016]一种适配于所述的车载式土壤快速采样系统的土壤采样方法，主要包括以下应用步骤：
[0017](1)、将车载式土壤快速采样系统，通过整机机架固定安装于机车车斗，布置液压站、遥控器、二维码生成器、卫星定位器，并且通过线路与工控机相连接，启动机车发动机给工控机上电，工控机自动运行；
[0018](2)、由所述的液压站提供液压动力，通过遥控器控制各液压执行元件，操作遥控器将取土执行装置从车斗上放下，具体包括:通过所述丝杠液压马达控制所述滑块水平移动装置,实现取土执行装置前后移动位置；通过所述的回转支撑液压马达控制所述的回转支撑平台，实现回转支撑平台旋转角度的调节；通过所述旋伸液压缸控制所述旋伸外臂的旋转伸收，通过所述立轨液压缸控制垂直立轨向下接触地面,通过所述螺旋钻液压缸带动螺旋钻升降；通过所述螺旋钻液压马达带动螺旋钻旋转；将样品袋夹持在取土执行装置的出土口，开始取样，取样过程中限位模块负责取土深度的限位；
[0019](3)、操作遥控器利用取土执行装置进行多样点土壤样本的采集，取样时，通过卫星定位器获取地理经纬度坐标信息，根据位置信息，通过二维码生成器生成样品二维码标签，并贴于样品袋上，然后封装保存样品；
[0020](4)、最后经由工控机对数据进行处理，得到样品采集位置信息以及二维码标签信息，将上述信息数据定时上传至云端服务器，为后续土壤检测信息追溯环节提供数据支撑。
[0021]本专利技术所述的车载式土壤快速采样系统，通过所述的整机支架焊接固定在所述的机车后斗上；所述的机车通过导航，驱车到达指定样点。
[0022]本专利技术的液压传动系统主要包括：液压站、液压电磁阀以及丝杠液压马达，回转支撑液压马达，螺旋钻液压马达、旋伸液压缸、立轨液压缸、螺旋钻液压缸组成。通过遥控器控
制各液压执行元件，满足所述的土样采样装置的动力条件。
[0023]所述的水平移动装置、回转支撑平台、取土执行装置都通过螺栓固定在所述的整机支架上。
[0024]所述的水平移动装置位于所述的回转支撑平台下方，通过所述的螺栓固定进行衔接，主要由两根滑轨配4个滑块以及一根滚珠丝杠组成，作用是满足所述整机采样系统在水平面上前后移动的要求；所述的水平移动装置是通过所述的滚珠丝杠与所述的丝杠液压马达通过联轴器相连，从而由所述的液压马达带动实现所述水平移动装置的直线移动功能。
[0025]所述的回转支撑平台通过螺栓固定在所述的水平移动装置上方，包括一套回转支撑轴承以及一个转面板。所述的回转支撑平台通过蜗轮蜗杆机构与所述的回转支撑液压马达相连，通过所述的回转支撑液压马达带动所述的回转支撑平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载式土壤快速采样系统,其特征在于其结构主要包括整机机架，在所述整机支架上设有水平移动装置、回转支撑平台、取土执行装置；所述的水平移动装置，其结构包含滚珠丝杠、滑轨、滑块、承载板、丝杠液压马达，所述滑块设于滑轨上，且与滚珠丝杠连接，所述滑块与承载板固定连接，所述滑块及承载板在滚珠丝杠的带动下，在所述滑轨上可前后移动位置；所述的回转支撑平台，固定于所述承载板上方，其结构主要包含回转支撑轴承、转面板、回转支撑液压马达，在所述转面板上连接有旋伸臂，所述旋伸臂为双臂，结构主要包含支撑柱、旋伸内臂、旋伸外臂、限位板，所述旋伸外臂一端与旋伸内臂相铰接，所述限位板固定于旋伸内臂上并负责旋伸外臂旋转角度的限位，在土壤采样时，所述的旋伸臂起到支撑所述的取土执行装置的作用；所述的取土执行装置，主要包含支撑框架、采样装置，所述的支撑框架包含垂直立轨、立轨护框，所述垂直立轨套在立轨护框内可上下滑动，所述立轨护框与所述垂直立轨的下端部之间设有立轨液压缸，所述立轨护框设有竖向滑轨，所述垂直立轨上设有采样支撑架，所述采样支撑架与垂直立轨之间设有螺旋钻液压缸，所述立轨护框与所述旋伸外臂连接,所述转面板与立轨护框之间设有旋伸液压缸；所述采样装置设于所述采样支撑架上，其结构主要包含螺旋钻液压马达、螺旋钻、螺旋钻套筒、出土口、样品袋；所述螺旋钻设于螺旋钻套筒内，所述螺旋钻通过转接头与所述螺旋钻液压马达的动力输出轴相连接，所述出土口设于螺旋钻套筒一侧，所述样品袋可拆卸地连接于所述出土口上。2.根据权利要求1所述的车载式土壤快速采样系统，其特征在于所述样品袋上贴有二维码标签，还配套设有二维码生成器。3.根据权利要求1或2所述的车载式土壤快速采样系统，其特征在于所述螺旋钻套筒的底部呈锯齿状，减小入土阻力。4.根据权利要求1或2所述的车载式土壤快速采样系统，其特征在于所述的出土口两边设有样品袋夹子，用于夹持样品袋口，使出土口排出的土壤样本进入到样品袋里。5.根据权利要求3所述的车载式土壤快速采样系统，其特征在于所述的出土口两边设有样品袋夹子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张若宇，王海渊，王俊，张明睿，李兵杰，邱发松，宋宇涵，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：