一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置的制作方法

1.本实用新型涉及水土保持技术领域，特别涉及一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置。


背景技术：

2.在传统水土保持领域中，需要针对土壤样本的泥沙含量进行判断及其取样；进而可以辅助工作人员判断如下技术指标或水土保持的环境参数：
3.一、评估土壤侵蚀风险：泥沙是土壤中的颗粒物，容易被水流冲刷，导致土壤侵蚀。因此，检测土壤表面的泥沙含量可以评估该区域的土壤侵蚀风险，为采取防止土壤侵蚀的措施提供依据。
4.二、监测水质污染：泥沙含量高的土壤在降雨等天气条件下容易发生径流，泥沙随之流入水体，使水质污染加剧。因此，检测土壤表面的泥沙含量可以监测水质污染情况，为水环境保护提供科学依据。
5.设计水土保持措施：泥沙含量高的土壤在实施水土保持措施时需要采取不同的防治措施。例如，在施工前进行地形整治，安装固体拦沙网，采用植被覆盖等。因此，检测土壤表面的泥沙含量可以为设计水土保持措施提供必要的数据支持。
6.在传统技术中，上述取样的具体步骤包括：根据采样区域的不同，选择适当的取样器具，在采样点位上采集土壤样本。将采集的土壤样本进行处理，去除大块土壤、植物残渣等杂质；随后土壤样本通过一组不同粗细程度的筛子，筛出不同颗粒大小的土壤颗粒，以确定泥沙含量。对粉筛后的土壤颗粒进行称重，计算不同颗粒大小的质量百分比，以确定泥沙含量。
7.传统的取样方法存在以下技术缺陷：
8.一、取样点的精确性不足。由于取样点的选择主要依靠人工在不同的点位进行取样，因此难以保证并判断多个取样点之间的土壤含量的联系性；
9.二、取样效率低；传统取样的所有作业模式均需人工手动取样，其效率低下。
10.三、取样量不足。由于手工操作的限制，取得的土壤样本量通常较小，可能不足以进行一些分析需要的实验。
11.为此，提出一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置。


技术实现要素：

12.有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；
13.本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，包括运载装置及安装于所述运载装置上的取样机构；所述取样机构用于对土壤进行挖掘取样，并运输至筛选机构内；所述筛选机构输出至少四个且以同步驱动形式的转动自由度，每个所述转动自由度驱动一个筛盘，通过不同目数的筛部对样品进行分级筛选。
14.在上述实施方式中：上述的取样机构和筛选机构均为联动的关系，其相互之间为直接配合模式，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。
15.其中在一种实施方式中：所述取样机构包括第一机架及安装于所述第一机架内的链轮组件；所述第一机架固定连接于所述运载装置上；所述链轮组件由第一动力件驱动，所述链轮组件的链节上安装有掘土斗；基于所述链轮组件的循环驱动，每个所述掘土斗对土壤进行循环取样。
16.在上述实施方式中：通过上述的链轮组件及掘土斗之间的机械联动及相互配合，通过循环驱动掘土斗进行多端联动及其配合的形式，带动掘土斗对土壤进行挖掘取样；
17.在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述链轮组件包括安装于所述第一机架内的主动链轮、从动链轮，以及与所述主动链轮、从动链轮啮合的所述链节；所述主动链轮由所述第一动力件驱动。
18.其中在一种实施方式中：所述筛选机构包括第二机架和安装于所述第二机架上的转动模组；所述筛盘为四个，且沿其中轴线方向阵列布置有四个，每个所述筛盘输出一个所述转动自由度；
19.在上述实施方式中：通过四述的多个筛盘及筛部之间的机械联动及相互配合，通过同步输出四个转动自由度进行多端联动及其配合的形式，带动筛盘对土壤进行粉筛作业；
20.在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述筛盘与所述筛盘之间通过连杆固定连接，最下部的所述筛盘与所述第二机架转动配合，并由所述转动模组驱动所述筛盘旋转；每个所述筛盘均开设有所述筛部，其中最上部的所述筛盘的所述筛部最大，且以此递减至最下部的倒数第二个所述筛盘的所述筛部最小。
21.在上述实施方式中：通过四述的多个筛盘及筛部之间的机械联动及相互配合，通过同步输出四个转动自由度进行多端联动及其配合的形式，多个筛盘与筛盘之间进行分级粉筛，实现土壤样本中的不同成分进行粉筛作业。
22.其中在一种实施方式中：所述转动模组包括齿圈组件，所述齿圈组件安装于最下部的所述筛盘。所述齿圈组件包括相互啮合的齿轮和齿圈；所述齿圈固定连接于最下部的所述筛盘，所述齿轮由第二动力件驱动。
23.在上述实施方式中：第一动力件和第二动力件均优选为伺服电机，通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式，以实现上述元件的指定化驱动，实现取样机构及筛选机构之间的联动控制，以满足相关驱动及调节作业需求。
24.在上述实施方式中：为实现上述转动自由度对其所适配的结构部件进行驱动作业的模式；其中，转动驱动的自由度起始输出点可搭配一轴承与外部相对固定的结构进行连接，以实现支撑。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
26.一、本实用新型通过运载装置、取样机构和筛选机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用的过程中，通过运载装置和取样机构的自动化操作，避免了人工取样可能存在的误差和不确定性，提高了取样的准确性和可重复性；并且可以对环境的不同位置进行
循环取样，覆盖面积广，能够更全面地了解土壤表面的情况；通过自动化筛选机构的筛分，可以更加精确地判断泥沙含量，并且可以根据需要筛选不同颗粒大小的土壤颗粒，提高了取样的精度；
27.二、本实用新型通过运载装置、取样机构和筛选机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用的过程中，实现全程无人自动化取样操作，自动化的取样和筛选过程可以大大缩短取样周期，提高了工作效率。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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本技术的一些实施例，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。
29.图1为本实用新型的一视角立体结构示意图；
30.图2为本实用新型的另一视角立体结构示意图；
31.图3为本实用新型的取样机构立体结构示意图；
32.图4为本实用新型的筛选机构一视角立体结构示意图；
33.图5为本实用新型的筛选机构另一视角立体结构示意图；
34.图6为本实用新型的图5的a区放大视角立体结构示意图。
35.附图标记：1、运载装置；2、控制柜；3、取样机构；301、第一机架；302、第一动力件；303、链轮组件；304、掘土斗；4、筛选机构；401、第二机架；402、第二动力件；403、齿圈组件；404、筛盘；405、筛部；406、连杆。
具体实施方式
36.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制；
37.需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如x轴向、y轴向、z轴向、x轴向的一端、y轴向的另一端或z轴向的另一
端等，均基于笛卡尔坐标系。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.在现有技术中，传统的取样方法存在以下技术缺陷：
41.一、取样点的精确性不足。由于取样点的选择主要依靠人工在不同的点位进行取样，因此难以保证并判断多个取样点之间的土壤含量的联系性；
42.二、取样效率低；传统取样的所有作业模式均需人工手动取样，其效率低下。
43.三、取样量不足。由于手工操作的限制，取得的土壤样本量通常较小，可能不足以进行一些分析需要的实验。
44.为此，请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案以解决上述技术问题：一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置；
45.该装置包括了运载装置1及安装于运载装置1上的取样机构3；取样机构3用于对土壤进行挖掘取样，并运输至筛选机构4内；筛选机构4输出至少四个且以同步驱动形式的转动自由度，每个转动自由度驱动一个筛盘404，通过不同目数的筛部405对样品进行分级筛选。
46.其中上述的取样机构3和筛选机构4均为联动的关系，其相互之间为直接配合模式，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。
47.在本方案中，上述的取样机构3和筛选机构4为本具体实施方式提供的装置中的主体功能性机构；在上述机构的基础上，其安置于运载装置1上；具体的，运载装置1作为整体装置的基准支撑结构及运输器，为上述装置提供了针对外部环境配合的基础，并可适配外部工作人员对其进行保养、调节及相关零部件的装配等常规机械养护作业；
48.具体的，在取样机构3对外部环境的土壤进行取样、筛选机构4对取样的土壤样本进行粉筛作业的前提下，基于运载装置1按照匀速行驶于所要进行水土保持检测的环境下，即可实现取样机构3的大面积循环取样及筛选机构4的粉筛作业；
49.可以理解的是，传统技术的取样点采用模式的选择主要依靠人工在不同的点位进行取样，因此难以保证并判断多个取样点之间的土壤含量的联系性；而通过本具体实施方式的上述操作，即可解决上述情况，即：通过对连续的土壤面积进行均匀取样与粉筛，实现辅助工作人员判断当前环境的土壤含量的联系性。
50.在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠运载装置1内所安装的蓄电池进行供能；具体的，装置整体的电器元件与蓄电池输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。
51.优选的，运载装置1为履带车或遥控车。
52.具体的，履带车或遥控车的外部还设有一控制柜2，该控制柜2内安装有控制器及其相关常规的电器连接装置，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下
文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。
53.优选的，控制器为plc控制器，通过梯形图、顺序功能图、功能块图、指令表或结构文本的等常规plc控制的模式完成上述控制需求；需要指出的是，其编程所驱动的电器元件或其它动力元件的运行启停时间间距、转速、功率等输出参数是非限定性的；具体的，依据实际使用需求进行相关驱动控制上的调节。
54.优选的，plc控制器外还配置无线发射模块和无线接收模块，无线发射模块发出工作或暂停的指令信号经由介质传送至无线接收模块；必要时，工作人员可通过无线遥控装置对该无线收发模块输入指令，以远程控制plc控制器，并进而遥控本装置的所有电器元件按照相关驱动模式进行驱动；同时，无线收发模块还可传递本装置中相关传感元件，或伺服驱动元件的系统所检测的相关系数或其他信息于后台的工作人员。
55.在本技术一些具体实施方式中，请结合参阅图3：
56.取样机构3包括第一机架301及安装于第一机架301内的链轮组件303；第一机架301固定连接于运载装置1上；链轮组件303由第一动力件302驱动，链轮组件303的链节上安装有掘土斗304；基于链轮组件303的循环驱动，每个掘土斗304对土壤进行循环取样。
57.在本方案中，通过上述的链轮组件303及掘土斗304之间的机械联动及相互配合，通过循环驱动掘土斗304进行多端联动及其配合的形式，带动掘土斗304对土壤进行挖掘取样；
58.具体的，链轮组件303包括安装于第一机架301内的主动链轮、从动链轮，以及与主动链轮、从动链轮啮合的链节；主动链轮由第一动力件302驱动。
59.具体的，第一动力件302驱动主动链轮啮合由多个链节对接并形成的一个环体进行运转，每个链节上的掘土斗304对土壤进行掘取取样；基于图2所示的形式，实现掘土斗304插入地面——掘取土壤——提升运输——依靠重力倾泻土壤样本于最上部的筛盘404内；实现取样机构3与筛选机构4之间的相互作业关系。
60.在本技术一些具体实施方式中，请结合参阅图4～6：筛选机构4包括第二机架401和安装于第二机架401上的转动模组；筛盘404为四个，且沿其中轴线方向阵列布置有四个，每个筛盘404输出一个转动自由度；转动模组包括齿圈组件403，齿圈组件403安装于最下部的筛盘404。齿圈组件403包括相互啮合的齿轮和齿圈；齿圈固定连接于最下部的筛盘404，齿轮由第二动力件402驱动。
61.在本方案中，通过四述的多个筛盘404及筛部405之间的机械联动及相互配合，通过同步输出四个转动自由度进行多端联动及其配合的形式，带动筛盘404对土壤进行粉筛作业；
62.其中，每个筛盘404的具体形式各不相同；具体而言，筛盘404与筛盘404之间通过连杆406固定连接，最下部的筛盘404与第二机架401转动配合，并由转动模组驱动筛盘404旋转；每个筛盘404均开设有筛部405，其中最上部的筛盘404的筛部405最大，且以此递减至最下部的倒数第二个筛盘404的筛部405最小。
63.在本方案中，通过四述的多个筛盘404及筛部405之间的机械联动及相互配合，通过同步输出四个转动自由度进行多端联动及其配合的形式，多个筛盘404与筛盘404之间进行分级粉筛，实现土壤样本中的不同成分进行粉筛作业。
64.具体的，第二动力件402驱动齿轮啮合于齿圈，齿圈旋转时，带动最底部的筛盘404旋转；又因每个筛盘404之间通过连杆406相互固定连接，因此每个筛盘404都可进行同步旋转；
65.在旋转时，因每个筛盘404的筛部405根据上述的目数布置，因此，当掘土斗304倾泻土壤样本于最上部的筛盘404内时，依靠重力不断筛分土壤及其杂质；
66.示例性的，最上部的筛盘404的筛部405可以设置为10-20目，第二个筛盘404的筛部405可以设置为30-40目，第三个筛盘404的筛部405可以设置为70-120目；
67.同时根据泥沙的颗粒大小和重量，可以将土壤杂质划分为以下几类进行筛选：
68.最上部的筛盘404：筛选大块土壤、石块等大颗粒杂质。
69.第二个筛盘404：筛选较大的泥沙、植物根系等。
70.第三个筛盘404：筛选较小的泥沙和植物残渣。
71.最下部的筛盘404：因不具备筛部405，所以负责承接细沙和泥。
72.优选的，优化筛选效率：为了提高筛选效率，可以在第二机架401上添加一个振动器，以加快杂质的筛选速度；
73.需要指出的是，可以根据实际情况调整筛选参数，如振幅、筛分时间等，以达到最佳的筛选效果。
74.通过上述方案，可以实现对土壤样本的自动化粉筛，快速准确地测量出泥沙含量，并同时去除杂质，为水土保持技术的研究提供了可靠的数据支持。
75.需要指出的是，筛选大块土壤、石块等大颗粒杂质、较大的泥沙、植物根系等杂质并不意味着需要将其丢弃；工作人员还可以根据这些杂质与泥沙判断比例，进而判断实际水土保持的技术参数；
76.优选的，第一动力件302和第二动力件402均优选为伺服电机，通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式，以实现上述元件的指定化驱动，实现取样机构3及筛选机构4之间的联动控制，以满足相关驱动及调节作业需求。
77.以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
78.实施例
79.为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的示例性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。
80.本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：
81.s1、确定所要水土保持检测取样的环境面积；
82.s2、取样机构3对外部环境的土壤进行取样、筛选机构4对取样的土壤样本进行粉筛作业的前提下；基于上述面积，运载装置1按照匀速行驶于该面积下，实现取样机构3的大面积循环取样及筛选机构4的粉筛作业；
83.s3、取样机构3作业，其掘土斗304插入地面——掘取土壤——提升运输——依靠重力倾泻土壤样本于最上部的筛盘404内；实现取样机构3与筛选机构4之间的相互作业关
系；
84.s4、筛选机构4依靠重力不断筛分土壤及其杂质。
85.通过本实施例的操作方式，避免了人工取样可能存在的误差和不确定性，提高了取样的准确性和可重复性；并且可以对环境的不同位置进行循环取样，覆盖面积广，能够更全面地了解土壤表面的情况；通过自动化筛选机构的筛分，可以更加精确地判断泥沙含量，并且可以根据需要筛选不同颗粒大小的土壤颗粒，提高了取样的精度。
86.以上所述实施例仅表达了本实用新型的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，其特征在于，包括运载装置(1)及安装于所述运载装置(1)上的取样机构(3)；所述取样机构(3)用于对土壤进行挖掘取样，并运输至筛选机构(4)内；所述筛选机构(4)输出至少四个且以同步驱动形式的转动自由度，每个所述转动自由度驱动一个筛盘(404)，通过不同目数的筛部(405)对样品进行分级筛选。2.根据权利要求1所述的一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，其特征在于：所述取样机构(3)包括第一机架(301)及安装于所述第一机架(301)内的链轮组件(303)；所述第一机架(301)固定连接于所述运载装置(1)上；所述链轮组件(303)由第一动力件(302)驱动，所述链轮组件(303)的链节上安装有掘土斗(304)；基于所述链轮组件(303)的循环驱动，每个所述掘土斗(304)对土壤进行循环取样。3.根据权利要求2所述的一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，其特征在于：所述链轮组件(303)包括安装于所述第一机架(301)内的主动链轮、从动链轮，以及与所述主动链轮、从动链轮啮合的所述链节；所述主动链轮由所述第一动力件(302)驱动。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，其特征在于：所述筛选机构(4)包括第二机架(401)和安装于所述第二机架(401)上的转动模组；所述筛盘(404)为四个，且沿其中轴线方向阵列布置有四个，每个所述筛盘(404)输出一个所述转动自由度。5.根据权利要求4所述的一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，其特征在于：所述筛盘(404)与所述筛盘(404)之间通过连杆(406)固定连接，最下部的所述筛盘(404)与所述第二机架(401)转动配合，并由所述转动模组驱动所述筛盘(404)旋转；每个所述筛盘(404)均开设有所述筛部(405)，其中最上部的所述筛盘(404)的所述筛部(405)最大，且以此递减至最下部的倒数第二个所述筛盘(404)的所述筛部(405)最小；最下部的所述筛盘(404)不开设所述筛部(405)。6.根据权利要求5所述的一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，其特征在于：所述转动模组包括齿圈组件(403)，所述齿圈组件(403)安装于最下部的所述筛盘(404)。7.根据权利要求6所述的一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，其特征在于：所述齿圈组件(403)包括相互啮合的齿轮和齿圈；所述齿圈固定连接于最下部的所述筛盘(404)，所述齿轮由第二动力件(402)驱动。

技术总结
本实用新型公开了一种用于水土保持监测的泥沙含量取样装置，包括运载装置及安装于所述运载装置上的取样机构；所述取样机构用于对土壤进行挖掘取样，并运输至筛选机构内；所述筛选机构输出至少四个且以同步驱动形式的转动自由度；本实用新型通过运载装置、取样机构和筛选机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用的过程中，通过运载装置和取样机构的自动化操作，避免了人工取样可能存在的误差，提高了取样的准确性和可重复性；并且可以对环境的不同位置进行循环取样，覆盖面积广，能够更全面地了解土壤表面的情况；通过自动化筛选机构的筛分，可以更加精确地判断泥沙含量，并且可以根据需要筛选不同颗粒大小的土壤颗粒，提高了取样的精度。高了取样的精度。高了取样的精度。


技术研发人员：孙庆艳 李娜 柳宏升
受保护的技术使用者：黑龙江农垦勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/9/20