一種土壤有效成分在線檢測(cè)的裝置和方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)灌溉與機(jī)電控制領(lǐng)域，具體涉及一種土壤有效成分在線檢測(cè)的裝置和方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]干旱缺水、技術(shù)水平落后、科技創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足是制約我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要障礙性因素，傳統(tǒng)的灌溉模式用水管理粗放、肥料配比精準(zhǔn)度較差，這不僅嚴(yán)重浪費(fèi)水資源和肥料原料，還不利于作物的成長(zhǎng)，并對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染，同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于作物生長(zhǎng)環(huán)境中土壤成分精度檢測(cè)方法比較繁瑣，且環(huán)境要求較高，這阻礙了作物所需的有效水肥濃度比的精準(zhǔn)灌溉控制技術(shù)。
[0003]作物精量控制灌溉技術(shù)興起于20世紀(jì)80年代后期，采用自動(dòng)控制技術(shù)，按照作物正常生長(zhǎng)過(guò)程的需求，采用最精確的灌溉設(shè)施對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行嚴(yán)格有效的施肥灌水，以確保作物正常生長(zhǎng)的需要，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)水和肥料精準(zhǔn)配比的灌溉技術(shù)。在線檢測(cè)技術(shù)提高了肥料檢測(cè)效率與檢測(cè)精度，與控制系統(tǒng)的信息傳輸實(shí)現(xiàn)了精量灌溉高度智能化程度。農(nóng)業(yè)高效用水施肥精量控制技術(shù)緊扣國(guó)際現(xiàn)代精量灌溉農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的發(fā)展前沿，以提高農(nóng)業(yè)水和肥料綜合利用率和效率，引領(lǐng)我國(guó)現(xiàn)代精量灌溉農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展為目標(biāo)，以作物生命健康按需精量灌溉過(guò)程為依據(jù)，開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)精量灌溉前沿關(guān)鍵技術(shù)與重大產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)整個(gè)體系高效精量控制。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種土壤有效成分在線檢測(cè)的裝置和方法，不受人為因素影響，準(zhǔn)確地保證作物生長(zhǎng)環(huán)境中各種營(yíng)養(yǎng)成分的精確比例與穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配比、檢測(cè)、傳輸與控制。
[0005]為了達(dá)到上述目的，一種土壤有效成分在線檢測(cè)的裝置，包括水通路和營(yíng)養(yǎng)液通路，營(yíng)養(yǎng)液通路與水通路混合后接入水肥混合通路的入口，營(yíng)養(yǎng)液通路通過(guò)肥栗接入水肥混合通路，水肥混合通路連接采樣檢測(cè)系統(tǒng)，水通路、營(yíng)養(yǎng)液通路和水肥混合通路上均設(shè)置有流量控制計(jì)，營(yíng)養(yǎng)液通路、水肥混合通路和采樣檢測(cè)系統(tǒng)上均設(shè)置有電磁閥，所有流量控制計(jì)和電磁閥均連接上位機(jī)控制系統(tǒng)；
[0006]所述上位機(jī)控制系統(tǒng)包括通過(guò)上位機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制器，控制器連接有參數(shù)設(shè)置單元、流量監(jiān)測(cè)單元、肥路控制單元和在線監(jiān)測(cè)單元，肥路控制單元通過(guò)控制器控制驅(qū)動(dòng)栗，驅(qū)動(dòng)栗連接肥栗，所有流量控制計(jì)和電磁閥均連接控制器，流量控制計(jì)還連接上位機(jī)。
[0007]所述采樣檢測(cè)系統(tǒng)包括與水肥混合通路連接的檢測(cè)電極和移動(dòng)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)電極和移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接有采樣池。
[0008]所述水肥混合通路通過(guò)采樣管路接入檢測(cè)電極和移動(dòng)機(jī)構(gòu)，采樣管路上設(shè)置有采樣檢測(cè)電磁閥和采樣檢測(cè)流量計(jì)，采樣檢測(cè)電磁閥連接控制器，采樣檢測(cè)流量計(jì)連接控制器和上位機(jī)。
[0009]所述水通路上設(shè)置有過(guò)濾器和法蘭連接式流量計(jì)，法蘭連接式流量計(jì)連接控制器和上位機(jī)。
[0010]所述水肥混合通路上設(shè)置有混合通路電磁閥和壓力表，混合通路電磁閥和壓力表均設(shè)置在采樣檢測(cè)系統(tǒng)的后端，混合通路電磁閥連接控制器。
[0011 ] 所述營(yíng)養(yǎng)液通路上設(shè)置有單肥路控制電磁閥、肥液過(guò)濾器和肥路流量計(jì)，單肥路控制電磁閥連接控制器，肥路流量計(jì)連接控制器和上位機(jī)。
[0012]所述營(yíng)養(yǎng)液通路包括四個(gè)肥液入口。
[0013]一種土壤有效成分在線檢測(cè)的裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0014]步驟一，上位機(jī)控制系統(tǒng)采集肥路流量計(jì)和法蘭連接式流量計(jì)的數(shù)據(jù)，并生成初始值；
[0015]步驟二，通過(guò)三角布點(diǎn)算法選取大田取得作物生長(zhǎng)環(huán)境中的土壤樣本，將樣本溶于盛蒸餾水土壤采樣池中；
[0016]步驟三，測(cè)量采樣池中相應(yīng)肥料濃度，使相應(yīng)檢測(cè)電極和移動(dòng)機(jī)構(gòu)升降到指定深度；
[0017]步驟四，采樣檢測(cè)系統(tǒng)中的單電極測(cè)量信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后傳輸至上位機(jī)控制系統(tǒng)，與初始值比較，通過(guò)控制單肥路控制電磁閥調(diào)節(jié)肥料輸入量。
[0018]所述步驟四中，采樣檢測(cè)系統(tǒng)中的多電極測(cè)量信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后傳輸至所述上位機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)電極交叉敏感抑制算法矯正，與初始值比較，通過(guò)控制營(yíng)養(yǎng)液通路上四個(gè)肥液入口的單肥路控制電磁閥調(diào)節(jié)肥料輸入量。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)上位機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)土壤有效成分檢測(cè)，得出所需肥液比例，并與水肥混合通道中的肥液比例進(jìn)行對(duì)比，控制單肥路控制電磁閥調(diào)節(jié)水肥混合通道中的肥液達(dá)到預(yù)設(shè)值，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用操作簡(jiǎn)便、設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性好且智能化程度高，能有效解決現(xiàn)有水肥配比灌溉系統(tǒng)中所存在的智能化程度低、人為粗礦化操作、水肥用量過(guò)多等多種缺陷和不足。
[0020]進(jìn)一步的，本發(fā)明設(shè)置有過(guò)濾器，能夠消除混合肥料中的雜質(zhì)。
[0021]進(jìn)一步的，本發(fā)明具有四個(gè)肥液入口，能夠一次性輸入多種肥料。
【【附圖說(shuō)明】】
[0022]圖1為本發(fā)明的電路原理框圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的管路結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]參見(jiàn)圖1和圖2，一種土壤有效成分在線檢測(cè)的裝置，包括水通路21和營(yíng)養(yǎng)液通路23，營(yíng)養(yǎng)液通路23與水通路21混合后接入水肥混合通路22的入口，營(yíng)養(yǎng)液通路23通過(guò)肥栗20接入水肥混合通路22，水肥混合通路22連接采樣檢測(cè)系統(tǒng)24，水通路21、營(yíng)養(yǎng)液通路23和水肥混合通路22上均設(shè)置有流量控制計(jì)，營(yíng)養(yǎng)液通路23、水肥混合通路22和采樣檢測(cè)系統(tǒng)
24上均設(shè)置有電磁閥，所有流量控制計(jì)和電磁閥均連接上位機(jī)控制系統(tǒng)；
[0026]上位機(jī)控制系統(tǒng)包括通過(guò)上位機(jī)I驅(qū)動(dòng)的控制器5，控制器5連接有參數(shù)設(shè)置單元2、流量監(jiān)測(cè)單元3、肥路控制單元4和在線監(jiān)測(cè)單元5，肥路控制單元4通過(guò)控制器5控制驅(qū)動(dòng)栗6，驅(qū)動(dòng)栗6連接肥栗20，所有流量控制計(jì)和電磁閥均連接控制器5，流量控制計(jì)還連接上位機(jī)I。
[0027]采樣檢測(cè)系統(tǒng)24包括與水肥混合通路22連接的檢測(cè)電極和移動(dòng)機(jī)構(gòu)27，檢測(cè)電極和移動(dòng)機(jī)構(gòu)27連接有采樣池26;水肥混合通路22通過(guò)采樣管路接入檢測(cè)電極和移動(dòng)機(jī)構(gòu)27，采樣管路上設(shè)置有采樣檢測(cè)電磁閥16和采樣檢測(cè)流量計(jì)15，采樣檢測(cè)電磁閥16連接控制器5，采樣檢測(cè)流量計(jì)15連接控制器5和上位機(jī)1，水通路21上設(shè)置有過(guò)濾器11和法蘭連接式流量計(jì)12，法蘭連接式流量計(jì)12連接控制器5和上位機(jī)I，水肥混合通路22上設(shè)置有混合通路電磁閥17和壓力表18，混合通路電磁閥17和壓力表18均設(shè)置在采樣檢測(cè)系統(tǒng)24的后端，混合通路電磁閥17連接控制器5，營(yíng)養(yǎng)液通路23上設(shè)置有單肥路控制電磁閥19、肥液過(guò)濾器13和肥路流量計(jì)14，單肥路控制電磁閥19連接控制器5，肥路流量計(jì)14連接控制器5和上位機(jī)I。
[0028]優(yōu)選的，營(yíng)養(yǎng)液通路23包括四個(gè)肥液入口。
[0029]一種土壤有效成分在線檢測(cè)的