一種土壤有效成分在線檢測的裝置和方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明屬于農業灌溉與機電控制領域，具體涉及一種土壤有效成分在線檢測的裝置和方法。
【【背景技術】】
[0002]干旱缺水、技術水平落后、科技創新能力嚴重不足是制約我國農業可持續發展的重要障礙性因素，傳統的灌溉模式用水管理粗放、肥料配比精準度較差，這不僅嚴重浪費水資源和肥料原料，還不利于作物的成長，并對環境造成一定程度的污染，同時現有技術對于作物生長環境中土壤成分精度檢測方法比較繁瑣，且環境要求較高，這阻礙了作物所需的有效水肥濃度比的精準灌溉控制技術。
[0003]作物精量控制灌溉技術興起于20世紀80年代后期，采用自動控制技術，按照作物正常生長過程的需求，采用最精確的灌溉設施對農作物進行嚴格有效的施肥灌水，以確保作物正常生長的需要，同時實現高產、優質、高效、節水和肥料精準配比的灌溉技術。在線檢測技術提高了肥料檢測效率與檢測精度，與控制系統的信息傳輸實現了精量灌溉高度智能化程度。農業高效用水施肥精量控制技術緊扣國際現代精量灌溉農業高新技術的發展前沿，以提高農業水和肥料綜合利用率和效率，引領我國現代精量灌溉農業技術發展為目標，以作物生命健康按需精量灌溉過程為依據，開發農業精量灌溉前沿關鍵技術與重大產品，實現農業整個體系高效精量控制。
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【發明內容】
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[0004]本發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的裝置和方法，不受人為因素影響，準確地保證作物生長環境中各種營養成分的精確比例與穩定性，實現自動配比、檢測、傳輸與控制。
[0005]為了達到上述目的，一種土壤有效成分在線檢測的裝置，包括水通路和營養液通路，營養液通路與水通路混合后接入水肥混合通路的入口，營養液通路通過肥栗接入水肥混合通路，水肥混合通路連接采樣檢測系統，水通路、營養液通路和水肥混合通路上均設置有流量控制計，營養液通路、水肥混合通路和采樣檢測系統上均設置有電磁閥，所有流量控制計和電磁閥均連接上位機控制系統；
[0006]所述上位機控制系統包括通過上位機驅動的控制器，控制器連接有參數設置單元、流量監測單元、肥路控制單元和在線監測單元，肥路控制單元通過控制器控制驅動栗，驅動栗連接肥栗，所有流量控制計和電磁閥均連接控制器，流量控制計還連接上位機。
[0007]所述采樣檢測系統包括與水肥混合通路連接的檢測電極和移動機構，檢測電極和移動機構連接有采樣池。
[0008]所述水肥混合通路通過采樣管路接入檢測電極和移動機構，采樣管路上設置有采樣檢測電磁閥和采樣檢測流量計，采樣檢測電磁閥連接控制器，采樣檢測流量計連接控制器和上位機。
[0009]所述水通路上設置有過濾器和法蘭連接式流量計，法蘭連接式流量計連接控制器和上位機。
[0010]所述水肥混合通路上設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置在采樣檢測系統的后端，混合通路電磁閥連接控制器。
[0011 ] 所述營養液通路上設置有單肥路控制電磁閥、肥液過濾器和肥路流量計，單肥路控制電磁閥連接控制器，肥路流量計連接控制器和上位機。
[0012]所述營養液通路包括四個肥液入口。
[0013]一種土壤有效成分在線檢測的裝置的檢測方法，包括以下步驟:
[0014]步驟一，上位機控制系統采集肥路流量計和法蘭連接式流量計的數據，并生成初始值；
[0015]步驟二，通過三角布點算法選取大田取得作物生長環境中的土壤樣本，將樣本溶于盛蒸餾水土壤采樣池中；
[0016]步驟三，測量采樣池中相應肥料濃度，使相應檢測電極和移動機構升降到指定深度；
[0017]步驟四，采樣檢測系統中的單電極測量信號經AD轉換后傳輸至上位機控制系統，與初始值比較，通過控制單肥路控制電磁閥調節肥料輸入量。
[0018]所述步驟四中，采樣檢測系統中的多電極測量信號經AD轉換后傳輸至所述上位機控制系統，經過電極交叉敏感抑制算法矯正，與初始值比較，通過控制營養液通路上四個肥液入口的單肥路控制電磁閥調節肥料輸入量。
[0019]與現有技術相比，本發明通過上位機控制系統對土壤有效成分檢測，得出所需肥液比例，并與水肥混合通道中的肥液比例進行對比，控制單肥路控制電磁閥調節水肥混合通道中的肥液達到預設值，本發明設計合理、結構簡單、使用操作簡便、設備穩定性和可靠性好且智能化程度高，能有效解決現有水肥配比灌溉系統中所存在的智能化程度低、人為粗礦化操作、水肥用量過多等多種缺陷和不足。
[0020]進一步的，本發明設置有過濾器，能夠消除混合肥料中的雜質。
[0021]進一步的，本發明具有四個肥液入口，能夠一次性輸入多種肥料。
【【附圖說明】】
[0022]圖1為本發明的電路原理框圖；
[0023]圖2為本發明的管路結構示意圖。
【【具體實施方式】】
[0024]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0025]參見圖1和圖2，一種土壤有效成分在線檢測的裝置，包括水通路21和營養液通路23，營養液通路23與水通路21混合后接入水肥混合通路22的入口，營養液通路23通過肥栗20接入水肥混合通路22，水肥混合通路22連接采樣檢測系統24，水通路21、營養液通路23和水肥混合通路22上均設置有流量控制計，營養液通路23、水肥混合通路22和采樣檢測系統
24上均設置有電磁閥，所有流量控制計和電磁閥均連接上位機控制系統；
[0026]上位機控制系統包括通過上位機I驅動的控制器5，控制器5連接有參數設置單元2、流量監測單元3、肥路控制單元4和在線監測單元5，肥路控制單元4通過控制器5控制驅動栗6，驅動栗6連接肥栗20，所有流量控制計和電磁閥均連接控制器5，流量控制計還連接上位機I。
[0027]采樣檢測系統24包括與水肥混合通路22連接的檢測電極和移動機構27，檢測電極和移動機構27連接有采樣池26;水肥混合通路22通過采樣管路接入檢測電極和移動機構27，采樣管路上設置有采樣檢測電磁閥16和采樣檢測流量計15，采樣檢測電磁閥16連接控制器5，采樣檢測流量計15連接控制器5和上位機1，水通路21上設置有過濾器11和法蘭連接式流量計12，法蘭連接式流量計12連接控制器5和上位機I，水肥混合通路22上設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均設置在采樣檢測系統24的后端，混合通路電磁閥17連接控制器5，營養液通路23上設置有單肥路控制電磁閥19、肥液過濾器13和肥路流量計14，單肥路控制電磁閥19連接控制器5，肥路流量計14連接控制器5和上位機I。
[0028]優選的，營養液通路23包括四個肥液入口。
[0029]一種土壤有效成分在線檢測的