本发明涉及土壤检测大数据领域，尤其涉及一种土壤肥力检测方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
目前，我国耕地垦殖年代久远，除少数地区外，全国绝大多数耕地土壤肥力不高，土壤有机质平均为1.8％左右，旱地仅为1％左右，而欧美等国的耕地土壤有机质一般在5％—8％。加上长期只重用地不顾养地，造成耕地养分失调，地力下降，虽然耕地产出量大幅度提高，但负荷过重，耕地养分投入与产出严重失衡。在化肥的使用方面，我国化肥的有效利用率远远低于发达国家水平，虽然1977-2005年我国化肥用量增长了700％，但粮食的增产幅度仅为71％。目前，我国在化肥氮、磷、钾方面的投入比例为1：0.41：0.27，与合理施肥水平还有一定差距，尤其是钾肥的投入比例较小，也是影响肥料利用率不高的重要因素。
因此，当前我国耕地的养分分配不合理，造成肥料养分没有发挥应有的潜力，土壤里累积的养分没有利用，更没有把环境里的养分考虑进去，因此，对于土壤的及时检测、保护、调理、改良、修复已成为农业能否持续发展，农民能否增产增收的一个亟待解决的大问题。虽然我国农业部门对于土壤的肥力研究一直非常重视，在一些大规模的农场进行示范性作业，但整体的效果不佳。现有的土壤肥力检测方法多是采用传统的比色法，需要专业人士操作，耗时长，且不利于在农户中普及。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种土壤肥力检测方法，以解决现有土壤肥力检测方法耗时长、不利于普及的问题。
本发明的目的之二在于在于提供一种土壤肥力检测系统，以解决现有土壤肥力检测系统耗时长、不利于普及的问题。
本发明的目的之三在于提供一种电子设备，以解决现有土壤肥力检测系统耗时长、不利于普及的问题。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种土壤肥力检测方法，包括：
获取土壤样本并对所述土壤样本进行预处理；
根据检测项目将经过预处理的土壤样本与预设溶液进行混合形成混合溶液；
对所述混合溶液进行拍照获得图片；
提取所述图片中的三原色值；
根据所述三原色值计算所述土壤样本的肥力检测数据。
进一步地，所述获取土壤样本并对所述土壤样本进行预处理包括：
采集土壤样本并将所述土壤样本生成样本溶液；
将所述样本溶液过滤后导入溶液试管。
进一步地，所述提取所述图片中的三原色值包括：
将所述图片转换为位图，提取所述位图中每个像素点的三原色值。
进一步地，所述根据所述三原色值计算所述土壤样本的肥力检测数据包括：
将多个所述土壤样本对应的三原色值分为测试数据集和训练数据集；
将所述测试数据集和所述训练数据集导入k最近邻分类算法模型，计算出每个所述土壤样本对应的位图的颜色值；
根据颜色值与元素含量的对应关系计算出每个所述土壤样本的肥力检测数据。
进一步地，所述根据所述三原色值计算所述土壤样本的肥力检测数据之后还包括：
根据土壤样本与农田肥力指数的对应关系计算出所述土壤样本所在的农田的肥力指数。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种土壤肥力检测系统，包括：样本采集单元、与所述样本采集单元连接的主控单元、与所述主控单元连接的拍照单元以及与所述拍照单元连接的计算单元；
所述样本采集单元用于获取土壤样本并对所述土壤样本进行预处理；所述主控单元用于根据检测项目将经过预处理的土壤样本与预设溶液进行混合形成混合溶液；所述拍照单元用于对所述混合溶液进行拍照获得图片；所述计算单元用于提取所述图片中的三原色值并根据所述三原色值计算所述土壤样本的肥力检测数据。
进一步地，所述样本采集单元包括土壤取样器、与所述土壤取样器连接的纳米溶液生成器以及与所述纳米溶液生成器连接的过滤器。
进一步地，还包括与所述样本采集单元连接的定位单元，所述定位单元用于将所述土壤样本所在的位置信息发送到所述计算单元。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种电子设备，包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行上述的土壤肥力检测方法。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述的土壤肥力检测方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过采集土壤样本，与预设溶液混合形成混合溶液，获取混合溶液的图片，计算图片的三原色值，根据三原色值计算土壤样本的肥力检测数据，提高土壤肥力检测的速度和精度，操作简单，便于在农户普及。
附图说明
图1为本发明实施例提供的土壤肥力检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的土壤肥力检测系统的示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，本发明实施例提供的土壤肥力检测方法，包括：
步骤s101：获取土壤样本并对所述土壤样本进行预处理。
该步骤包括：
步骤s201：采集土壤样本并将所述土壤样本生成样本溶液。
采集测试点的土壤样本，将土壤样本通过纳米溶液生成器生成样本溶液。
步骤s202：将所述样本溶液过滤后导入溶液试管。
具体的，将样本溶液通过过滤器过滤后通过导流管导入溶液试管中。
步骤s102：根据检测项目将经过预处理的土壤样本与预设溶液进行混合形成混合溶液。
具体的，每个检测项目对应不同的预设溶液，本实施例中根据检测元素将预设溶液分为四种浸提剂，分别放入四个试剂管中。四种浸提剂分别为：1)用于浸提磷、钾和铁、铜、锰、锌，由碳酸氢钠(nahco3)、乙二胺四乙酸(edta)和氟化铵nh4f组成的浸提剂；2)用于浸提氮、钙、钠和镁的kcm1浸提剂；3)用于浸提硫、硼的cah4(po4)2h2o的浸提剂；4)用于浸提土壤有机质，由naoh、edta和甲醇组成的浸提剂。根据待检测的元素将对应的浸提剂混合到对应的四个溶液试管中与土壤样本混合形成混合溶液。
步骤s103：对所述混合溶液进行拍照获得图片。
具体的，摄像头对四个溶液试管分别拍照并将获得的图片存储到存储器中。
步骤s104：提取所述图片中的三原色值。
该步骤包括：
将所述图片转换为位图，提取所述位图中每个像素点的三原色值。
具体的，将存储器中的图片传输到云平台端，将图片转换为多组位图，根据位图的矢量信息即可提取位图中每个像素点的三原色值。
步骤s105：根据所述三原色值计算所述土壤样本的肥力检测数据。
该步骤包括：
步骤s301：将多个所述土壤样本对应的三原色值分为测试数据集和训练数据集。
具体的，每个土壤样本的图片均对应一个三原色值，将所有的三原色值形成的数据分为三个数据集，在算法迭代过程中，每次选择其中一个数据集作为测试数据集，另外两个数据集作为训练数据集，反复迭代。
步骤s302：将所述测试数据集和所述训练数据集导入k最近邻分类算法模型，计算出每个所述土壤样本对应的位图的颜色值。
具体的，从测试数据集中选择测试数据点，从训练数据集中选择与测试数据点临近的k个数据点，将k个数据点中出现次数最多的类别作为测试数据点的类别，即测试数据点的三原色值。每次使用其中一个数据集作为测试数据集，另外两个数据集作为训练数据集，三个数据集共得到三组三原色值数据，对三组三原色数据求平均，从而计算出整个位图的三原色值，从而计算出对应的图片的颜色。
步骤s303：根据颜色值与元素含量的对应关系计算出每个所述土壤样本的肥力检测数据。
具体的，根据现有的图片的颜色与所含化学元素的对应关系，即可分析出土壤样本中所含的元素的种类和含量，从而得出肥力检测数据，即土壤中氮、磷、钾等元素以及有机质的含量。
作为优选的实施方式，计算出土壤样本的肥力检测数据之后还包括：根据土壤样本与农田肥力指数的对应关系计算出所述土壤样本所在的农田的肥力指数。其中土壤样本与农田肥力指数的对应关系为现有技术，通过对比即可分析出农田的肥力指数，即整块农田的氮、磷、钾以及有机质的含量和土壤的酸碱度、阳离子吸附及交换性能、土壤还原性物质、土壤含盐量，以及其他有毒物质的含量等。
本实施例提供的土壤肥力检测方法，采集土壤样本，与浸提剂混合后对混合溶液拍照，计算拍照图片的三原色值，根据三原色值计算出土壤样本的肥力检测数据，相对于比色方法效率更高，操作更简单，便于普及。
如图2所示，本发明实施例提供的土壤肥力检测系统，包括：样本采集单元1、与样本采集单元1连接的主控单元2、与主控单元2连接的拍照单元3以及与拍照单元3连接的计算单元4；样本采集单元1用于获取土壤样本并对土壤样本进行预处理；主控单元2用于根据检测项目将经过预处理的土壤样本与预设溶液进行混合形成混合溶液；拍照单元3用于对混合溶液进行拍照获得图片；计算单元4用于提取图片中的三原色值并根据三原色值计算土壤样本的肥力检测数据。通过对样本溶液与预设溶液混合后拍照，计算图片的三原色值来获取肥力检测数据，省去比色过程，操作简单，测试效率高，便于普及。
作为优选的实施方式，样本采集单元1包括土壤取样器11、与土壤取样器11连接的纳米溶液生成器12以及与纳米溶液生成器12连接的过滤器13。土壤取样器11采集土壤样本后，通过纳米溶液生成器12生成溶液，生成的溶液经过过滤器13过滤后通过导流管流入主控单元2控制的溶液试管中，在主控单元2的控制下与相应的预设溶液混合。
作为优选的实施方式，土壤肥力检测系统还包括与样本采集单元1连接的定位单元5，定位单元5用于将土壤样本所在的位置信息发送到计算单元4。通过结合定位信息和土壤肥力检测数据，可以指导种植方案。
如图3包括：处理器21、存储器22以及程序，其中程序被存储在存储22器中，并且被配置成由处理器21执行，程序包括用于执行上述的土壤肥力检测方法。
本实施例中的电子设备与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的电子设备的实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。
本发明提供的土壤肥力检测方法、系统、电子设备及存储介质，通过采集土壤样本，与预设溶液混合形成混合溶液，获取混合溶液的图片，计算图片的三原色值，根据三原色值计算土壤样本的肥力检测数据，提高土壤肥力检测的速度和精度，操作简单，便于在农户普及。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来。本发明还涉及一种计算机可读存储介质，如rom/ram、磁碟、光盘等，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行上述的土壤肥力检测方法。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。