一种土壤综合参数检测系统

1.本发明属于土壤监测领域，具体涉及一种土壤综合参数检测系统。


背景技术：

2.土壤是农业生产和人类赖以生存的物质基础。当今土壤质量不仅存在肥力不足、土质污染化，而且还包括土壤养分贫瘠化、土壤酸碱化、土壤板结等问题。由于土质的改变严重影响土壤的生产功能、环境功能和生态功能的发挥，并对粮食产量、食物质量、生态安全和人类健康造成一定影响。所以，在提倡精准农业的今天，快速、有效、准确的测量出土壤温度、氧化还原电位以及ph值共三个参数，对于我们这个农业大国非常重要，其参数取值直接影响着植物生长发育以及农作物产量。
3.传统的土壤温度、ph值、氧化还原电位等综合参数的监测大多采用人工方式实现，不仅人力成本高，而且效率低，不能实时获得土壤环境中的参数。目前国内使用的土壤综合参数检测技术一般是实地取样，即在现场对土壤进行取样，带回实验室内通过仪器对采样样品进行测定。然而，土壤的成分、土壤结构、干湿态、水分含量以及温度等影响土壤的综合参数。由于在采集和运输过程中，土壤的结构已经发生了变化，因此不能准确反映出现场的土壤环境参数，使测量值与实际值产生比较大的误差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种土壤综合参数检测系统，可以准确、即时的反映土壤环境参数。
5.实现本发明目的的技术解决方案为：
6.一种土壤综合参数检测系统，其特征在于，包括控制模块、模数转换模块、信号放大模块、传感器模块、电源模块、显示模块、按键模块和存储模块；
7.所述传感器模块用于检测土壤参数，信号放大模块用于将传感器模块检测的部分信号放大并送至模数转换模块，模数转换模块将信号转换为数字信号后送入控制模块；
8.所述控制模块用于控制系统工作，接收各个模块传输的信息并送至存储模块进行存储以及送至显示模块进行显示；
9.所述按键模块与控制模块连接，用于对控制模块进行控制；
10.所述电源模块与控制模块，用于对系统进行供电。
11.进一步的，所述传感器模块包括温度传感器、ph传感器和土壤orp传感器；
12.所述温度传感器与控制模块连接，用于检测土壤温度，并将检测结果送至控制模块；
13.所述ph传感器与信号放大模块连接，用于检测土壤的ph值；
14.所述土壤orp传感器与信号放大模块连接，用于检测土壤的氧化还原电位值。
15.进一步的，所述信号放大模块包括ph值信号放大单元和orp信号放大单元；
16.所述ph值信号放大单元和orp信号放大单元分别与ph传感器和土壤orp传感器连
接，用于将检测的信号进行放大。
17.本发明与现有技术相比，其显著优点为：
18.(1)本发明的土壤综合参数检测系统利用多个传感器，结合补偿算法，可以实时、精确的检测土壤的参数值；
19.(2)本发明的土壤综合参数检测系统功能全面，结构简单，携带方便，利用蓝牙模块和太阳能充电板优化了检测系统的使用场景，具有一定的推广价值。
20.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
附图说明
21.图1为本发明的一个实施例中的结构示意图。
22.图2为本发明的一个实施例中的按键模块功能示意图。
23.图3为本发明的一个实施例中ph值信号放大单元示意图。
24.图4为本发明的一个实施例中模数转换模块示意图。
具体实施方式
25.容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。相反，提供这些实施例的目的是为了使本领域的技术人员更透彻地理解本发明。下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的创新构思。
26.实施例
27.结合图1，一种土壤综合参数检测系统，包括控制模块8、模数转换模块6、信号放大模块、传感器模块、电源模块9、显示模块10、按键模块11和存储模块12；
28.所述传感器模块用于检测土壤参数，信号放大模块用于将传感器模块检测的部分信号放大并送至模数转换模块6，模数转换模块6将信号转换为数字信号后送入控制模块8；
29.所述控制模块8用于控制系统工作，接收各个模块传输的信息并送至存储模块12进行存储以及送至显示模块10进行显示；
30.所述按键模块11与控制模块8连接，用于对控制模块8进行控制；
31.所述电源模块9与控制模块8，用于对系统进行供电。
32.其中，本实施例中的按键模块11如图2所示，通过mode、up、down和ok四个按键，选择需要测量的参数进行测量，待测得数据稳定后，在显示模块10显示相应的测量值。
33.所述传感器模块包括温度传感器1、ph传感器2和土壤orp传感器3；
34.所述温度传感器1与控制模块8连接，用于检测土壤温度，并将检测结果送至控制模块8；
35.所述ph传感器2与信号放大模块连接，用于检测土壤的ph值；
36.所述土壤orp传感器3与信号放大模块连接，用于检测土壤的氧化还原电位值。
37.所述信号放大模块包括ph值信号放大单元4和orp信号放大单元5；
38.所述ph值信号放大单元4和orp信号放大单元5分别与ph传感器2和土壤orp传感器
3连接，用于将检测的信号进行放大。
39.进一步的，所述系统还包括蓝牙模块7与移动终端模块；
40.所述蓝牙模块7用于连接控制模块8和移动终端模块，将检测数据传输至移动终端模块进行解析和存储。
41.进一步的，所述系统还包括太阳能硅晶板13，所述太阳能硅晶板13与控制模块8连接，用于吸收光能并转化为电能，当电源模块中的电池电量耗完的情况下，为系统进行供电；
42.本实施例中的硅晶板材质为单晶硅，内部有多块硅晶板串联而成，采用单晶硅大大提高太阳能的吸收率。
43.进一步的，温度的测量对于氧化还原电位是一个很重要的影响因素，为了提高氧化还原的测量精度，需要对饱和甘汞电极的电位进行温度补偿，所述土壤orp传感器3检测得到的氧化还原电位值e
检测
经过温度补偿后确定最终的氧化还原电位值eh：
44.eh＝e
检测
+e0(e
检测
+e0)
45.e0＝244+0.65*(25-t)
46.其中，t表示当前温度。
47.结合图3，所述ph值信号放大单元4包括第一放大芯片u1、第二放大芯片u2、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；
48.其中，第一放大芯片u1的2脚和5脚分别接2.5v电压，并各自与第二电容c2和第一电容c1连接后接地，第一放大芯片u1的1脚通过第二电阻r2后与第二放大芯片u2的2脚和7脚连接，第一放大芯片u1的3脚通过第一电阻r1后与第二放大芯片u2的4脚连接；第一放大芯片u1的4脚和1脚通过第三电阻r3连接，第三电阻r3上还并连着第三电容c3；
49.第二放大芯片u2的1脚与第六电阻r6连接后与ph传感器2连接，第六电阻r6的两端分别连接第五电容c5、第六电容c6的一端，第五电容c5、第六电容c6的另一端分别接地；第二放大芯片u2的3脚和6脚分别接2.5v电压，第二放大芯片u2的3脚和6脚还分别与第七电容c7和第四电容c4连接后接地，第二放大芯片u2的8脚通过第五电阻r5后与4脚连接，第二放大芯片u2的8脚还与第四电阻r4连接后接地。
50.本实施例中，第一放大芯片u1采用lmp7715芯片，主要起到保护的作用；第二放大芯片u2采用输入偏置电流最低可达3fa的lmp7721芯片。
51.结合图4，所述模数转换模块6包括模数转换芯片u3、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14和第十五电容c15；
52.其中，模数转换芯片u3的1脚接3.7v电压，2脚和3脚接地，同时1脚和3脚间接第十一电容c11，7脚接第十二电容c12后接地，8脚、10脚接地，9脚接第十三电容c13后接地；
53.模数转换芯片u3的21脚和22脚分别接2.5v电压，并各自分别与第十五电容c15和第十四电容c14连接后接地；
54.模数转换芯片u3的15脚与分别与第七电阻r7、第八电容c8、第九电容c9的一端连接，第七电阻r7的另一端与第二放大芯片u2的4脚连接，第八电容c8的另一端接地，第九电容c9的另一端分别与第八电阻r8的一端、第十电容c10的一端以及模数转换芯片u3的16脚
连接，第八电阻r8的另一端接地，第十电容c10的另一端接地；
55.模数转换芯片u3的4脚、23脚、24脚、25脚、26脚、27脚、28脚分别与控制模块8连接，模数转换芯片u3的25脚还与第九电阻r9连接后接3.7v电压；
56.本实施例中，模数转换芯片u3采用高精度模数转换芯片ads1248，充分利用ads1248芯片内部的资源来提高氧化还原电位和ph值的测量精度，ads1248内部的低噪声可编程增益放大器的放大倍数最大可以达到128，能够实现对微弱信号的精确测量，内部带有数字滤波器，可以把干扰信号从有用信号中滤除，减小对有用信号的影响，提高系统对氧化还原电位和ph值的测量精度。
57.本实施例中，控制模块的芯片选用msp430f5529芯片，具体来说，模数转换芯片u34脚用于复位，接msp430f5529的p6.5脚，低电平有效；23脚与msp430f5529的p6.4脚连接，用于控制模数转换芯片u3的转换，24脚与msp430f5529的p6.6脚连接，用于控制芯片的地址选择，低电平有效，25脚与msp430f5529的p1.0脚连接，并接电源+3.7v，下降沿触发中断，26脚与msp430f5529的p3.1脚连接，控制着模数转换芯片u3的输出，27脚与msp430f5529的p3.0脚连接，控制着模数转换芯片u3的输入，28脚与msp430f5529的p3.2脚连接，控制时钟输入信号。
58.由上可知，本发明的技术方案携带方便、操作简单、功能多、精确高，应用广泛等。
59.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
60.任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。