土壤修复监测系统的制作方法

本发明涉及土壤修复，具体的，涉及土壤修复监测系统。

背景技术：

1、生物泥浆反应器，是指将污染土壤转移至生物反应器，加水混合成泥浆，调节适宜的ph，同时加入一定量的营养物质和表面活性剂，从底部鼓入空气充氧，满足微生物所需氧气的同时，使微生物与污染物充分接触，加速污染物的降解，降解完成后，过滤脱水的一个系统。土壤修复监测系统作用于土壤修复一体化设备中的生物泥浆反应器上，监测不同反应时间段的泥浆指标变化的一套监测系统，其中，电导率是反应土壤养分的重要指标，在物理学的研究内容中，土壤电导率可反映土壤品质和物理特性的丰富信息，如：土壤含盐量、含水率、有机质含量、质地结构、孔隙率和肥量等都与电导率呈相应的变化关系。因此，在土壤修复过程中对泥浆的电导率监测尤为重要，现有泥浆电导率大多通过电极监测法实现，由激励源产生一个激励信号加至其中一个电极，另一电极用于监测电信号，通过监测到电信号的大小判断泥浆电导率，由于现有的激励源输出的激励信号不稳定，导致泥浆电导率监测结果精度低，从而导致被修复后的土壤品质得不到保证。

技术实现思路

1、本发明提出土壤修复监测系统，解决了相关技术中激励源输出的激励信号不稳定的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、土壤修复监测系统，包括主控单元、无线通信单元和电导率监测电路，所述电导率监测电路包括第一电极j1、第二电极j2、激励源电路和信号处理电路，所述第一电极j1连接所述激励源电路，所述第二电极j2连接所述信号处理电路，所述信号处理电路连接所述主控单元，所述主控单元借助所述无线通信单元与云平台通讯连接，所述激励源电路包括运放u7、电阻r27、电阻r5、运放u4、开关管q1、电感l1、二极管d1、电容c1、二极管d2、电阻r1、电阻r2、电阻r3和第一电极j1，

4、所述运放u7的同相输入端连接vref参考电压，所述运放u7的反相输入端通过所述电阻r27接地，所述运放u7的输出端通过所述电阻r5连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的输出端连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的同相输入端用于连接信号发生电路，所述运放u4的输出端连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q1的第一端通过所述电感l1连接5v电源，所述开关管q1的第二端接地，

5、所述开关管q1的第一端连接所述二极管d1的阳极，所述二极管d1的阴极通过所述电容c1接地，所述二极管d1的阴极连接所述二极管d2的阳极，所述二极管d2的阴极连接所述第一电极j1，所述二极管d2的阴极通过所述电阻r1连接所述电阻r2的第一端，所述电阻r2的第二端接地，所述电阻r2的第一端通过所述电阻r3连接所述运放u7的反相输入端。

6、进一步，本发明中所述电导率监测电路还包括非门u1、与非门u2、与非门u3和非门u5，所述非门u1的输入端连接所述运放u4的输出端，所述非门u1的输出端连接所述与非门u2的第一输入端，所述与非门u2的第二输入端连接所述与非门u3的输出端，所述与非门u2的输出端连接所述与非门u3的第一输入端，所述与非门u3的第二输入端连接所述运放u4的输出端，所述与非门u2的输出端连接所述非门u5的输入端，所述非门u5的输出端连接所述开关管q1的控制端。

7、进一步，本发明中所述信号发生电路包括波形发生器u6，所述波形发生器u6的电源端连接5v电源，所述波形发生器u6的数字时钟输入端连接所述主控单元的第一输出端，所述波形发生器u6的串行数据输入端连接所述主控单元的第二输出端，所述波形发生器u6的串行时钟输入端连接所述主控单元的第三输出端，所述波形发生器u6的控制输入端连接所述主控单元的第四输出端，所述波形发生器u6的输出端连接所述运放u4的同相输入端。

8、进一步，本发明中所述信号处理电路包括电阻r6、运放u8、电阻r7、运放u9、电阻r8和电阻r9，所述电阻r6的第一端连接所述第二电极j2，所述电阻r6的第二端连接所述运放u8的同相输入端，所述运放u8的输出端连接所述运放u8的反相输入端，所述运放u8的输出端通过所述电阻r7连接所述运放u9的同相输入端，所述运放u9的反相输入端通过所述电阻r8接地，所述运放u9的输出端通过所述电阻r9连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u9的输出端连接所述主控单元的第一输入端。

9、进一步，本发明中还包括orp监测电路，所述orp监测电路包括orp传感器u11、电阻r15、电阻r17、运放u10、电阻r16、电阻r19、电阻r20、电阻r21、运放u12和电阻r18，所述电阻r15的第一端连接所述orp传感器u11的第一端，所述orp传感器u11的第二端接地，所述电阻r15的第二端连接所述运放u10的同相输入端，所述运放u10的反相输入端通过所述电阻r17接地，所述运放u10的输出端通过所述电阻r16连接所述运放u10的反相输入端，所述运放u10的输出端通过所述电阻r19连接所述运放u12的反相输入端，所述运放u12的同相输入端通过所述电阻r20连接2.5v参考电压，所述运放u12的同相输入端通过所述电阻r21接地，所述运放u12的输出端通过所述电阻r18连接所述运放u12的反相输入端，所述运放u12的输出端连接所述主控单元的第二输入端。

10、进一步，本发明中还包括ph监测电路，所述ph监测电路包括ph传感器u13、电阻r23、运放u15、电阻r24和电阻r25，所述ph传感器u13的第一端连接5v电源，所述ph传感器u13的第二端通过所述电阻r23连接所述运放u15的同相输入端，所述运放u15的反相输入端通过所述电阻r24接地，所述运放u15的输出端通过所述电阻r25连接所述运放u15的反相输入端，所述运放u15的输出端连接所述主控单元的第三输入端。

11、进一步，本发明中还包括自动冲洗控制电路，所述自动冲洗控制电路包括电阻r13、电阻r14、开关管q3和开关管q4，所述开关管q3的控制端通过所述电阻r13连接所述主控单元的第五输出端，所述开关管q3的第一端连接24v电源，所述开关管q3的第二端连接电磁阀线圈l1的第一端，所述电磁阀线圈l2的第二端连接所述开关管q4的第一端，所述开关管q4的控制端通过所述电阻r14连接所述主控单元的第六输出端，所述开关管q4的第二端接地。

12、本发明的工作原理及有益效果为：

13、本发明中，电导率监测电路用于监测不同反应时间段的泥浆电导率的值，其中，第一电极j1和第二电极j2构成电导率传感器，同时置于泥浆中，激励源电路用于产生激励信号加至第一电极j1，泥浆中的杂质存在导电性，将激励信号传递至第二电极j2，第二电极j2的电压经信号处理电路放大处理后送至主控单元，主控单元根据第二电极j2的电压大小判断泥浆电导率的值，同时，主控单元将该监测结果通过无线通信单元送至云平台，工作人员可通过云平台远程查看生物泥浆反应器中土壤的修复状况。

14、激励源电路的工作原理为：运放u7构成减法器，用于计算激励信号的电压和vref参考电压之间的差值，该差值接入运放u4的反相输入端；运放u4构成比较器，信号发生电路输出三角波加至运放u4的同相输入端，在某一时刻，当差值大于三角波电压时，运放u4输出低电平，当差值小于三角波电压时，运放u4输出电平，这样，在运放u4的输出端输出脉冲信号，且脉冲信号的占空比随差值的变化而变化，该脉冲信号送至开关管q1的控制端，开关管q1、电感l1、二极管d1、电容c1和二极管d2构成升压电路，当上述脉冲信号为高电平时开关管q1导通，5v电源为电感l1储能，同时电容c1开始放电，放电电压经二极管d2后送至第一电极j1；当上述脉冲信号变为低电平时，开关管q1截止，二极管d1导通，5v电源和电感l1同时为电容c1充电，以此形成循环，其中，二极管d1、电容c1和二极管d2构成了充电泵电路，将电压升高后送至第一电极j1。

15、电阻r1和电阻r2构成分压电路，用于监测加在第一电极j1上激励信号的电压大小，取电阻r2上的电压为采样电压加至运放u7的反相输入端，当激励信号的电压偏大时，运放u7反相输入端的电压变大，运放u7的输出电压减小，因此，运放u4反相输入端的电压减小，由于运放u4同相输入端的三角波稳定不变，运放u4输出脉冲的占空比变大，则开关管q1的导通时间变长，电容c1的充电时间变短，从而使激励信号的电压减小；同理，当激励信号的电压偏小时，通过运放u7、运放u4和开关管q1的设置，能够将激励信号的电压升高，从而保证激励信号的电压稳定。

16、因此，本发明能够保证加在第一电极j1上的激励信号稳定不变，这样在监测第二电极j2的电压信号时才能更加稳定，从而提高了泥浆电导率的监测精度，进而使被修复后的土壤品质得到保证。