CN105891145A - 一种化肥质量在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种化肥质量在线监测系统，包括样品传送带、光学探头、检测和控制单元、V型挡板、主服务器监控装置，化肥样品通过样品传送带传送，光学探头安装在样品传送带上方，V型挡板装配在光学探头下部的前端，化肥样品在样品传送带上传输的过程中，V型挡板和光学探头下侧插入化肥样品，检测和控制单元内置无线通讯模块，光学探头将采集到的光谱传送到检测和控制单元进行分光和光电转换之后产生的信号传输给无线通讯模块，所述无线通讯模块包括CDMA通讯模块和GSM通讯模块，主服务器监控装置对从CDMA通讯模块或GSM通讯模块无线接收到的信号进行建模和定量分析。本发明提供的化肥质量在线监测系统，方便、高效、准确、不破坏样品、不消耗化学试剂且不污染环境。
Description
【技术领域】
本发明涉及化肥质量监测技术领域，特别是涉及一种化肥质量在线监测系统。
【背景技术】
在我国现行的肥料管理法规《肥料登记办法》中，肥料是指“用于提供、保持或改善植物营养和土壤物理、化学性能及生物活性，能提高农产品产量，或改善农产品品质，或增强植物抗逆性”的物质，化肥质量主要包括：氮、磷、钾、镁、硼、锌等和水分以及化肥生产过程中的有毒有害物质如缩二脲等。化肥产品不合格会给农作物带来严重危害。例如：目前，化肥大多含有氮、磷、钾三种主要养分，其中尿素含量即氮含量是肥料的关键质量指标，且其中所含的杂质例如缩二脲，当其含量超过1％时，会对作物的生长产生不良影响，即“烧苗”，水分含量过高会使化肥产生板结，不利于储存及运输。目前化肥质量分析主要依靠传统实验室分析方法，这种方法所用试剂多、并且涉及称量、溶解、消化、蒸馏、滴定、计算等操作步骤，费时费力；强酸强碱以及高温加热对实验操作人员存在一定的危险性，而且会对环境造成影响。这些局限性在一定程度上影响了化肥的生产、销售和合理使用。另外，我国在化肥生产和应用上重氮轻磷、钾、，造成资源浪费，污染环境，危害人类和动植物健康，同时氮、磷、钾比例失调不能满足农作物适时生长的营养需求。解决这个问题，要实现土壤、作物、化肥三者有机的结合和统一，做到因土施肥、因时施肥、因作物施肥、因肥施用的统一来实现农业可持续的稳产、高产、高效益、低成本，因此寻找一种快速、准确的新型分析方法来实现化肥养分的快速检测，成为新世纪人们普遍关心的课题之一。
为解决上述技术问题需要提供一种化肥质量在线监测系统。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种化肥质量在线监测系统，该技术方便、快速、高效、准确、成本较低、不破坏样品、不消耗化学试剂且不污染环境。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种化肥质量在线监测系统，包括位于化肥生产现场的样品传送带16、光学探头、检测和控制单元17、V型挡板3，化肥样品通过样品传送带16传送，光学探头安装在样品传送带16上方，V型挡板3装配在光学探头下部的前端，V型挡板3的夹角和光学探头的大小相匹配，化肥样品在样品传送带16上传输的过程中，V型挡板3和光学探头下侧插入化肥样品，检测和控制单元17内置无线通讯模块，光学探头将采集到的光谱传送到检测和控制单元17进行分光和光电转换之后产生的信号传输给无线通讯模块，所述化肥质量在线监测系统进一步包括主服务器监控装置20，无线通讯模块与主服务器监控装置20无线连接，所述无线通讯模块包括CDMA通讯模块和GSM通讯模块，主服务器监控装置20用于对从CDMA通讯模块或GSM通讯模块接收到的信号进行建模和定量分析。
优选，所述光学探头包括传导光纤4、位于光学探头底端的传导光纤接口18、近红外光源19，所述光学探头至少有1个，传导光纤4的一端固定安装在传导光纤接口18内，用来采集光信号，另一端连接到检测和控制单元17，将传导光纤4采集到的光谱传送到检测和控制单元17进行分光和光电转换，近红外光源19固定在光学探头的底端。
优选，近红外光源19均匀分布于采集信号的传导光纤4的周围。
优选，所述V型挡板3的下边缘低于光学探头的下端但是高于样品传送带16。
优选，所述检测和控制单元17包括：光谱仪8、近红外探测器9、电源10，所述传导光纤4连接到光谱仪8，光谱仪8与近红外探测器9连接，近红外探测器9与无线通讯模块连接，化肥样品产生的近红外光谱被传导光纤4收集，然后传输至检测和控制单元17的光谱仪8进行分光，然后被近红外探测器9进行光电转换，产生的信号经无线通讯模块无线传输至主服务器监控装置20进行建模和定量分析，电源10通过光源导线5给近红外光源19进行供电。
优选，该检测和控制单元17还包括安装在检测和控制单元17机箱中的温度控制器13，温度控制器13控制检测和控制单元17机箱中的温度。
优选，所述检测和控制单元17内设置空气泵11，空气泵11连接空气传输管12，空气传输管12依次经过每一个光学探头的内部，在每一个光学探头的入口和出口的空气传输管12上分别设置有气流入口控制阀6和气流出口控制阀7，气体从气流入口控制阀6进入光学探头，然后从一个光学探头传到另一个光学探头，最后从气流出口控制阀7流出。
优选，采用多个光学探头时，所述的传导光纤4为一分多光纤，多束光纤采集到的光谱信号耦合到同一束光纤中，然后传送至检测和控制单元17。
本发明与现有技术相比，有以下优点：
(1)该系统可以对传送带上的化肥样品进行精确的在线监测，具有高速、无损、无污染、便于操作的优点；
(2)由于现场收集到的光谱数据是无线传输给主服务器监控装置(20)进行建模和定量分析的，因此可以简化化肥生产现场的繁琐布线，便于用户远程实现对化肥生产现场化肥质量的监测。
【附图说明】
图1是本发明的一种化肥质量在线监测系统第一优选实施例的整体结构原理图；
图2是本发明中的光学探头的内部结构图。
【具体实施方式】
请参看图1，本实施例的一种化肥质量在线监测系统，包括位于化肥生产现场的样品传送带16、光学探头、检测和控制单元17、V型挡板3，化肥样品通过样品传送带16传送，光学探头安装在样品传送带16上方，V型挡板3装配在光学探头下部的前端，V型挡板3的夹角和光学探头的大小相匹配，化肥样品在样品传送带16上传输的过程中，V型挡板3和光学探头下侧插入化肥样品，检测和控制单元17内置无线通讯模块，光学探头将采集到的光谱传送到检测和控制单元17进行分光和光电转换之后产生的信号传输给无线通讯模块，所述化肥质量在线监测系统进一步包括主服务器监控装置20，无线通讯模块与主服务器监控装置20无线连接，无线通讯模块包括CDMA通讯模块和GSM通讯模块，主服务器监控装置20用于对从CDMA通讯模块和GSM通讯模块接收到的信号进行建模和定量分析。优选，V型挡板3的下边缘低于光学探头的下端但是高于样品传送带16，从而避免对光学探头的破坏。
本实施例，由于生产现场的检测和控制单元17通过内置的无线通讯模块无线连接主服务器监控装置20实现对化肥质量光谱的建模和定量分析，方便用户远程对现场化肥质量进行监测分析。
请参见图1和图2，在本发明的一个优选实施例中，光学探头包括传导光纤4、位于光学探头底端的传导光纤接口18、近红外光源19，光学探头至少有1个，传导光纤4的一端固定安装在传导光纤接口18内，用来采集光信号，另一端连接到检测和控制单元17，将传导光纤4采集到的光谱传送到检测和控制单元17进行分光和光电转换，近红外光源19固定在光学探头的底端。本实施例相较于将检测和控制单元17设置在化肥生产现场之外，可以节省传导光线4的长度，降低系统安装的难度。本实施例中，进一步优选近红外光源19均匀分布于采集信号的传导光纤4的周围，实现对化肥质量的多点检测，提高检测的精确度。
本实施例中，进一步优选采用多个光学探头时，所述的传导光纤4为一分多光纤，多束光纤采集到的光谱信号耦合到同一束光纤中，然后传送至检测和控制单元17。
在本发明的实施例，对于检测和控制单元17，优选包括：光谱仪8、近红外探测器9、电源10，所述传导光纤4连接到光谱仪8，光谱仪8与近红外探测器9连接，近红外探测器9与无线通讯模块连接，化肥样品产生的近红外光谱被传导光纤4收集，然后传输至检测和控制单元17的光谱仪8进行分光，然后被近红外探测器9进行光电转换，产生的信号经无线通讯模块无线传输至主服务器监控装置20进行建模和定量分析，电源10通过光源导线5给近红外光源19进行供电。进一步的，优选该检测和控制单元17还包括安装在检测和控制单元17机箱中的温度控制器13，温度控制器13控制检测和控制单元17机箱中的温度。
为了消除外界温度以及内部温度的变化对光学探头测得的光谱信号的影响，优选，所述检测和控制单元17内设置空气泵11，空气泵11连接空气传输管12，空气传输管12依次经过每一个光学探头的内部，在每一个光学探头的入口和出口的空气传输管12上分别设置有气流入口控制阀6和气流出口控制阀7，气体从气流入口控制阀6进入光学探头，然后从一个光学探头传到另一个光学探头，最后从气流出口控制阀7流出。
本发明提供的一种化肥质量在线监测系统，可以对传送带上的化肥样品进行精确的在线检测，具有高速、无损、无污染、便于操作的优点；且由于现场收集到的光谱数据是无线传输给主服务器监控装置进行建模和定量分析的，因此可以简化化肥生产现场的繁琐布线，便于用户远程对化肥生产现场化肥质量进行监测分析。
以上所述仅仅列出了本发明构思的实现形式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种化肥质量在线监测系统，包括位于化肥生产现场的样品传送带(16)、光学探头、检测和控制单元(17)、V型挡板(3)，化肥样品通过样品传送带(16)传送，光学探头安装在样品传送带(16)上方，V型挡板(3)装配在光学探头下部的前端，V型挡板(3)的夹角和光学探头的大小相匹配，化肥样品在样品传送带(16)上传输的过程中，V型挡板(3)和光学探头下侧插入化肥样品，其特征在于：检测和控制单元(17)内置无线通讯模块，光学探头将采集到的光谱传送到检测和控制单元(17)进行分光和光电转换之后产生的信号传输给无线通讯模块，所述化肥质量在线监测系统进一步包括主服务器监控装置(20)，无线通讯模块与主服务器监控装置(20)无线连接，所述无线通讯模块包括CDMA通讯模块和GSM通讯模块，主服务器监控装置(20)用于对从CDMA通讯模块或GSM通讯模块接收到的信号进行建模和定量分析。
2.如权利要求1所述的一种化肥质量在线监测系统，其特征在于：所述光学探头包括传导光纤(4)、位于光学探头底端的传导光纤接口(18)、近红外光源(19)，所述光学探头至少有1个，传导光纤(4)的一端固定安装在传导光纤接口(18)内，用来采集光信号，另一端连接到检测和控制单元(17)，将传导光纤(4)采集到的光谱传送到检测和控制单元(17)进行分光和光电转换，近红外光源(19)固定在光学探头的底端。
3.如权利要求2所述的一种化肥质量在线监测系统，其特征在于：近红外光源(19)均匀分布于采集信号的传导光纤(4)的周围。
4.如权利要求1所述的一种化肥质量在线监测系统，其特征在于：所述V型挡板(3)的下边缘低于光学探头的下端但是高于样品传送带(16)。
5.如权利要求2所述的一种化肥质量在线监测系统，其特征在于：所述检测和控制单元(17)包括：光谱仪(8)、近红外探测器(9)、电源(10)，所述传导光纤(4)连接到光谱仪(8)，光谱仪(8)与近红外探测器(9)连接，近红外探测器(9)与无线通讯模块连接，化肥样品产生的近红外光谱被传导光纤(4)收集，然后传输至检测和控制单元(17)的光谱仪(8)进行分光，然后被近红外探测器(9)进行光电转换，产生的信号经无线通讯模块无线传输至主服务器监控装置(20)进行建模和定量分析，电源(10)通过光源导线(5)给近红外光源(19)进行供电。
6.如权利要求5所述的一种化肥质量在线监测系统，其特征在于：该检测和控制单元(17)还包括安装在检测和控制单元(17)机箱中的温度控制器(13)，温度控制器(13)控制检测和控制单元(17)机箱中的温度。
7.如权利要求5所述的一种化肥质量在线监测系统，其特征在于：所述检测和控制单元(17)内设置空气泵(11)，空气泵(11)连接空气传输管(12)，空气传输管(12)依次经过每一个光学探头的内部，在每一个光学探头的入口和出口的空气传输管(12)上分别设置有气流入口控制阀(6)和气流出口控制阀(7)，气体从气流入口控制阀(6)进入光学探头，然后从一个光学探头传到另一个光学探头，最后从气流出口控制阀(7)流出。
8.如权利要求2所述的一种化肥质量在线监测系统，其特征在于：采用多个光学探头时，所述的传导光纤(4)为一分多光纤，多束光纤采集到的光谱信号耦合到同一束光纤中，然后传送至检测和控制单元(17)。
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