CN106444534A - 一种农耕土壤监测系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农耕土壤监测系统的控制方法，土壤监测系统包含土壤监测模块、无线传输模块、控制模块、显示模块和报警模块；土壤监测模块包含若干土壤监测单元；土壤监测单元包含温度传感器、GPS定位单元、湿度传感器、土壤酸碱度传感器、重金属电化学传感器阵列、重金属信号调理电路和微控制器。工作时，控制模块控制显示模块显示接收到的各个土壤监测单元的土壤质量信息，当存在重金属浓度大于预设的重金属浓度阈值、或土壤酸碱度不在预设的酸碱度阈值范围内的土壤质量信息时，控制显示模块突出显示该土壤质量信息，并控制报警模块进行报警。本发明结构简单，能够实时反映农耕土壤污染物的浓度。

Description

一种农耕土壤监测系统的控制方法

技术领域

本发明涉及污水治理领域，尤其涉及一种农耕土壤监测系统的控制方法。

背景技术

土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，其厚度一般在2 m左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力，并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。由于人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中，导致了土壤污染。凡是妨碍土壤正常功能，降低作物产量和质量，还通过粮食、蔬菜，水果等间接影响人体健康的物质，都叫做土壤污染物。

人为活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化，并进而造成农作物中某些指标超过国家标准的现象，称为土壤污染。污染物进入土壤的途径是多样的，废气中含有的污染物质，特别是颗粒物，在重力作用下沉降到地面进入土壤，废水中携带大量污染物进入土壤，固体废物中的污染物直接进入土壤或其渗出液进入土壤。其中最主要的是污水灌溉带来的土壤污染。农药、化肥的大量使用，造成土壤有机质含量下降，土壤板结，也是土壤污染的来源之一。土壤污染除导致土壤质量下降、农作物产量和品质下降外，更为严重的是土壤对污染物具有富集作用，一些毒性大的污染物，如汞、镉等富集到作物果实中，人或牲畜食用后发生中毒。如我国辽宁沈阳张士灌区由于长期引用工业废水灌溉，导致土壤和稻米中重金属镉含量超标，人畜不能食用。土壤不能再作为耕地，只能改作他用。

有机污染物对人体的毒性很大,可以通过食物链在人体内富集,不仅会对人体本身造成影响(如:内分泌失调、免疫能力下降、新陈代谢受阻、内脏器官坏死、诱发癌症等),还可能影响到后代的正常发育和生长(孩子畸形、智力发育缓慢等)。因此,对环境有机污染物的分析检测和控制处理是促进社会发展、提升人们生活水平的一个重要方面。电化学分析方法具有使用费用低、易于操作、选择性良好、灵敏度高及适用面广等特点,而且由于在测定过程中得到的是电学信号,因此易于实现自动化和连续分析。

传统的土壤污染监测主要以人工采样、实验室仪器分析为主，存在着监测频次低、监测范围小、采样误差大、实时性差的缺点。

传统的土壤污染监测系统缺乏对大范围内的空气污染数据进行实时动态采集分析的技术手段，极易错失在污染初期进行及时防治的最佳时期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术所涉及到的缺陷，提供一种农耕土壤监测系统的控制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种农耕土壤监测系统的控制方法，所述农耕土壤监测系统包含土壤监测模块、无线传输模块、控制模块、显示模块和报警模块；

所述土壤监测模块包含若干土壤监测单元；

所述无线传输模块包含若干与所述土壤监测单元一一对应相连的分支节点和一个与所述控制模块相连的汇总节点，所述分支节点和汇总节点之间基于ZigBee协议无线通信；

所述土壤监测单元包含温度传感器、GPS定位单元、湿度传感器、土壤酸碱度传感器、重金属电化学传感器阵列、重金属信号调理电路和微控制器；

所述重金属电化学传感器阵列通过重金属信号调理电路和所述微控制器相连；

所述微控制器还分别和温度传感器、GPS定位单元、湿度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤监测单元对应的分支节点相连，用于将接收到的温度、GPS坐标、湿度、土壤酸碱度、重金属浓度整合为土壤质量信息传递给所述控制模块；

所述控制模块分别和汇总节点、显示模块、报警模块相连；

所述控制方法包含以下步骤：

步骤1），各个土壤监测单元对其所在处的土壤质量进行监测：

步骤1.1），温度传感器将检测到的温度传递给微控制器；

步骤1.2），GPS定位单元将检测到的土壤监测单元的GPS坐标传递给微控制器；

步骤1.3），湿度传感器将检测到的湿度传递给微控制器；

步骤1.4），土壤酸碱度传感器将检测到的土壤酸碱度传递给微控制器；

步骤1.5），重金属电化学传感器化学传感器阵列将检测到的重金属浓度经过重金属信号调理电路处理过后传递给微控制器；

步骤1.6），微控制器用于将接收到的温度、GPS坐标、湿度、土壤酸碱度、重金属浓度整合为土壤质量信息，并通过其对应的分支节点将该土壤质量信息传递给所述控制模块；

步骤2），控制模块控制显示模块显示接收到的各个土壤监测单元的土壤质量信息;

步骤3），控制模块将各个土壤监测单元土壤质量信息中的重金属浓度和预先设定的重金属浓度阈值进行比较；

步骤3.1），当存在重金属浓度大于预设的重金属浓度阈值的土壤质量信息时；

步骤3.1.1），控制模块控制显示模块突出显示该土壤质量信息；

步骤3.1.2），控制模块控制报警模块进行报警；

步骤4），控制模块将各个土壤监测单元土壤质量信息中的土壤酸碱度和预先设定的土壤酸碱度阈值范围进行比较；

步骤4.1），当存在土壤酸碱度不在预设的土壤酸碱度阈值范围内的土壤质量信息时；

步骤4.1.1），控制模块控制显示模块突出显示该土壤质量信息；

步骤4.1.2），控制模块控制报警模块进行报警。

作为本发明一种农耕土壤监测系统的控制方法进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用51系列单片机。

作为本发明一种农耕土壤监测系统的控制方法进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用AT89S52单片机。

作为本发明一种农耕土壤监测系统的控制方法进一步的优化方案，所述报警模块采用声光报警模块。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 结构简单，使用方便；

2. 实时反映工业环境下空气中各种污染物的浓度，并在超标时主动发出警报。

附图说明

图1是本发明的模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种农耕土壤监测系统的控制方法，所述农耕土壤监测系统包含土壤监测模块、无线传输模块、控制模块、显示模块和报警模块；

所述土壤监测模块包含若干土壤监测单元；

所述无线传输模块包含若干与所述土壤监测单元一一对应相连的分支节点和一个与所述控制模块相连的汇总节点，所述分支节点和汇总节点之间基于ZigBee协议无线通信；

所述土壤监测单元包含温度传感器、GPS定位单元、湿度传感器、土壤酸碱度传感器、重金属电化学传感器阵列、重金属信号调理电路和微控制器；

所述重金属电化学传感器阵列通过重金属信号调理电路和所述微控制器相连；

所述微控制器还分别和温度传感器、GPS定位单元、湿度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤监测单元对应的分支节点相连，用于将接收到的温度、GPS坐标、湿度、土壤酸碱度、重金属浓度整合为土壤质量信息传递给所述控制模块；

所述控制模块分别和汇总节点、显示模块、报警模块相连；

所述控制方法包含以下步骤：

步骤1），各个土壤监测单元对其所在处的土壤质量进行监测：

步骤1.1），温度传感器将检测到的温度传递给微控制器；

步骤1.2），GPS定位单元将检测到的土壤监测单元的GPS坐标传递给微控制器；

步骤1.3），湿度传感器将检测到的湿度传递给微控制器；

步骤1.4），土壤酸碱度传感器将检测到的土壤酸碱度传递给微控制器；

步骤1.5），重金属电化学传感器化学传感器阵列将检测到的重金属浓度经过重金属信号调理电路处理过后传递给微控制器；

步骤1.6），微控制器用于将接收到的温度、GPS坐标、湿度、土壤酸碱度、重金属浓度整合为土壤质量信息，并通过其对应的分支节点将该土壤质量信息传递给所述控制模块；

步骤2），控制模块控制显示模块显示接收到的各个土壤监测单元的土壤质量信息;

步骤3），控制模块将各个土壤监测单元土壤质量信息中的重金属浓度和预先设定的重金属浓度阈值进行比较；

步骤3.1），当存在重金属浓度大于预设的重金属浓度阈值的土壤质量信息时；

步骤3.1.1），控制模块控制显示模块突出显示该土壤质量信息；

步骤3.1.2），控制模块控制报警模块进行报警；

步骤4），控制模块将各个土壤监测单元土壤质量信息中的土壤酸碱度和预先设定的土壤酸碱度阈值范围进行比较；

步骤4.1），当存在土壤酸碱度不在预设的土壤酸碱度阈值范围内的土壤质量信息时；

步骤4.1.1），控制模块控制显示模块突出显示该土壤质量信息；

步骤4.1.2），控制模块控制报警模块进行报警。

所述控制模块的处理器采用51系列单片机，优先采用AT89S52单片机。

所述报警模块采用声光报警模块。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种农耕土壤监测系统的控制方法，所述农耕土壤监测系统包含土壤监测模块、无线传输模块、控制模块、显示模块和报警模块；

所述土壤监测模块包含若干土壤监测单元；

所述无线传输模块包含若干与所述土壤监测单元一一对应相连的分支节点和一个与所述控制模块相连的汇总节点，所述分支节点和汇总节点之间基于ZigBee协议无线通信；

所述土壤监测单元包含温度传感器、GPS定位单元、湿度传感器、土壤酸碱度传感器、重金属电化学传感器阵列、重金属信号调理电路和微控制器；

所述重金属电化学传感器阵列通过重金属信号调理电路和所述微控制器相连；

所述微控制器还分别和温度传感器、GPS定位单元、湿度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤监测单元对应的分支节点相连，用于将接收到的温度、GPS坐标、湿度、土壤酸碱度、重金属浓度整合为土壤质量信息传递给所述控制模块；

所述控制模块分别和汇总节点、显示模块、报警模块相连；

其特征在于，所述控制方法包含以下步骤：

步骤1），各个土壤监测单元对其所在处的土壤质量进行监测：

步骤1.1），温度传感器将检测到的温度传递给微控制器；

步骤1.2），GPS定位单元将检测到的土壤监测单元的GPS坐标传递给微控制器；

步骤1.3），湿度传感器将检测到的湿度传递给微控制器；

步骤1.4），土壤酸碱度传感器将检测到的土壤酸碱度传递给微控制器；

步骤1.5），重金属电化学传感器化学传感器阵列将检测到的重金属浓度经过重金属信号调理电路处理过后传递给微控制器；

步骤1.6），微控制器用于将接收到的温度、GPS坐标、湿度、土壤酸碱度、重金属浓度整合为土壤质量信息，并通过其对应的分支节点将该土壤质量信息传递给所述控制模块；

步骤2），控制模块控制显示模块显示接收到的各个土壤监测单元的土壤质量信息;

步骤3），控制模块将各个土壤监测单元土壤质量信息中的重金属浓度和预先设定的重金属浓度阈值进行比较；

步骤3.1），当存在重金属浓度大于预设的重金属浓度阈值的土壤质量信息时；

步骤3.1.1），控制模块控制显示模块突出显示该土壤质量信息；

步骤3.1.2），控制模块控制报警模块进行报警；

步骤4），控制模块将各个土壤监测单元土壤质量信息中的土壤酸碱度和预先设定的土壤酸碱度阈值范围进行比较；

步骤4.1），当存在土壤酸碱度不在预设的土壤酸碱度阈值范围内的土壤质量信息时；

步骤4.1.1），控制模块控制显示模块突出显示该土壤质量信息；

步骤4.1.2），控制模块控制报警模块进行报警。

2.根据权利要求1所述的农耕土壤监测系统的控制方法，其特征在于，所述控制模块的处理器采用51系列单片机。

3.根据权利要求2所述的农耕土壤监测系统的控制方法，其特征在于，所述控制模块的处理器采用AT89S52单片机。

4.根据权利要求1所述的农耕土壤监测系统的控制方法，其特征在于，所述报警模块采用声光报警模块。