CN110865041A - 一种土壤成分含量检测智能分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤成分含量检测智能分析系统，包括：土壤光谱检测模块，用于获取土壤的光谱信号；土壤成分分析模块，用于对光谱信号进行分析获取土壤中的成分。所述土壤光谱检测模块包括光谱仪模块、通信模块和控制器。本发明通过设置光谱仪模块采集土壤的光谱信号，通过分析光谱信号即可实现对土壤成分的分析；以及通过设置通信模块，可将远程实现光谱分析，可实现野外快速检测土壤成分。
Description
技术领域
本发明涉及土壤成分检测领域，具体涉及一种土壤成分含量检测智能分析系统。
背景技术
为了提高农产品的生产性，有必要适当把握土壤的肥力。作为土壤的肥力的指标，存在土壤中所含的有效氮、有效磷酸、总磷、总碳、总氮、K、Ca、Mg、Fe、Al、Na、CN比、CEC(Cation Exchange Capacity，阳离子交换容量)等的土壤肥力特征。目前，现有的土壤成分检测设备，需要将待测土壤送至实验室中进行检测，工作繁琐、工作效率低，检测成本较大；同时，由于土壤成分十分复杂，土壤质地、湿度、有机质、氧化铁等的含量都会对土壤光谱特征产生影响，土壤样品异位检测可能存在土壤变性，影响检测结果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于携带，可快速检测土壤成分的土壤成分含量检测智能分析系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种土壤成分含量检测智能分析系统，包括：
土壤光谱检测模块，用于获取土壤的光谱信号；土壤成分分析模块，用于对光谱信号进行分析获取土壤中的成分。
进一步地，所述土壤光谱检测模块包括壳体，以及设置在壳体内的光谱仪模块、控制器和通信模块，所述控制器分别与光谱仪模块和通信模块，所述壳体的顶部设有可开合的盖体，盖体下方的壳体内的设有检测台，壳体内的光谱仪模块的扫描口位于检测台上方并安装在盖体内，所述盖体的外部安装有与控制器连接的指示灯。
进一步地，所述土壤成分分析模块为一种可被计算机执行的软件程序，通信模块与计算机连接，将光谱仪模块采集的光谱信号发送给土壤成分分析模块进行土壤成分分析。
进一步地，所述土壤成分分析模块采用BP神经网络模型对光谱信号进行成分分析。
本发明具有以下有有益效果：
(1)通过设置光谱仪模块采集土壤的光谱信号，通过分析光谱信号即可实现对土壤成分的分析；
(2)通过设置通信模块，可将远程实现光谱分析，可实现野外快速检测土壤成分；
(3)光谱信号通过BP神经网络模型分析，其检测结果准确度较高，随着检测的数据越多，其检测的结果准确度越高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的土壤光谱检测模块连接关系示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供的土壤成分含量检测智能分析系统包括土壤光谱检测模块和土壤成分分析模块。
所述土壤光谱检测模块用于获取土壤的光谱信号；如图2所示，它包括壳体，以及设置在壳体内的光谱仪模块、控制器和通信模块，所述控制器分别与光谱仪模块和通信模块连接，所述控制器采用现有技术找那个就有数据处理以及控制协调的单片机实现，如ARM、FPGA等，所述通信模块采用有线或无线方式与下一级进行通信，实现将数据进行上传，便于数据分析。所述光谱仪模块包括可见近红外光谱仪和多光谱成像仪，可见近红外光谱仪可发射出波长范围325～2500nm的可见光，所述光谱成像仪可以采集近红外光和红外光，通过可见近红外光谱仪发射可见光，经过土壤后被多光谱成像仪获取光谱信号，所述壳体的顶部设有可开合的盖体，盖体下方的壳体内的设有检测台，检测台用于存放被检测土壤，所述可见近红外光谱仪和多光谱成像仪均为以盖体上，且朝向检测台，所述盖体的外部安装有与控制器连接的指示灯。
所述土壤成分分析模块为一种可被计算机执行的软件程序，用于对光谱信号进行分析获取土壤中的成分；所述通信模块与计算机连接，将光谱仪模块采集的光谱信号发送给土壤成分分析模块进行土壤成分分析。所述土壤成分分析模块采用BP神经网络模型对光谱信号进行成分分析，本实施例在建立BP神经模型前使用成分分析法对光谱数据进行降维，所述降维是指通过成分分析运算产生一些新的变量，新的变量是原始变量的某种组合，可以代表原始变量的信息。
本实施例所述BP神经模型采用3层，模型各种神经元的激励函数是sigmoid函数，sigmoid函数的值为0.9，输入节点为15，输出节点为1，模型最大迭代次数设为10000，允许误差为0.0001，动态参数设为0.7。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种土壤成分含量检测智能分析系统，其特征在于包括：
土壤光谱检测模块，用于获取土壤的光谱信号；土壤成分分析模块，用于对光谱信号进行分析获取土壤中的成分。
2.根据权利要求1所述的土壤成分含量检测智能分析系统，其特征在于：所述土壤光谱检测模块包括壳体，以及设置在壳体内的光谱仪模块、控制器和通信模块，所述控制器分别与光谱仪模块和通信模块连接，所述壳体的顶部设有可开合的盖体，盖体下方的壳体内的设有检测台，光谱仪模块朝向检测台并安装在盖体内，所述盖体的外部安装有与控制器连接的指示灯。
3.根据权利要求2所述的土壤成分含量检测智能分析系统，其特征在于：所述土壤成分分析模块为一种可被计算机执行的软件程序，通信模块与计算机连接，将光谱仪模块采集的光谱信号发送给土壤成分分析模块进行土壤成分分析。
4.根据权利要求1或3所述的土壤成分含量检测智能分析系统，其特征在于：所述土壤成分分析模块采用BP神经网络模型对光谱信号进行成分分析。
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