CN111220787A - 一种土壤重金属含量的估测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤金属含量估测技术领域，公开了一种土壤重金属含量的估测方法及装置。包括智能终端检测机，本发明的智能终端检测机结构设置合理，体积小，便于携带，便于对采样土壤实时的检测工作，并且此智能终端检测机的系统易于控制，能够完成对测试数据归一化的处理和传输，在后续的数据处理中，无需考虑这些测量值的绝对大小，而是只需考虑测量得到的曲线的形状。这一点带来了测量的便捷性。若要进一步的对取样片区的土壤进行检测，可以送至实验室进行后续的检测工作，综上所述，此移动智能终端检测机适用于野外现场快速检测，操作十分简单便捷，使得在环保工作中监测效率大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及土壤金属含量估测技术领域，尤其涉及一种土壤重金属含量的估测方法及装置。
背景技术
我国农产品产地的重金属污染问题日益凸显，土壤重金属富集严重威胁了生态系统和人类的安全。在预防、监测、治理土壤重金属污染过程中，检测土壤重金属含量是一个非常重要的环节。重金属的定量检测分析技术通常有：紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)。
但是上述的检测方法都是在实验室通过高精密设备检测得到，虽然能够精确的获知重金属的浓度数值，但是条件有限，特别对于户外环境实地检测来说不方便，而且耗时长，使用起来不便捷，从而影响检测效率。在检测土壤重金属含量时，都需要现场采样后，送交实验室进行后期复杂的预处理和异位检测分析，既耗时又不方便，不能用于现场快速检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种土壤重金属含量的估测方法及装置，能够适用于野外现场快速检测，操作十分简单便捷，使得在环保工作中监测效率大大提高。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种土壤重金属含量的估测方法及装置，包括移动智能终端检测机，所述移动智能终端检测机包括检测空仓、土壤检测放置板、显示屏幕和控制区，所述显示屏幕和控制区均安装在移动智能终端检测机的顶部表面上，所述检测空仓开设在移动智能终端检测机中，所述土壤检测放置板的侧壁通过卡块可拆卸连接检测空仓的内腔壁，且土壤检测放置板的侧壁滑动连接可拆卸连接检测空仓的内壁，所述检测空仓中设置有传感器，所述移动智能终端检测机中设置有直接数字式频率合成器，电流采样器，仪用放大器，A/D转换器，接口逻辑电路，MCU微控制单元，无线发送/接收模块，以及电源模块；所述电源模块为MCU微控制单元、传感器、直接数字式频率合成器、电流采样器、仪用放大器、A/D转换器、接口逻辑电路、无线发送/接收模块提供电能；所述无线发送/接收模块电性连接至MCU微控制单元，直接数字式频率合成器的信号输入端电性连接至MCU微控制单元，直接数字式频率合成器的信号输出端电性连接至传感器，电流采样器与传感器电性连接，电流采样器与仪用放大器的信号输入端电性连接，仪用放大器的信号输出端电性连接至A/D转换器的模拟信号输入端，A/D转换器的数字信号输出端通过接口逻辑电路电性连接至MCU微控制单元；在一些采用查表器架构的直接数字式频率合成器中，直接数字式频率合成器生成的电信号的电压值也可以反向传输至MCU微控制单元。
优选地，上述一种土壤重金属含量的估测方法及装置中，所述无线发送/接收模块采用3g或4g信号传输。
优选地，上述一种土壤重金属含量的估测方法及装置中，所述当检测的结果报告出土壤中重金属含量显著超标时，标记该取样片区的土壤受重金属污染，并采用紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)中的其中一种方法。
优选地，上述一种土壤重金属含量的估测方法及装置中，所述电源模块由全桥整流器、前端滤波器、自激振荡变压器、采样电路、反馈电路、后端整流器、后端滤波器构成开关式直流电源。
优选地，上述一种土壤重金属含量的估测方法及装置中，所述直接数字式频率合成器生成的交流电信号的电压值由直接数字式频率合成器内置的运算单元将MCU传达的指令和查表器查询结果经过运算得到，并反向回传至MCU；在后续的测量工作中，无需再对传感器两端的交流电信号的电压进行测量，MCU在对直接数字式频率合成器发出指令的同时，存储交流电信号电压值，仅需要测量经过传感器和土壤试样的交流电信号的电流值。
优选地，上述一种土壤重金属含量的估测方法及装置中，所述检测空仓中设置有温度加热控制器，所述温度加热控制器与MCU微控制单元电性连接。
优选地，上述一种土壤重金属含量的估测方法及装置中，还包括以下步骤；
步骤一，在检测前，在智能终端检测机上输入检测参数，通过无线发送/接收模块将检测参数和指令传送给MCU微控制单元；
步骤二，在检测时，将待检测的土壤放置在土壤检测放置板上，然后将土壤检测放置板滑入至检测空仓中与检测空仓中的传感器充分接触，MCU微控制单元将测量得到的测试数据、来自直接数字式频率合成器的交流电信号的电压值通过无线发送/接收模块传送给智能终端检测机，并由智能终端检测机实时地记录；
步骤三，检测完毕时，由手持式移动智能终端根据测试数据来分析得到土壤中的重金属含量，手持式移动智能终端根据测试数据计算得到土壤试样测试数值，同时将计算结果实时地存储，再与智能终端检测机中预存的标准曲线库中的曲线作自动匹配运算，参照标准曲线库中的数值，显示屏幕得到所采集的土壤试样的重金属含量。
本发明的有益效果是：本发明的智能终端检测机结构设置合理，体积小，便于携带，便于对采样土壤实时的检测工作，并且此智能终端检测机的系统易于控制，能够完成对测试数据归一化的处理和传输，在后续的数据处理中，无需考虑这些测量值的绝对大小，而是只需考虑测量得到的曲线的形状。这一点带来了测量的便捷性。若要进一步的对取样片区的土壤进行检测，可以送至实验室使用紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)中的其中一种方法进行后续的检测工作，综上所述，此移动智能终端检测机适用于野外现场快速检测，操作十分简单便捷，使得在环保工作中监测效率大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明移动智能终端检测机的系统结构示意图。
图2为本发明智能终端检测机的外部结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、移动智能终端检测机；11、检测空仓；12、土壤检测放置板；13、显示屏幕；14、控制区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~2所示，本实施例为一种土壤重金属含量的估测方法及装置，包括移动智能终端检测机1，移动智能终端检测机1包括检测空仓11、土壤检测放置板12、显示屏幕13和控制区14，显示屏幕13和控制区14均安装在移动智能终端检测机1的顶部表面上，检测空仓11开设在移动智能终端检测机1中，土壤检测放置板12的侧壁通过卡块可拆卸连接检测空仓11的内腔壁，且土壤检测放置板12的侧壁滑动连接可拆卸连接检测空仓11的内壁，检测空仓11中设置有传感器，检测空仓11中设置有温度加热控制器，温度加热控制器与MCU微控制单元电性连接，移动智能终端检测机1中设置有直接数字式频率合成器，电流采样器，仪用放大器，A/D转换器，接口逻辑电路，MCU微控制单元，无线发送/接收模块，以及电源模块；电源模块为MCU微控制单元、传感器、直接数字式频率合成器、电流采样器、仪用放大器、A/D转换器、接口逻辑电路、无线发送/接收模块提供电能；无线发送/接收模块电性连接至MCU微控制单元，直接数字式频率合成器的信号输入端电性连接至MCU微控制单元，直接数字式频率合成器的信号输出端电性连接至传感器，电流采样器与传感器电性连接，电流采样器与仪用放大器的信号输入端电性连接，仪用放大器的信号输出端电性连接至A/D转换器的模拟信号输入端，A/D转换器的数字信号输出端通过接口逻辑电路电性连接至MCU微控制单元；在一些采用查表器架构的直接数字式频率合成器中，直接数字式频率合成器生成的电信号的电压值也可以反向传输至MCU微控制单元，无线发送/接收模块采用3g或4g信号传输，当检测的结果报告出土壤中重金属含量显著超标时，标记该取样片区的土壤受重金属污染，并采用紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)中的其中一种方法，电源模块由全桥整流器、前端滤波器、自激振荡变压器、采样电路、反馈电路、后端整流器、后端滤波器构成开关式直流电源，直接数字式频率合成器生成的交流电信号的电压值由直接数字式频率合成器内置的运算单元将MCU传达的指令和查表器查询结果经过运算得到，并反向回传至MCU；在后续的测量工作中，无需再对传感器两端的交流电信号的电压进行测量，MCU在对直接数字式频率合成器发出指令的同时，存储交流电信号电压值，仅需要测量经过传感器和土壤试样的交流电信号的电流值。
还包括以下步骤；
步骤一，在检测前，在智能终端检测机1上输入检测参数，通过无线发送/接收模块将检测参数和指令传送给MCU微控制单元；
步骤二，在检测时，将待检测的土壤放置在土壤检测放置板12上，然后将土壤检测放置板12滑入至检测空仓11中与检测空仓11中的传感器充分接触，MCU微控制单元将测量得到的测试数据、来自直接数字式频率合成器的交流电信号的电压值通过无线发送/接收模块传送给智能终端检测机1，并由智能终端检测机1实时地记录；
步骤三，检测完毕时，由手持式移动智能终端根据测试数据来分析得到土壤中的重金属含量，手持式移动智能终端根据测试数据计算得到土壤试样测试数值，同时将计算结果实时地存储，再与智能终端检测机1中预存的标准曲线库中的曲线作自动匹配运算，参照标准曲线库中的数值，显示屏幕13得到所采集的土壤试样的重金属含量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本发明的移动智能终端检测机1结构设置合理，体积小，便于携带，便于对采样土壤实时的检测工作，并且此智能终端检测机的系统易于控制，移动智能终端检测机1采取了对测试数据归一化的处理，能够实现对检测数据的无线发送/接收的功能，不便于在户外进行检测和实时，能够完成对测试数据归一化的处理和传输，在后续的数据处理中，无需考虑这些测量值的绝对大小，而是只需考虑测量得到的曲线的形状。这一点带来了测量的便捷性。若要进一步的对取样片区的土壤进行检测，可以送至实验室进行紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)中的其中一种方法进行后续的检测工作，综上所述，此移动智能终端检测机适用于野外现场快速检测，操作十分简单便捷，使得在环保工作中监测效率大大提高。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种土壤重金属含量的估测装置，包括移动智能终端检测机（1），其特征在于：所述移动智能终端检测机（1）包括检测空仓（11）、土壤检测放置板（12）、显示屏幕（13）和控制区（14），所述显示屏幕（13）和控制区（14）均安装在移动智能终端检测机（1）的顶部表面上，所述检测空仓（11）开设在移动智能终端检测机（1）中，所述土壤检测放置板（12）的侧壁通过卡块可拆卸连接检测空仓（11）的内腔壁，且土壤检测放置板（12）的侧壁滑动连接可拆卸连接检测空仓（11）的内壁，所述检测空仓（11）中设置有传感器，所述移动智能终端检测机（1）中设置有直接数字式频率合成器，电流采样器，仪用放大器，A/D转换器，接口逻辑电路，MCU微控制单元，无线发送/接收模块，以及电源模块；所述电源模块为MCU微控制单元、传感器、直接数字式频率合成器、电流采样器、仪用放大器、A/D转换器、接口逻辑电路、无线发送/接收模块提供电能；所述无线发送/接收模块电性连接至MCU微控制单元，直接数字式频率合成器的信号输入端电性连接至MCU微控制单元，直接数字式频率合成器的信号输出端电性连接至传感器，电流采样器与传感器电性连接，电流采样器与仪用放大器的信号输入端电性连接，仪用放大器的信号输出端电性连接至A/D转换器的模拟信号输入端，A/D转换器的数字信号输出端通过接口逻辑电路电性连接至MCU微控制单元；在一些采用查表器架构的直接数字式频率合成器中，直接数字式频率合成器生成的电信号的电压值也可以反向传输至MCU微控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种土壤重金属含量的估测装置，其特征在于： 所述无线发送/接收模块采用3g或4g信号传输。
3.根据权利要求1所述的一种土壤重金属含量的估测装置，其特征在于：所述当检测的结果报告出土壤中重金属含量显著超标时，标记该取样片区的土壤受重金属污染，并采用紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)中的其中一种方法。
4.根据权利要求1所述的一种土壤重金属含量的估测装置，其特征在于：所述电源模块由全桥整流器、前端滤波器、自激振荡变压器、采样电路、反馈电路、后端整流器、后端滤波器构成开关式直流电源。
5.根据权利要求1所述的一种土壤重金属含量的估测装置，其特征在于：所述直接数字式频率合成器生成的交流电信号的电压值由直接数字式频率合成器内置的运算单元将MCU传达的指令和查表器查询结果经过运算得到，并反向回传至MCU；在后续的测量工作中，无需再对传感器两端的交流电信号的电压进行测量，MCU在对直接数字式频率合成器发出指令的同时，存储交流电信号电压值，仅需要测量经过传感器和土壤试样的交流电信号的电流值。
6.根据权利要求1所述的一种土壤重金属含量的估测装置，其特征在于：所述检测空仓（11）中设置有温度加热控制器，所述温度加热控制器与MCU微控制单元电性连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种土壤重金属含量的估测装置，其特征在于：还包括以下步骤；
步骤一，在检测前，在移动智能终端检测机（1）上输入检测参数，通过无线发送/接收模块将检测参数和指令传送给MCU微控制单元；
步骤二，在检测时，将待检测的土壤放置在土壤检测放置板（12）上，然后将土壤检测放置板（12）滑入至检测空仓（11）中与检测空仓（11）中的传感器充分接触，MCU微控制单元将测量得到的测试数据、来自直接数字式频率合成器的交流电信号的电压值通过无线发送/接收模块传送给移动智能终端检测机（1），并由移动智能终端检测机（1）实时地记录；
步骤三，检测完毕时，由手持式移动智能终端根据测试数据来分析得到土壤中的重金属含量，手持式移动智能终端根据测试数据计算得到土壤试样测试数值，同时将计算结果实时地存储，再与智能终端检测机（1）中预存的标准曲线库中的曲线作自动匹配运算，参照标准曲线库中的数值，显示屏幕（13）得到所采集的土壤试样的重金属含量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200602 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |