[发明专利]一种带GPS定位的作物养分含量检测光谱仪

说明书

本发明公开了一种作物养分含量检测光谱仪，包括双通道LED光源、光电传感器、信号放大与调整模块、模型处理运算模块、存储模块、LCD显示模块。两特征波段的LED经过对植物叶片进行透射，通过光电传感器的转换采样将信号传送给信号调理电路，运算的结果和GPS信号接收机接收到的位置信息在LCD屏上显示。准确、无损地测定出作物的叶绿素、水分、氮素含量情况，并可结合GPS、GIS方便地测量出农田作物养份含量分布情况，实现精细农业作业管理。

技术领域

本发明涉及一种检测光谱仪，尤其涉及一种带GPS定位的作物养 分含量检测光谱仪。

背景技术

根据相关文献可知：在作物生长过程中，叶绿素是植物光合作用 的重要生物体，水分含量是植物生长体征的最重要表现，氮素营养诊 断是植物营养诊断的核心，是作物施肥、灌溉的重要参考指标。检测 植物中的这些养分含量具有极其重要的意义。同时，氮肥是全世界施 用量最大的一类化学肥料，也是推荐施肥中最难于准确定量的一种肥 料，施肥过少则不利于作物生长，施肥过多则不能全部被植物吸收而 浪费资源，根据文献献可知，富余的氮肥还会沉积在土壤里硬化土壤， 污染环境。究其原因，主要是由于缺乏能够准确、迅速、经济地判断 作物营养状况及确定氮肥需要量的测试方法。长期以来，作物的养分 补给均是均匀地按经验补给，较为科学的检测手段也只是将被没样本 带回实验室进行生化测验为基础，需要耗费大量的人力、物力，时效 性差、且为破坏性检测。即使通过该方法法测出作物氮素营养含量， 往往在施肥补肥过程中会在整片农田中均匀补肥。由于在大片农田中 的每一小块作物养份含量并不相同，则会导致不仅浪费氮肥，多余的 氮肥还会导致环境污染。不利于推广。

发明内容

本发明提供一种能快速、准确、无损地测定出作物的叶绿素、水 分、氮素含量并能实现精细管理的作物养分含量检测光谱仪。

一种作物养分含量检测光谱仪，其特征在于：包括

(a)双通道LED光源，用作发光光源；

(b)光电传感器，用于将双通道LED光源透射作物的光强信号转 换为电信号；

(c)信号放大与调整模块，用于将光电传感器输出的电信号放大、 滤波并转换为数字信号；

(d)模型处理运算模块，用于将信号放大与调整模块输出的数字 信号进行模型运算，得到叶绿素、水分、氮素含量值；

(e)存储模块，用于储存模型处理运算模块得到的养分含量值；

(f)LCD显示模块，用于显示模型处理运算模块得到的养分含量 值。

进一步的技术方案：所述的模型处理运算模块上还连接有GPS卫 星定位信号接收模块，用于接收被检作物的地理位置信息。

进一步的技术方案：所述的模型处理运算模块上还连接有无线数 据传输模块，用于将测量值或地理位置信息传输到PC机。

进一步的技术方案：所述的双通道LED光源中一个通道采用波长 为635nm-645nm的LED发光二极管，另一个采用波长为945nm-955nm 的LED发光二极管。波长的选择对叶绿素、水分、氮肥含量的测量有 敏感作用。

进一步的技术方案：所述的双通道LED光源中一个通道采用波长 为640nm的LED发光二极管，另一个采用波长为950nm的LED发光二 极管。

进一步的技术方案：所述的光电传感器采用硅光敏电池。

进一步的技术方案：所述的模型处理运算模块以STC12A5C60S2 单片机为核心，利用多元回归分析拟合算法对数据进行处理，建立植 物的叶绿素、水分、氮素含量检测模型。

进一步的技术方案：所述的含量检测模型分别为：