[发明专利]一种基于光谱反射率的土壤耕层养分动态测试系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于光谱反射率的土壤耕层养分动态测试系统及方法；在光源处于关闭状态下，且开沟犁进入耕层并处于静止状态时，主控单元通过第一光谱仪获取校正白板的反射亮度值DNBW、通过第二光谱仪获取钢化玻璃下被测土壤的反射亮度值DNBI，并将上述DNBW和DNBI作为噪声标定数据进行存储；在光源处于开启状态下，且开沟犁进入耕层并处于工作状态时，主控单元通过第一光谱仪获取校正白板的反射亮度值DNW、通过第二光谱仪获取钢化玻璃下被测土壤的反射亮度值DNI，并根据公式实时计算出当前位置被测土壤的光谱反射率RI；主控单元调用主控单元内存储的土壤内不同类型养分与光谱反射率的回归模型，并利用计算出的当前位置被测土壤的RI对被测土壤的养分进行动态预测。

主权项

一种基于光谱反射率的土壤耕层养分动态测试系统，其特征在于，包括：采集装置、主控单元；采集装置，包括开沟犁、镇压机构(9)、探头夹具(8)、第一光谱仪(14)、第二光谱仪(16)、光源(15)；开沟犁包括犁柱(1)、犁铧(2)、犁托(3)；犁托(3)设于犁柱(1)的一端，犁铧(2)设于犁托(3)的一侧，犁托(3)上与犁铧(2)相对的一侧设有第一铰接机构(12)和第二铰接机构(13)；第一铰接机构(12)设于第二铰接机构(13)的上方；镇压机构(9)的一端与第一铰接机构(12)铰接，另一端与探头夹具(8)顶端的一侧铰接，探头夹具(8)顶端的另一侧与第二铰接机构(13)铰接，探头夹具(8)绕第二铰接机构(13)与犁托(3)形成转动运动副；所述的第二铰接机构(13)和镇压机构(9)分别对探头夹具(8)进行固定和镇压；探头夹具(8)的底端设有第一孔槽和第二孔槽，第一孔槽相对第二孔槽靠近犁托(3)，第一孔槽上安装有第一探头(4)，第二孔槽上安装有第二探头(7)；探头夹具(8)上还设有校正白板(5)和钢化玻璃(6)，校正白板(5)设于第一探头(4)的下方，钢化玻璃(6)设于第二探头(7)的下方；第一光谱仪(14)通过第一光纤(10)与第一探头(4)连接；第二光谱仪(16)通过第二光纤(11)与第二探头(7)相连；且第一光纤(10)和第二光纤(11)均与光源(15)连接；主控单元，与第一光谱仪(14)、第二光谱仪(16)通信连接；主控单元内存储有土壤内不同类型养分与光谱反射率的回归模型；在第一状态下，主控单元通过第一光谱仪(14)获取校正白板(5)的反射亮度值DNBW、通过第二光谱仪(16)获取钢化玻璃(6)下被测土壤的反射亮度值DNBI，并将上述DNBW和DNBI作为噪声标定数据进行存储；在第二状态下，主控单元通过第一光谱仪(14)获取校正白板(5)的反射亮度值DNW、通过第二光谱仪(16)获取钢化玻璃(6)下被测土壤的反射亮度值DNI，并根据公式实时计算出当前位置被测土壤的光谱反射率RI；主控单元调用主控单元内存储的土壤内不同类型养分与光谱反射率的回归模型，并利用计算出的当前位置被测土壤的RI对被测土壤的养分进行动态预测；所述的公式为：其中，RW为校正白板(5)的反射率，B为钢化玻璃(6)的透光率；其中，所述的第一状态指的是光源(15)处于关闭状态且开沟犁进入被测土壤耕层并处于静止状态，所述的第二状态指的是光源(15)处于开启状态且开沟犁进入被测土壤耕层并处于工作状态。