[发明专利]白菜糖度在线监测装置及采用该装置实现的滴灌调控系统

权利要求书

1.白菜糖度在线监测装置，其特征在于，包括嵌入式主板(1)、导光玻璃纤维束(2)、糖度测量探头(3)、土壤氮磷钾养分传感器(5)、土壤pH值传感器(6)、土壤温度及含水率传感器(7)、支撑杆(8)、太阳能电池板(9)、无线网络天线(10)和云平台；

糖度测量探头(3)设置在白菜(4)相应监测位置上；白菜(4)相应监测位置包括白菜(4)的菜心、菜帮和菜叶；所述糖度测量探头(3)包括插固式菜心探头(31)、插固式菜帮探头(32)和夹持式菜叶探头(33)；

嵌入式主板(1)通过支撑杆(8)固定于距地面预设高度的位置；支撑杆(8)的底部安装有土壤氮磷钾养分传感器(5)、土壤pH值传感器(6)、土壤温度及含水率传感器(7)；

土壤氮磷钾养分传感器(5)，用于采集土壤养分发送至嵌入式主板(1)后，通过无线网络天线(10)传输至云平台；

土壤pH值传感器(6)，用于采集土壤pH值并发送至嵌入式主板(1)后，通过无线网络天线(10)传输至云平台；

土壤温度及含水率传感器(7)，用于采集土壤温度和土壤含水率并发送至嵌入式主板(1)后，通过无线网络天线(10)传输至云平台；

太阳能电池板(9)固定在支撑杆(8)上，用于给嵌入式主板(1)、土壤氮磷钾养分传感器(5)、土壤pH值传感器(6)、土壤温度及含水率传感器(7)和无线网络天线(10)进行供电；

嵌入式主板(1)用于依次通过导光玻璃纤维束(2)和糖度测量探头(3)向白菜(4)相应监测位置发送近红外探测光，近红外探测光入射至白菜(4)相应监测位置后，从白菜(4)相应监测位置出射的近红外探测光依次由糖度测量探头(3)和导光玻璃纤维束(2)原路返回至嵌入式主板(1)；近红外探测光包括两种波长的光，其中，一种波长的光作为测量光，另一种波长的光作为参考光；

嵌入式主板(1)用于对从白菜(4)相应监测位置出射的近红外探测光中的参考光和测量光进行处理，从而获得白菜(4)相应监测位置的糖度；还用于将白菜(4)相应监测位置的糖度通过无线网络天线(10)传输至云平台；

云平台，用于根据白菜(4)相应监测位置的糖度对土壤的养分、土壤中pH值、土壤温度和土壤含水率进行调节。

2.根据权利要求1所述的白菜糖度在线监测装置，其特征在于，嵌入式主板(1)用于对从白菜(4)相应监测位置出射的近红外探测光中的参考光和测量光进行处理，从而获得白菜(4)相应监测位置的糖度的实现方式为：

首先、对从白菜(4)相应监测位置出射的近红外探测光中的参考光和测量光进行光电转化后，分别获得测量光强度I(λ₁)和参考光强度I(λ₂)；

其次、对测量光强度I(λ₁)与参考光强度I(λ₂)的比值取对数，获得比值结果

再次、根据比值结果M与预设糖度标定曲线间的对应关系，获得该比值结果M所对应的糖度；其中，预设糖度标定曲线上的每个点横、纵坐标分别为比值结果M的值和该比值结果M的值所对应的糖度。

3.根据权利要求1所述的白菜糖度在线监测装置，其特征在于，嵌入式主板(1)包括控制器(11)、驱动电路(12)、近红外LED光源(13)、光路耦合分束模块(14)、测量光探测转换电路(15)和参考光探测转换电路(16)；

控制器(11)通过驱动电路(12)对近红外LED光源(13)进行驱动控制，使近红外LED光源(13)生成的一束近红外探测光送至光路耦合分束模块(14)进行分束后，送至相应的糖度测量探头(3)；

光路耦合分束模块(14)还用于对糖度测量探头(3)所接收的从相应探测位置出射的近红外探测光中的测量光和参考光进行分离，将测量光送至测量光探测转换电路(15)进行光电转化后，获得的测量光强度I(λ₁)送至控制器(11)，同时还将参考光送至参考光探测转换电路(16)进行光电转化后，获得的参考光强度I(λ₂)送至控制器(11)；

控制器(11)还用于根据从相应探测位置出射的近红外探测光中的测量光强度I(λ₁)和参考光强度I(λ₂)，获得相应探测位置的糖度。