[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

说明书

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，涉及蔬菜种植过程中含糖度在线监测领域。本发明解决了对白菜滴灌调控种植过程中，如何实现在线、无损、同步测量白菜含糖度的问题。本发明糖度测量探头包括插固式菜心探头、插固式菜帮探头和夹持式菜叶探头，可对菜心、菜帮和菜叶同步在线测量，嵌入式主板用于依次通过导光玻璃纤维束和糖度测量探头向白菜相应监测位置发送近红外探测光，近红外探测光包括两种波长的光；近红外探测光入射至白菜相应监测位置后，从白菜相应监测位置出射的近红外探测光依次由糖度测量探头和导光玻璃纤维束原路返回至嵌入式主板计算糖度。本发明主要用于东北酸菜专用白菜的糖度监测。

技术领域

本发明涉及蔬菜种植过程中含糖度在线监测领域。

背景技术

东北酸菜是以新鲜、营养丰富的白菜为主要原料，在低浓度食盐条件下，由乳酸菌发酵酸渍而成，具有口感鲜脆、色泽金黄、酸味浓郁醇厚的特点。酸菜的发酵机理主要是通过乳酸菌的代谢作用将白菜中的还原糖转化成乳酸，当充分发酵时酸菜中的还原糖含量从3％降至百分之零点几，说明白菜的含糖量对乳酸发酵进程起到至关重要的作用，同时含糖量也是鲜白菜最重要的感官品质和营养品质，提升白菜的含糖度可为乳酸发酵提供足够的还原糖，使酸渍产酸速度快、加速发酵进程、抑制杂菌滋生，并对优化和固化酸菜的独特风味有重要作用。东北酸菜是白菜深加工的重要形式，目前白菜酸渍加工正向产业化、标准化方向快速发展，由于鲜白菜的品质优劣直接影响着酸菜的最终品质，因此，规格化高品质的白菜对东北酸菜产业具有极为重要的意义。

在白菜传统种植方式中，盲目的“大水大肥”，不仅浪费宝贵的水资源和肥料，还导致白菜风味降低、品质变差。通过水肥一体化肥料调控可提高白菜的品质，但目前水肥滴灌主要目标是节水和节肥，尚未从东北酸菜的发酵机理出发种植含糖度高的专用白菜，而且现有的滴灌系统中采用的氮、磷、钾传感器主要用于土壤养分监测，缺少农田现场使用的白菜含糖度在线定量监测手段，无法对白菜的养分吸收和糖度转换效果进行在线监测，使现有的白菜水肥滴灌无法形成真正的“闭环”调控，需要针对缺失的环节实现在线监测，才能针对东北酸菜产业的实际需求进行精准调控种植。

目前对白菜含糖度测量主要采用红外吸收光谱仪器，这类台式精密仪器价格昂贵，只适于实验室内使用。由于白菜体积较大无法直接测量，需要制作白菜不同部位的待测试样，置于近红外吸收光谱仪中进行测试，属于非在线有损测试。由于糖度在白菜的菜帮、菜叶、菜心部分的含糖度各不相同，应用手持式近红外糖度仪也无法对靠内部的菜帮和菜心位置的糖度有效测试，如何实现低成本、在线、无损、同步测量白菜的含糖度，是结球期白菜含糖度调控的最关键环节，故以上问题亟需解决。

发明内容

本发明目的是为了解决对白菜滴灌调控种植过程中，如何实现在线、无损、同步测量白菜含糖度的问题，本发明提供了一种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。

白菜糖度在线监测装置，包括嵌入式主板、导光玻璃纤维束、糖度测量探头、土壤氮磷钾养分传感器、土壤pH值传感器、土壤温度及含水率传感器、支撑杆、太阳能电池板、无线网络天线和云平台；

糖度测量探头设置在白菜相应监测位置上；白菜相应监测位置包括白菜的菜心、菜帮和菜叶；所述糖度测量探头包括插固式菜心探头、插固式菜帮探头和夹持式菜叶探头；

嵌入式主板通过支撑杆固定于距地面预设高度的位置；支撑杆的底部安装有土壤氮磷钾养分传感器、土壤pH值传感器和土壤温度及含水率传感器；

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

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

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