一种用于环保监测的土壤数据采集设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种用于环保监测的土壤数据采集设备及方法，包括土壤采集腔、土壤采集端和控制系统，所述土壤采集端包括重金属采集装置和PH感应装置、数据采集单元、ADC单元、主控单元、通信单元，所述土壤采集设备在插入土壤时，所述土壤采集端未伸出土壤采集腔内。本发明专利技术能够有效保护土壤采集端，延长土壤采集设备使用寿命，使用了检测精度更高的重金属检测电路和PH检测电路，使得土壤数据采集更加精确，同时电路结构更加简单、使用器件较少，进一步降低了设备的成本和复杂度。降低了设备的成本和复杂度。降低了设备的成本和复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于环保监测的土壤数据采集设备及方法


[0001]本专利技术涉及土壤检测
，具体涉及一种用于环保监测的土壤数据采集设备及方法。

技术介绍

[0002]土壤环保监测，是了解土壤环境质量状况的重要措施，提前预知土壤危害，进而防治土壤污染危害，并对土壤污染程度、发展趋势的动态分析测定，包括土壤环境质量的现状调查、区域土壤环境背景值的调查、土壤污染事故调査和污染土壤的动态观测，其中土壤环境监测一般包括准备、布点、采样、制样、分析测试、评价等步骤，质量控制/质量保证应该贯穿始终，但是，质量控制的前提是数据检测的高精度。
[0003]目前，对于土壤数据的检测设备普遍精度不高，未考虑环境因素的影响等，或者检测电路结构复杂、设备较大、成本较高，或者设备使用寿命较短，未考虑设备的自身保护等一些问题。

技术实现思路

[0004]为了解决以上问题，本专利技术提供一种用于环保监测的土壤数据采集设备及方法，将土壤数据采集端容纳在采集腔内，插入土壤时能够对采集端有效保护，延长设备使用寿命；通过设置精度更高的重金属检测电路和PH检测电路，提高了质量控制的有效性，同时检测电路结构简单、使用器件更少，进一步降低了设备体积和成本。
[0005]本专利技术涉及一种用于环保监测的土壤数据采集设备，包括土壤采集腔、土壤采集端和控制系统，所述土壤采集端包括重金属采集装置和PH感应装置、数据采集单元、ADC单元、主控单元、通信单元，所述重金属采集装置和PH感应装置与所述数据采集单元连接，所述数据采集单元与所述ADC单元连接，所述ADC单元、通信单元均与所述主控单元连接；所述土壤采集设备在插入土壤时，所述土壤采集端未伸出土壤采集腔；
[0006]进一步的，所述控制系统还包括与其相连的数据存储装置、供电单元和人机系统；所述土壤采集端还包括VOC感应装置、温湿度感应装置、挥发性有机物采集装置、盐分感应装置中的一种或几种；
[0007]进一步的，所述重金属采集装置包括重金属检测电路，所述重金属检测电路包括：比色皿和光电二极管，经过所述比色皿发出的光由所述光电二极管吸收；第一三极管，所述第一三极管的基极连接控制端，所述第一三极管的集电极连接所述光电二极管，所述第一三极管的发射极与第一电阻连接，所述第一运放单元的反相端与所述第一电阻、第三电阻和第一电容连接，所述第一运放单元的输出端与第四电阻连接；第二运放单元，所述第二运放单元的同相端接地，所述第二运放单元的反相端与所述第四电阻、第一滑动变阻器连接，所述第二运放单元的输出端与所述第一电容、所述第三电阻、第五电阻连接，所述第二运放单元的的电源端分别接正负电源且通过第二电容、第三电容接地；第三运放单元，所述第三运放单元的同相端通过并联的第四电容和第六电阻接地，所述第三运放单元的反相端与所
述第五电阻、第七电阻和第五电容连接，所述第三运放单元的输出端与所述第五电容、第七电阻连接，并通过一RC网络输出；
[0008]进一步的，所述PH感应装置包括PH检测电路，所述PH检测电路包括：第四运放单元，所述第四运放单元的反相端通过第九电阻和第十一电阻与所述PH感应装置的第一检测信号、第十五电阻和第十一电容连接，所述第四运放单元的同相端通过第十三电阻接地，第七电容与所述第十一电阻和十三电阻连接，所述第四运放单元的输出端与第十六电阻连接，所述第四运放单元的电源端分别接正负电源且分别通过第九电容和第十电容接地；第五运放单元，所述第五运放单元的反相端通过第十电阻和第十二电阻与所述PH感应装置的第二检测信号连接，其余端子的连接方式与所述第四运放单元相同；差分运放单元，所述差分运放单元的反相端通过第十七电阻与所述第五运放单元连接，并与第十八电阻连接，所述差分运放单元的同相端通过第十六电阻与所述第四运放单元连接，并与第十九电阻和第十四电容，所述差分运放单元的输出端与第二十电阻连接；第六运放单元，所述第六运放单元的反相端与所述第二十电阻、第十五电容、第二滑动变阻器连接，所述第六运放单元的同相端接地，所述第六运放单元的输出端通过一RC网络输出；
[0009]进一步的，所述重金属采集装置包括重金属检测电路，所述重金属检测电路包括放大电路、温漂抑制电路和滤波电路；
[0010]进一步的，所述PH感应装置包括PH检测电路，所述PH检测电路包括放大电路和温漂抑制电路；
[0011]进一步的，所述土壤采集设备出入完成时，即需要采集土壤信息或数据时，所述土壤采集端伸出土壤采集腔；
[0012]进一步的，所述控制系统被密封在所述土壤采集腔的防水硅胶内部。
[0013]本专利技术还涉及一种用于环保监测的土壤数据采集方法，包括上述的用于环保监测的土壤数据采集设备，还包括云服务器，所述控制系统通过通信单元与云服务器连接，利用云端数据首先整合区域土壤数据，然后绘制区域土壤图像，最后采用拟合函数对土壤图像进行拟合；
[0014]进一步的，所述土壤图像为经过软件处理的土壤重金属含量曲线图或PH值的曲线图；
[0015]进一步的，所述重金属采集装置包括重金属检测电路，所述重金属检测电路包括：比色皿和光电二极管，经过所述比色皿发出的光由所述光电二极管吸收；第一三极管，所述第一三极管的基极连接控制端，所述第一三极管的集电极连接所述光电二极管，所述第一三极管的发射极与第一电阻连接，所述第一运放单元的反相端与所述第一电阻、第三电阻和第一电容连接，所述第一运放单元的输出端与第四电阻连接；第二运放单元，所述第二运放单元的同相端接地，所述第二运放单元的反相端与所述第四电阻、第一滑动变阻器连接，所述第二运放单元的输出端与所述第一电容、所述第三电阻、第五电阻连接，所述第二运放单元的的电源端分别接正负电源且通过第二电容、第三电容接地；第三运放单元，所述第三运放单元的同相端通过并联的第四电容和第六电阻接地，所述第三运放单元的反相端与所述第五电阻、第七电阻和第五电容连接，所述第三运放单元的输出端与所述第五电容、第七电阻连接，并通过一RC网络输出；
[0016]进一步的，所述PH感应装置包括PH检测电路，所述PH检测电路包括：第四运放单
时，则不存在中间元件。还应理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”至另一元件时，则不存在中间元件。
[0028]在本文中可以使用诸如“在...下方”或“在上方”，“在上方”或“在下方”或“水平”或“垂直”之类的相对术语来描述一个元件，层或区域与另一元件，层或区域的关系。如图所示，将理解的是，这些术语除了附图中描绘的取向之外还意图涵盖装置的不同取向。
[0029]本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本专利技术。如本文所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是,当在本文中使用时，术语“包括”，“包含”，“包括”和/或“包括”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于环保监测的土壤数据采集设备，其特征在于，包括土壤采集腔、土壤采集端和控制系统，所述土壤采集端包括重金属采集装置和PH感应装置、数据采集单元、ADC单元、主控单元、通信单元，所述重金属采集装置和PH感应装置与所述数据采集单元连接，所述数据采集单元与所述ADC单元连接，所述ADC单元、通信单元均与所述主控单元连接；所述土壤采集设备在插入土壤时，所述土壤采集端未伸出土壤采集腔。2.根据权利要求1所述的采集设备，其特征在于，所述控制系统还包括与其相连的数据存储装置、供电单元和人机系统；所述土壤采集端还包括VOC感应装置、温湿度感应装置、挥发性有机物采集装置、盐分感应装置中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的采集设备，其特征在于，所述重金属采集装置包括重金属检测电路，所述重金属检测电路包括：比色皿和光电二极管，经过所述比色皿发出的光由所述光电二极管吸收；第一三极管，所述第一三极管的基极连接控制端，所述第一三极管的集电极连接所述光电二极管，所述第一三极管的发射极与第一电阻连接，所述第一运放单元的反相端与所述第一电阻、第三电阻和第一电容连接，所述第一运放单元的输出端与第四电阻连接；第二运放单元，所述第二运放单元的同相端接地，所述第二运放单元的反相端与所述第四电阻、第一滑动变阻器连接，所述第二运放单元的输出端与所述第一电容、所述第三电阻、第五电阻连接，所述第二运放单元的的电源端分别接正负电源且通过第二电容、第三电容接地；第三运放单元，所述第三运放单元的同相端通过并联的第四电容和第六电阻接地，所述第三运放单元的反相端与所述第五电阻、第七电阻和第五电容连接，所述第三运放单元的输出端与所述第五电容、第七电阻连接，并通过一RC网络输出。4.根据权利要求1所述的采集设备，其特征在于，所述PH感应装置包括PH检测电路，所述PH检测电路包括：第四运放单元，所述第四运放单元的反相端通过第九电阻和第十一电阻与所述PH感应装置的第一检测信号、第十五电阻和第十一电容连接，所述第四运放单元的同相端通过第十三电阻接地，第七电容与所述第十一电阻和十三电阻连接，所述第四运放单元的输出端与第十六电阻连接，所述第四运放单元的电源端分别接正负电源且分别通过第九电容和第十电容接地；第五运放单元，所述第五运放单元的反相端通过第十电阻和第十二电阻与所述PH感应装置的第二检测信号连接，其余端子的连接方式与所述第四运放单元相同；差分运放...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鸣，毕军，李冰，贾倩，孙一宁，王艺伟，袁梦晨，彭冲，王瑞琦，于文龙，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：