机械一体化土壤养分自动检测系统及检测方法

技术特征：
1.一种机械一体化土壤养分自动检测系统，其特征在于：包括土壤自动取样装置、自动倾倒装置、自动粉碎装置、微波辅助提取装置、微流控芯片、数据采集装置、自动清洗装置、上位机和控制器；所述土壤自动取样装置包括取土钻和推动器；所述推动器用于将所述取土钻取好的土壤样本送入所述自动倾倒装置；所述自动倾倒装置包括加热板、转轴和底座；所述加热板通过所述转轴与所述底座转动连接，所述底座上装设有与转轴连接的角度传感器和质量传感器，所述自动倾倒装置用于将送入的土壤样本加热烘干称重后并控制倾倒的角度以使土壤样本送入所述自动粉碎装置；所述自动粉碎装置用于粉碎、研磨和筛取土壤样本并将其通过土样进样管路定量输送至所述微波辅助提取装置；所述微波辅助提取装置包括微波浸提容器、微波谐振腔，所述微波谐振腔包括用于传输电磁波的波导和腔壁，以使电磁波在腔内壁间多次放射、叠加形成驻波场，以强化土壤样本在所述微波浸提容器中土壤试液的浸提；所述微波浸提容器通过一夹管阀和y型三通与蠕动泵连接以切换浸提剂和清洗液注入所述微波浸提容器内；所述微波浸提容器中的土壤试液通过试液进样管路输送至所述微流控芯片；所述微波辅助提取装置还包括缓冲液瓶，所述缓冲液瓶中的缓冲液通过缓冲液进样管路输送至所述微流控芯片；所述土壤试液和所述缓冲液在所述微流控芯片中混合并通过所述微流控芯片中的检测电极进行检测，得到的土壤养分信息由数据采集装置采集；所述自动清洗装置用于清洗所述土壤自动取样装置、所述自动倾倒装置和所述自动粉碎装置中的土壤废渣，以及通过清洗管路清洗所述试液进样管路、所述缓冲液进样管路和所述微流控芯片；所述土壤自动取样装置、所述自动倾倒装置、所述自动粉碎装置、所述微波辅助提取装置、所述微流控芯片、所述数据采集装置和所述自动清洗装置与所述控制器相连接；所述控制器与所述上位机相连接。2.根据权利要求1所述的机械一体化土壤养分自动检测系统，其特征在于：所述土壤自动取样装置还包括电机，所述电机连接所述取土钻；所述自动倾倒装置还包括转动电机，用于控制自动倾倒装置倾倒土壤样本。3.根据权利要求1所述的机械一体化土壤养分自动检测系统，其特征在于：所述取土钻设有螺旋式刀头。4.根据权利要求1所述的机械一体化土壤养分自动检测系统，其特征在于：所述土样进样管路上还设有质量控制开关，用于定量控制进入微波辅助提取装置中的土壤样本的质量。5.根据权利要求1所述的机械一体化土壤养分自动检测系统，其特征在于：所述试液进样管路设有夹管阀、三通和蠕动泵，所述缓冲液进样管路设有另一个夹管阀、另一个三通和另一个蠕动泵；所述清洗管路连通两个所述夹管阀、两个所述三通和两个所述蠕动泵。6.根据权利要求1所述的机械一体化土壤养分自动检测系统，其特征在于：所述微流控芯片包括进样通道、缓冲液通道和检测通道；所述进样通道连接所述试液进样管路；所述缓
冲液通道连接所述缓冲液进样管路；所述进样通道和所述缓冲液通道汇合至所述检测通道；所述检测通道中设有所述检测电极，所述检测电极包括用于检测土壤试液中亚硝酸根离子、磷酸根离子以及钾离子的工作电极、用于为所述工作电极提供稳定的参考电位的参考电极、以及用于与工作电极组成回路并使所述工作电极上的电流流通的对电极。7.根据权利要求1所述的机械一体化土壤养分自动检测系统，其特征在于：所述自动清洗装置包括气泵、喷头、第一清洗液瓶、废渣收集瓶和第一废液瓶；所述气泵与所述喷头通过空气管路连接，用于将所述土壤自动取样装置、所述自动倾倒装置和所述自动粉碎装置中的土壤废渣通过气流吹入所述废渣收集瓶；所述第一清洗液瓶通过所述清洗管路连通所述试液进样管路、所述缓冲液进样管路和所述微流控芯片，所述微流控芯片通过废液管路连通所述第一废液瓶。8.一种利用权利要求1至7中任一项所述的机械一体化土壤养分自动检测系统的检测方法，其特征在于：所述土壤自动取样装置取样后将土壤样本送入所述自动倾倒装置，所述自动倾倒装置对土壤样本进行加热烘干称重后送入所述自动粉碎装置，所述自动粉碎装置粉碎、研磨和筛取土壤样本并将其通过土样进样管路定量输送至所述微波辅助提取装置，所述微波辅助提取装置将土壤样本浸提后的土壤试液通过所述试液进样管路送入所述微流控芯片，所述微波辅助提取装置还将缓冲液通过所述缓冲液进样管路送入所述微流控芯片，所述微流控芯片中的检测电极对混合的土壤试液和缓冲液进行土壤养分的检测，检测结果由数据采集装置采集；再由所述自动清洗装置对所述土壤自动取样装置、所述自动倾倒装置、所述自动粉碎装置、所述试液进样管路、所述缓冲液进样管路和所述微流控芯片进行清洗；所述控制器与所述土壤自动取样装置、所述自动倾倒装置、所述自动粉碎装置、所述微波辅助提取装置、所述微流控芯片、所述数据采集装置和所述自动清洗装置相连接，起到中枢控制作用；所述上位机与所述控制器相连接，通过下发命令至所述控制器从而实现检测系统的运行。

技术总结
本发明公开了机械一体化土壤养分自动检测系统及检测方法，涉及土壤养分检测领域。该系统包括土壤自动取样装置、自动倾倒装置、自动粉碎装置、微波辅助提取装置、微流控芯片、数据采集装置和自动清洗装置。本发明针对土壤主要养分信息快速获取这一具有重大应用价值的难题，基于检测电极的土壤养分快速检测的方法，开展可靠、快速、低成本自动检测系统的研究，搭建了面向土壤主要养分自动检测平台。搭建了面向土壤主要养分自动检测平台。搭建了面向土壤主要养分自动检测平台。


技术研发人员：林雪霞 郭伟斌 赵坤盟 林洪贵
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/1/13