CN107505359A - 肥料缓释养分检测装置及检测*** - Google Patents

肥料缓释养分检测装置及检测*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种肥料缓释养分检测装置及检测***，所述肥料缓释养分检测装置包括设置在机架上的多个检测机构，所述检测机构包括水浴箱、固定于所述水浴箱内的浸提箱、固定于所述水浴箱内部的电热管、循环管、固定于所述水浴箱外部水泵、固定于所述水浴箱外部的检测管、设置于所述检测管上的电导率传感器和设置于所述检测管上的折射传感器，所述第一循环管的一端与所述浸提箱的上部相连通，另一端与所述水泵的出水口相连通；解决了在肥料的检测缓释、控释肥的初期养分释放率、累积养分释放率、平均释放率、养分释放期等测定中，需要按时间进行反复混匀浸提液、提取浸提液、加水、测量等操作，不仅耗人力、耗时间，而且操作繁琐的问题。

Description

肥料缓释养分检测装置及检测***
技术领域
本发明涉及肥料检测领域，具体地，涉及一种肥料缓释养分检测装置及检测***。
背景技术
随着农业科技的发展，人们对环保的认识，逐步减少无机化肥的使用量，应运而生的缓释、控释肥产品产量飙升，在肥料的检测缓释、控释肥的初期养分释放率、累积养分释放率、平均释放率、养分释放期等测定中，需要按时间进行反复混匀浸提液、提取浸提液、加水、测量等操作，不仅耗人力、耗时间，而且操作繁琐。
发明内容
本发明的目的是提供一种肥料缓释养分检测装置及检测***，解决了在肥料的检测缓释、控释肥的初期养分释放率、累积养分释放率、平均释放率、养分释放期等测定中，需要按时间进行反复混匀浸提液、提取浸提液、加水、测量等操作，不仅耗人力、耗时间，而且操作繁琐的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种肥料缓释养分检测装置，所述肥料缓释养分检测装置包括设置在机架上的多个检测机构，所述检测机构包括水浴箱、固定于所述水浴箱内的浸提箱、固定于所述水浴箱内部的电热管、循环管、固定于所述水浴箱外部的水泵、固定于所述水浴箱外部的检测管、设置于所述检测管上的电导率传感器和设置于所述检测管上的折射传感器，所述第一循环管的一端与所述浸提箱的上部相连通，另一端贯穿所述水浴箱的外壁并与所述水泵的出水口相连通，所述检测管一端与所述水泵的进水口相连通，另一端贯穿所述水浴箱的外壁并与所述浸提箱的下部相连通。
优选地，所述水浴箱上还连通有第一排废水管，所述排废水管上设置有第一球阀。
优选地，所述检测管上还连通有第二排废水管，所述第二排废水管上设置有第二球阀。
优选地，所述浸提箱的上端设置有放样口，所述放样口的内侧壁固定有挂钩；所述水浴箱的上部还连通有溢水管。
本发明还提供了一种包括上述的肥料缓释养分检测装置的检测***，所述检测***包括肥料缓释养分检测装置、HMI装置和PLC组件；
所述HMI装置固定于所述机架上，所述PLC组件包括PLC模块、通讯模块、第一继电器、在线电导率仪、第二继电器和在线折射仪；
所述电导率传感器、所述第一继电器、所述在线电导率仪、所述通讯模块、所述PLC模块和所述HMI装置顺次电连接，电导率传感器感知肥料释放钾养分的电导率，将电导率信号经第一继电器选通由在线电导率仪处理后，通过通讯模块传输至PLC模块计算，并由HMI装置显示；
所述折射传感器、所述第二继电器、所述在线折射仪、所述通讯模块、所述PLC模块和所述HMI装置顺次电连接，折射传感器感知肥料释放尿素的折射率，将折射率信号经第二继电器选通由在线折射仪处理后，通过通讯模块传输至PLC模块计算，并由HMI装置显示；
所述PLC模块还通过所述第一继电器与所述电导率传感器电连接，以控制所述电导率传感器的开启或关闭；
所述PLC模块还通过所述第二继电器与所述折射传感器电连接，以控制所述折射传感器的开启或关闭。
优选地，所述PLC组件还包括温度模块、固定在所述水浴箱上的温度传感器和第二固态继电器，所述温度模块通过所述第二固态继电器与所述电热管电连接；温度传感器测得的温度信号通过温度模块处理，传递至PLC模块计算，并由HMI装置显示，同时，由HMI装置设定的温度值可以传递至PLC模块计算，并通过温度模块输出给第二固态继电器，控制电热管加热，实现温度控制。
优选地，所述PLC组件还包括第一固态继电器，所述PLC模块通过所述第一固态继电器与所述水泵电连接，使得所述PLC模块能够通过所述第一固态继电器控制所述水泵的开启或关闭。
优选地，所述HMI装置内部设置有网络模块。
根据上述技术方案，本发明提供了一种肥料缓释养分检测装置，所述肥料缓释养分检测装置包括设置在机架上的多个检测机构，所述检测机构包括水浴箱、固定于所述水浴箱内的浸提箱、固定于所述水浴箱内部的电热管、循环管、固定于所述水浴箱外部的水泵、固定于所述水浴箱外部的检测管、设置于所述检测管上的电导率传感器和设置于所述检测管上的折射传感器，所述第一循环管的一端与所述浸提箱的上部相连通，另一端贯穿所述水浴箱的外壁并与所述水泵的出水口相连通，所述检测管一端与所述水泵的进水口相连通，另一端贯穿所述水浴箱的外壁并与所述浸提箱的下部相连通；本发明还提供了一种包括上述的肥料缓释养分检测装置的检测***，所述检测***包括肥料缓释养分检测装置、HMI装置和PLC组件；本发明提供的肥料缓释养分检测装置及检测***具备以下优点：1、操作简便；2、独立控制温度，可多个样品同时自动检测；3、各养分释放率与释放期自动显示；4、图形显示释放率，便于分析包膜材料；5、可手动模式或自动模式，各参数可手动调整；6、使用完毕清洗方便；7、数据存储量大，断电记忆，停电不丢失数据；8、网络功能实时监控，并实现数据汇总、分析、打印。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的肥料缓释养分检测装置及检测***的第一侧视图；
图2是本发明提供的肥料缓释养分检测装置及检测***的第二侧视图；
图3是本发明提供的肥料缓释养分检测装置及检测***的正视图；
图4是本发明提供的肥料缓释养分检测装置及检测***中检测***的模块图。
附图标记说明
1-放样口 2-挂钩
3-肥料样品 4-浸提箱
5-水浴箱 6-溢水管
7-温度传感器 8-水泵
9-电导率传感器 10-折射传感器
11-第一球阀 12-第一排废水管
13-第二球阀 14-第二排废水管
15-电热管 16-检测管
17-循环管 18-机架
19-HMI装置 20-PLC组件
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“一端、另一端”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
如图1-图4所示：本发明提供了一种肥料缓释养分检测装置，所述肥料缓释养分检测装置包括设置在机架18上的多个检测机构，所述检测机构包括水浴箱5、固定于所述水浴箱5内的浸提箱4、固定于所述水浴箱5内部的电热管15、循环管17、固定于所述水浴箱外部的水泵8、固定于所述水浴箱外部的检测管16、设置于所述检测管16上的电导率传感器9和设置于所述检测管16上的折射传感器10，所述第一循环管17的一端与所述浸提箱4的上部相连通，另一端贯穿所述水浴箱5的外壁并与所述水泵8的出水口相连通，所述检测管16一端与所述水泵8的进水口相连通，另一端贯穿所述水浴箱5的外壁并与所述浸提箱4的下部相连通；这里的肥料样品3检测时是置于浸提箱4内部的，浸提箱4内填充有浸提液，水浴箱5内装有水，检测时开启电热管15对水浴箱5内的水进行升温，通过水泵8能够将浸提箱4内的浸提液循环进入检测管16内，检测管内的电导率传感器9能够检测肥料释放钾养分的电导率，折射传感器10能够检测肥料释放尿素的折射率。本发明提供的肥料缓释养分检测装置及检测***具备以下优点：1、操作简便；2、独立控制温度，可多个样品同时自动检测；3、各养分释放率与释放期自动显示；4、图形显示释放率，便于分析包膜材料；5、可手动模式或自动模式，各参数可手动调整；6、使用完毕清洗方便；7、数据存储量大，断电记忆，停电不丢失数据；8、网络功能实时监控，并实现数据汇总、分析、打印。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便排出水浴箱5内的水，所述水浴箱5上还连通有第一排废水管12，所述排废水管12上设置有第一球阀11。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便排出浸提箱4内的浸提液，所述检测管16上还连通有第二排废水管14，所述第二排废水管14上设置有第二球阀13。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便固定肥料样品3，所述浸提箱4的上端设置有放样口1，所述放样口1的内侧壁固定有挂钩2，肥料样品3可以通过挂绳固定在挂钩2上，并延伸至浸提箱4内；
在本发明的一种优选地实施方式中，为了防止水浴箱5内的水溢满，所述水浴箱5的上部还连通有溢水管6。
本发明还提供了一种包括上述的肥料缓释养分检测装置的检测***，所述检测***包括肥料缓释养分检测装置、HMI装置19和PLC组件20；
所述HMI装置19固定于所述机架18上，所述PLC组件20包括PLC模块、通讯模块、第一继电器、在线电导率仪、第二继电器和在线折射仪；
所述电导率传感器9、第一继电器、所述在线电导率仪、所述通讯模块、所述PLC模块和所述HMI装置19顺次电连接，电导率传感器9感知肥料释放钾养分的电导率，将电导率信号经第一继电器选通由在线电导率仪处理后，通过通讯模块传输至PLC模块计算，并由HMI装置19显示；
所述折射传感器10、第二继电器、所述在线折射仪、所述通讯模块、所述PLC模块和所述HMI装置19顺次电连接，折射传感器10感知肥料释放尿素的折射率，将折射率信号经第二继电器选通由在线折射仪处理后，通过通讯模块传输至PLC模块计算，并由HMI装置19显示；
所述PLC模块还通过所述第一继电器与所述电导率传感器9电连接，以控制所述电导率传感器9的开启或关闭；
所述PLC模块还通过所述第二继电器与所述折射传感器10电连接，以控制所述折射传感器10的开启或关闭。
这里的HMI实现每个检测机构是否开启、氮养分与钾养分选择、测量时间、温度值的设定，以及初期养分释放率、累积养分释放率、平均释放率、养分释放期计算公式的变量值设定。显示各释放率、不同时间的释放值、释放曲线。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便控制水浴温度，所述PLC组件20还包括温度模块、固定在所述水浴箱5上的温度传感器7和第二固态继电器，所述温度模块通过所述第二固态继电器与所述电热管15电连接；温度传感器7测得的温度信号通过温度模块处理，传递至PLC模块计算，并由HMI装置19显示，同时，由HMI装置19设定的温度值可以传递至PLC模块计算，并通过温度模块输出给第二固态继电器，控制电热管15加热，实现温度控制。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述PLC组件20还包括第一固态继电器，所述PLC模块通过所述第一固态继电器与所述水泵8电连接，使得所述PLC模块能够通过所述第一固态继电器控制所述水泵8的开启或关闭；PLC实现定时依次开启每个检测机构的水泵，同时开启对应继电器，循环浸提液；将相应的在线电导率传感器和在线折光仪传感器信号选通给在线电导率仪和在线折射仪，数据经通讯模块传送至PLC模块计算，循环一定时间后，PLC传送计算值给HMI显示，并记录。待本轮测试完毕在到达时间后开启新一轮水泵，依次循环，直到浸提结束。PLC起到定时开关的作用，同时担任计算作用，按标准HG/T 4216根据测量的折射率或者电导率，比较标准曲线，得出释放率和释放期。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便将HMI装置19上的运行状态和数据通过网络功能传送至电脑上做数据汇总、分析、打印，所述HMI装置19内部设置有网络模块，这里可以直接利用以太网直联HNI装置19。
具体工作流程：打开本装置电源，根据待测肥料中缓释养分的不同，选择开通不同继电器。缓释养分为尿素，开通第二继电器；缓释养分为钾养分，开通第一继电器。向水浴箱中加自来水至有少量溢出，向浸提箱加符合HG/T2843规定的水20L，升温至设定温度。
标准曲线的测定：
按标准HG/T 4216的要求准确称取已粉碎试样12.50g，加水充分溶解后全部转入250mL容量瓶中定容为待测母液。依次取0.00mL、2.00mL、3.00mL、5.00mL、10.00mL、30.00mL、50.00mL、100.00mL于浸提箱的浸提液中，模拟养分释放率为0％、0.8％、2％、4％、8％、20％、40％、80％，并启动循环泵，依次测量对应的释放率。
养分释放的测定：
按标准HG/T 4216的要求准确称取未经粉碎的实验室样品12.50g放入150um(100目)的指形网袋中，封口后悬挂于已到设定温度的浸提液中，关好盖门，启动PLC工作。
标准曲线或样品测试完后，开启对应的排浸提液球阀，排出浸提液，再用水洗净浸提箱待下次使用。
分别以控释尿素、缓释尿素、控释复合(混)肥为样品，本装置与“GB/T23348缓释肥料”及“HG/T 4215控释肥料”中化学法和光度计法测得的不同肥效期释放特征曲线几乎重合，说明本装置检测方法不会改变累积释放规律。两种方法测得的释放曲线Richards方程的拟合特征参数No、k、ti无差异，释放率测定结果呈极显著线性正相关，相关系数均为0.999，标准误分别为0.09，0.16和0.10，二者之间无统计差异。当养分累积释放率为80％时，3种样品T1、T2和T3的养分释放期分别仅相差0.97，3.14，8.96d。本装置测定缓释、控释养分释放率和肥效期的准确度和精度高，适用于检测不同肥效期缓释、控释肥的养分释放率和肥效期，用于评价缓释、控释肥的释放性能。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种肥料缓释养分检测装置，其特征在于，所述废料检测装置包括设置在机架(18)上的多个检测机构，所述检测机构包括水浴箱(5)、固定于所述水浴箱(5)内的浸提箱(4)、固定于所述水浴箱(5)内部的电热管(15)、循环管(17)、固定于所述水浴箱(5)外部的水泵(8)、固定于所述水浴箱(5)外部的检测管(16)、设置于所述检测管(16)上的电导率传感器(9)和设置于所述检测管(16)上的折射传感器(10)，所述第一循环管(17)的一端与所述浸提箱(4)的上部相连通，另一端贯穿所述水浴箱(5)的外壁并与所述水泵(8)的出水口相连通，所述检测管(16)一端与所述水泵(8)的进水口相连通，另一端贯穿所述水浴箱(5)的外壁并与所述浸提箱(4)的下部相连通。
2.根据权利要求1所述的肥料缓释养分检测装置，其特征在于，所述水浴箱(5)上还连通有第一排废水管(12)，所述排废水管(12)上设置有第一球阀(11)。
3.根据权利要求1所述的肥料缓释养分检测装置，其特征在于，所述检测管(16)上还连通有第二排废水管(14)，所述第二排废水管(14)上设置有第二球阀(13)。
4.根据权利要求1所述的肥料缓释养分检测装置，其特征在于，所述浸提箱(4)的上端设置有放样口(1)，所述放样口(1)的内侧壁固定有挂钩(2)；
所述水浴箱(5)的上部还连通有溢水管(6)。
5.一种包括权利要求1-4中任意一项所述的肥料缓释养分检测装置的检测***，其特征在于，所述检测***包括肥料缓释养分检测装置、HMI装置(19)和PLC组件(20)；
所述HMI装置(19)固定于所述机架(18)上，所述PLC组件(20)包括PLC模块、通讯模块、第一继电器、在线电导率仪、第二继电器和在线折射仪；
所述电导率传感器(9)、所述第一继电器、所述在线电导率仪、所述通讯模块、所述PLC模块和所述HMI装置(19)顺次电连接，电导率传感器(9)感知肥料释放钾养分的电导率，将电导率信号经第一继电器选通由在线电导率仪处理后，通过通讯模块传输至PLC模块计算，并由HMI装置(19)显示；
所述折射传感器(10)、所述第二继电器、所述在线折射仪、所述通讯模块、所述PLC模块和所述HMI装置(19)顺次电连接，折射传感器(10)感知肥料释放尿素的折射率，将折射率信号经第二继电器选通由在线折射仪处理后，通过通讯模块传输至PLC模块计算，并由HMI装置(19)显示；
所述PLC模块还通过所述第一继电器与所述电导率传感器(9)电连接，以控制所述电导率传感器(9)的开启或关闭；
所述PLC模块还通过所述第二继电器与所述折射传感器(10)电连接，以控制所述折射传感器(10)的开启或关闭。
6.根据权利要求5所述的检测***，其特征在于，所述PLC组件(20)还包括温度模块、固定在所述水浴箱(5)上的温度传感器(7)和第二固态继电器，所述温度模块通过所述第二固态继电器与所述电热管(15)电连接；温度传感器(7)测得的温度信号通过温度模块处理，传递至PLC模块计算，并由HMI装置(19)显示，同时，由HMI装置(19)设定的温度值可以传递至PLC模块计算，并通过温度模块输出给第二固态继电器，控制电热管(15)加热，实现温度控制。
7.根据权利要求5所述的检测***，其特征在于，所述PLC组件(20)还包括第一固态继电器，所述PLC模块通过所述第一固态继电器与所述水泵(8)电连接，使得所述PLC模块能够通过所述第一固态继电器控制所述水泵(8)的开启或关闭。
8.根据权利要求5所述的检测***，其特征在于，所述HMI装置(19)内部设置有网络模块。
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