土壤检测论文范文

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2系统硬件设计

2．1终端节点硬件设计

终端节点是组成无线传感网络的基本单元，用于采集各采集点土壤参数信息，并将数据通过无线发送给协调器。

2．1．1传感器模块

土壤温度决定作物生长环境，土壤水分是作物水分的主要来源，土壤pH值反映土壤酸碱程度，土壤电导率反映了土壤压实度、黏土层深度及水分保持能力等。本设计选择在大区域农田种植中对农作物生长影响较大的温度、湿度、pH值及电导率4个参数进行监测，选取的传感器如图3所示。1)温度传感器:选用Dallas公司推出的数字式防水封装的DS18B20温度传感器，采用不锈钢外壳封装，防水防潮输出数字信号，无需进行AD转换，大大提高了系统的抗干扰性;工作电压3．0～5．5V，测量温度范围为－55～+125℃，在－10～+85℃范围内，精度为±0．5℃。2)湿度传感器:选用SMTS－II－50型土壤湿度传感器，4～20mA输出，响应速度快，性能可靠，平均电流小于10mA，功耗低;抽真空灌封，密封性极好，耐土壤中酸碱盐的腐蚀，适用于各种土质。3)pH值传感器:选用上海陆基公司的土壤pH值传感器，输出4～20mA;测量范围为0～14pH，零电位pH值为7±0．25pH，斜率≥95%;功耗低，抗干扰性能较强，耐腐蚀性好。4)电导率传感器:选用上海陆基公司E－113－02－t型电导率传感器，电导范围10～2000μs/cm，适合各种土质;分辨率为1μs/cm，5～35℃内温度自动补偿;耐腐蚀好，适合长期进行土壤测量。

2．1．2CC2530模块

农田土壤监测节点选用TI公司的高性能CC2530芯片作为射频模块，采集并传送土壤数据。CC2530应用了业界领先的Z－StackTM协议栈，提供了一套解决ZigBee网络的完整方案。CC2530集成了RF前端、高灵敏度的接收器、8kBRAM、可编程Flash及101dB的链路质量，输出功率最高可达4．5dBm，包括定时器、5通道的DMA、8通道12位ADC、AES安全协处理器、21个通用I/O引脚和2个串行通信协议UART等。CC2530适用于对功耗要求严格的系统。

2．2嵌入式网关硬件设计

嵌入式网关的主要工作是接收各终端节点采集到的土壤参数并通过WCDMA发送给远程监测中心。嵌入式网关主要由协调器及DTU无线通信模块两部分组成。

2．2．1协调器模块

协调器部分仍然选用TI公司的CC2530芯片，与终端节点共同构成ZigBee网络，底板比终端节点只增加了串口通信部分。

2．2．2DTU无线通信模块

无线通信系统主要由DTU组成，是一种可以使用2G/3G/4G网络进行远程数据传输的终端设备。综合考虑成本和实用性，本设计采用通过第三代移动通信WCDMA上网方式的DTU，其内部集成了高性能ARMCortex－M332RISC内核STM32F107处理器和WCDMA联通3G模块，支持1900M/1800M/900M/850M工作频段;内嵌TCP/IP协议栈，数据无线透明传输;采用低功耗电源监控技术，值守电流小于2mA;采用软件和电路双重滤波，稳定可靠。

2．3电源模块设计

系统采用太阳能电池为终端节点和嵌入式网关供电。电源模块主要包括:蓄电池、太阳能电池板和太阳能控制器3个部分。蓄电池选用12V7．5AH免维护铅酸蓄电池;太阳能电池板选用功率20W，工作电压18V的单晶硅太阳能电池板。太阳能控制器选用额定充电/负载电流均为10A，12V/24V充电电压自动识别的DL－12/24－10a系列控制器，内置充放电智能控制技术。

3软件设计

3．1终端节点软件设计

终端节点的主要任务是负责大区域农田土壤参数的采集与数据的无线传输。ZigBee协议实现数据的短距离无线传输，终端节点在ZigBee协议中属于半功能节点，不支持路由功能，只能与上层的路由器、协调器节点进行通信，负责向上一层节点传输土壤数据。

3．2嵌入式网关软件设计

嵌入式网关节点的软件设计由两部分组成，分别为协调器接收土壤参数和WCDMA远程发送土壤数据。工作时，需要先给DTU无线通信终端设备安装联通3G手机卡，并将DTU和PC机通过RS232相连对其波特率、中心IP、端口号及SIM卡号等参数进行配置，配置软件界面。

3．3远程监测中心软件设计

远程监测管理中心界面采用LabVIEW图形化软件进行设计。其主要实现的功能如下:1)多通道农田土壤参数采集功能。设置了多个数据采集通道，可实时采集大区域农田土壤的温度、湿度、pH值及电导率4个参数。2)报警功能。设置土壤参数上下限，远程监测中心会相应的给出报警信号。3)通过LabVIEW的Web功能，外网用户可通过互联网进行实时访问。

4测试与结果分析

考虑到农田土壤的特性，为了在监测区域内得到全面、准确、实时的有效数据，对传感器节点的布置进行了合理的优化。选取的试验田为长宽均为200m的矩形区域，分成4块长宽均为100m的区域，每块农田4个终端节点数值取均值后通过汇聚节点发送给协调器，后期可根据大区域农田实际需求灵活对其进行扩展。系统设置安装完成后，给整个系统上电1min后，观察协调器和终端节点，看到绿色组网LED亮，可以判定系统组网成功。打开位于监测中心的上位机软件对系统功能和稳定性进行测试。上位机软件以人性化的方式向用户显示采集到的参数，并具有人员登录、参数设置、历史数据查询等功能，可以通过选项卡切换不同区域农田的土壤参数。监测界面既可以数值方式显示温度、湿度、pH值和电导率数值，也可以绘制参数的变化曲线。经过与标准仪器比较，各参数误差均小于3%，满足农业监测精度要求，达到预期设计标准。通过LabVIEW软件的Web工具，将软件进行Web。经测试，外网用户能通过互联网随时随地进行访问。

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中图分类号：F540.3 文献标识码：A 文章编号： 一．引言

公路桥梁结构的整体性能检测 ,按照受力状态可分为静载试验和动载试验;按照试验持续的时间长短分为瞬时试验及长期试验。在静载作用下 ,一般要测定作用力的大小(包括静荷载、支座反力、推力等的大小) 、构件的内力(包括弯矩、轴向力、剪力、扭矩等) 、断面上各种应力的分布状态及其大小、各种变形(包括挠度、相对位移、转角等) 以及局部损坏现象(如裂纹的分布及其大小等) ; 在动荷载作用下 ,一般要测定动荷载的大小、频率和变化及构件的动应力、结构的自振频率、动挠度、衰减特性及其加速度等。

二．路桥试验检测内容。

路桥检测的内容涵盖广泛，主要的检测内容如下表所示：其中，对于路桥的表面缺陷检测目前大部分还是靠单一的人工目视方法进行检测评估。对于混凝土路桥，路桥的裂缝是探测和评估的重要项目。据不完全统计，每年损坏的路桥有90％ 以上是由裂缝引起的，此外，还有剥落、坑洼等现象。路桥结构出现缺陷之后，应加强检查与观测。根据缺陷的特征，分析查明缺陷性质、原因及其危害程度，确定是否需要修补，并为修补方案的制订提供可靠的依据。检查与观测的内容包括：

(1)缺陷发生的部位、走向、宽度；

(2)缺陷分布状况以及大小：

(3)缺陷的变化发展情况。

项目检测内容检测方法备注表面表面破损目测裂缝、锈斑

表面缺陷目测主要为网状缝

裂缝分布目测、激光传感器确定为网状缝[本文转自：]

裂缝宽度目测、数字相机、热像仪等

裂缝深度超声波

开裂趋势玻璃纤维感器需要连续测试

内部缺陷超声波、雷达混凝土内测的蜂窝应力和绕度变形激光振动加速器传感器

应力光纤传感器

强度和刚度混凝土强度回弹、拉拨试验

强性模量超声婆

扩散深度碳人深度钻芯取样

氯化深度钻芯取样

酸侵蚀深度钻芯取样

其他物质多谱分析限于混凝土表层

渗透性现场渗透实验

锈蚀位置自然电位法

锈蚀程度自然电位法需要周期性测试

三.公路桥梁主要的检测技术。

1. 机械检测技术。

机械测试仪器一般有杠杆、齿轮、轴、弹簧、指针和度盘等部件。它主要由四大部分组成:传感机构、转换机构、指示机构和机体保护部分。

传感机构的功能是直接感受被测量的构件变化 ,并把这种变化传到转换机构、在接触式机械量测仪器中 ,这部分常常是测杆及弹簧;对于张线式机械量测仪器 ,则常常是鼓轮一类的机构。

转换机构的功能是把传感机构传来的被量测构件的变化转化为长度的变化 ,并且把它放大或缩小 ,或者改变方向 ,如百分表中的大小齿轮及弹簧。

指示机构的功能 ,是将经过转换机构转化为长度并加以放大、缩小或改变方向之后的变化用一定形式表现出来。一般常由指针和度盘组成。

机体保护部分的功能是把各组成部分连接成整体 ,使之保护仪器不受周围环境的影响。

机械测试仪器的特点:结构简单 ,易于操作 ,工作可靠 ,经济耐久 ,可重复使用 ,对周围环境的适应能力强 ,但灵敏度不高 ,放大能力有限 ,较笨重。

2. 超声波检测技术。

超声波检测技术是近年来发展非常迅速的一项实用技术。超声波是一种频率高于人耳能听到的频率的声波 ,其频率超过了20 kHz。它的基本原理是用人工的方法在工程材料或结构中激出一定频率的弹性波 ,这种弹性波以各种波形在材料与结构内部传播并由接收仪器接收。在物体内部传播的弹性波的波速、振幅、频率及波形等波动特性参数与物体的力学参数(如动弹性模量、动泊松比、动剪切模量及物体内部的应力分布状态) 有直接的关系。此外 ,波动传播参数还与物体内部的缺陷(如断裂面、孔洞的大小、形状和分布) 等有关。通过分析研究被接收记录下来的弹性波信号 ,可以了解材料与结构的力学特性和缺陷。声波检测技术比其他检测方法轻便、灵活 ,可以在大范围内进行测试等一系列优点 ,目前在钻孔灌注桩及路面质量检验中得到广泛的应用。

3. 电测技术。

电测法的原理是 ,通过一定的传感元件把所测的机械量(应变变化) 转化为电量(电阻变化),再通过一定的仪器把电阻变化转换为电压(电流) 的变化并加以放大 ,然后按机械量给出指示。这里所说的传感元件就是电阻应变片 ,测量仪器就是电阻应变仪。在工程试验中最常用的是电阻应变测试技术 ,它是试验应力分析中重要的方法之一。从 1938 年首次出现金属电阻丝粘贴式传感元件到现在 ,已形成一套使用方位、运用性强、比较完备的测试仪器。

4. 射线检测技术。

射线是同位素或核子散发的一种无形的能束 ,而同位素中的某些元素所散发的能束与土壤的密度与水分有着十分密切的关系 ,而且具有十分明显的规律性 ,射线检测技术就是利用了某些同位素的这种特性。国内外的一些专家设计了核子检测仪 ,用于土壤密实度与土壤含水量的测定。

用于土壤密实度与含水量测定的射线检测技术 , —般有四种结构类型:1) 散射插入型;2) 透射插入型;3) 透射表面型;4) 散射表面型。射线是一种放射性物质 ,对人体的健康不利。在利用射线原理检测路基路面的物理指标时 ,对检测装置或设计的检测仪器的射线源一定要进行有效的防护 ,将射线对人体的影响控制在最低的程度。这是核子仪在设计时所必须考虑的关键问题。

5. 试验检测工作不仅在桥梁方面发挥着重要的作用，也在高速公路建设中有着必不可少的用图。标准试验、工艺试验及原材料试验为高速公路的建设提供最根本的基础； 地基承载力试验、强度试验及压实度试验作为过程控制为工程质量提供过程保障；而最终的验收评定工作则为工程质量提供一个最终的试验数据。总之，试验检测工作在高速公路建设中发挥着重大的作用。但是，试验检测工作仍存在着规范不齐全、试验检测工作的范围及试验材料所检测的项目不明确的问题。以下是作者提出几点建议，希望能够引起相关各方的注意，能够尽快地解决这方面的问题，以利于试验检测工作的正常顺利开展，确保工程质量。

四．桥梁结构材料缺损状况诊断。

1.混凝土强度测定。

对于混凝土强度的测定 ,目前的测试方法主要有回弹法(表面硬度法) 、超声波法、超声---回弹综合法、贯入法、断裂法、取芯样试验法等。回弹法超声波法以及二者的综合法是属于非破损试验法 ,应用比较广泛。对于这三种方法 ,它们的测试结果平均误差约为 9 % ±7 % ,但是综合法要好一些。对于龄期在 90 d 以上的混凝土 ,采用回弹法时要考虑混凝土表面碳化深度的修正。混凝土的湿度对回弹值和超声波脉冲速度都具有一定的影响。

2. 雷达检测技术。

使用脉冲雷达的电磁回波法是检测具有沥青覆盖层的混凝土桥面板的有效方法。

3. 声波检测法。

声波检测法是指用工具敲击构件 ,听其声音的差异来判断构件是否存在破损 ,这种方法比较简便 ,是一般检查中常用的手段。

五．结束语

桥梁结构状况的检测是对桥梁结构及部件的材料质量和工作性能方面所存在的缺损状况进行详细检测、试验、判断和评价的过程，我国可以建立一套路桥试验的完全检测信息系统，实现路桥安全保障的远程化、智能化、集成化，为实现我国路桥经济发展做出应有的贡献。进一步促进我国经济社会的发展。

参考文献：

[1] 韦远思 对公路桥梁检测技术的探讨 [[期刊论文] 《科技创新导报》 -2010年28期

[2] 任云 黄爱军 公路桥梁桩基检测技术应用与探讨[期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2013年15期

[3] 吴柏林 公路桥梁检测技术的探讨 [期刊论文] 《黑龙江交通科技》 -2012年5期

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信息中介机构逐渐的融入人们的生活，融入到各个行业中来，通过信息中介机构的带领，很多行业得到快速的发展，信息中介产业也得到了很快的发展，信息技术在其中的应用就显得非常的重要，信息技术无论是从农业、农业还是服务业中都起着至关重要的作用，信息中介机构让不同产业变得更加的完善，在一定程度上信息中介机构也对各个行业进行了结构的弥补，让行业体系更加健全，拥有了信息中介机构作为行业支撑行业发展和变化也更加的灵活和便捷。 

 1.农业产业中信息机构产业的发展和进化 

人们了解生物生活状态及环境变化等情况是通过农业生物及环境信息的采集而来的，这是实施人工调控及管理决策的基本途径。一般传统的人工手动观测方法，难以实现精确农业对农业信息的需求，如准确、大量、及时、有效等。传统的信息采集方法如今已逐步被以计算机为中心的自动信息获取方法所代替，从而成为农业信息获取的主要手段。 

农作物的生长环境信息主要包括农作物的需水量、需肥量、生产量、气候环境等信息。检测这些情况的主要技术有计算机视觉、传感器、微电极、显微图像等。目前，对于精细农业的实践研究国内外已在开展，大多数是从农田土壤特性的变异性开始研究的，研究的主要内容是集中对一些要素的快速采集方面，如土壤的养分及水分、电导率、土壤ph值、耕作阻力和耕作层深度等要素。对于土壤养分的快速测量，目前为止采用的测量仪器有3类，分别是基于光电分色等传统的养分速测技术的土壤养分速测仪；基于近红外技术通过土壤或叶面反射光谱特性直接或者间接进行农田肥力水平快速评估的仪器和基于离子选择场效应晶体管集成元件的土壤主要矿物元素含量测量仪器。 

土壤的重要组成部分是土壤水分。精细农业中实施节水灌溉的基础是土壤水分的测量。土壤信息主要包括土壤质地、结构、有机物质含量等一系列的参数，这些参数对于特定土壤来说是基本固定不变的，一般是不需要测定多次的。对于土壤的含水量、含盐量、含养分量等是需要进行多次采集测定的，因为这些参数会随着时间的变化而变化。土壤水盐的电磁测定是基于土壤的节点型质，而介电常数又与土壤水分含量的多少有着密切的联系。在土壤介质中插入“l”型的波导棒，高频的电磁脉冲信号会从波导棒的前端传播到末端，且会在探头的周围产生电磁场，波导棒由于前端是出于开路状态的，脉冲信号则会因反射而又沿波导棒返回于前端。土壤的电导率可从检测脉冲输入与反射回的时间以及发射时间的脉冲幅度的衰减情况反映出来，从而计算出土壤水盐含量。土壤的电导率能不同程度的反映出土壤中盐分、水分、有机物含量等参数的大小。对于确定各种田间参数时空分布的差异来说有效的获取土壤电导率是具有一定意义的。 

 2.农作物生产目标信息检测技术 

农作物的生产目标信息主要有病虫害、农产品质量、成熟度等。农作物品质检测的技术主要有超声波、视觉技术、红外、激光、gps、频谱、近红外检测、人工嗅觉及味觉和图像处理等。农作物品质反映三方面内容，一是农作物外表特征的外部品质；二是农作物基本物理性质的品质；三是农作物内部特征的内部品质。无损检测（即非破坏性检测）是在不破坏所测物品的化学性质及状态的前提下，为获取与所测物品品质有关的性质、内容等信息所采用的一种检测方法。农产品中采用的无损检测技术一般有电磁特性、声学特性、x射线与激光、可见光与近红外光谱、机器视觉技术等。而机器视觉检测技术是通过图像传感器获取农产品的图像，然后对图像进行转换成数字图像，利用计算机判别准则去对图像进行识别和理解，以达到分析图像并作出结论目的的一种技术。它可以对农产品的大小、形状、成熟度、颜色等内外品质进行无损检测。 

 3.信息中介机构的完善 

在信息化发展的今天信息中介通过其自身的竞争力和发展力，信息化产业如雨后春笋出现在在各个行业中，是行业进步的推动剂也是行业发展的快速发展的必要条件，在一定程度上信息中介机构减少了行业间的操作步骤，节省时间提高工程效益，行业对于信息中介机构的要求也促进了信息中介机构的快速发展。在行业竞争和信息要求的不断升级中，信息中介机构不断的优化和完善。 

 4.结语 

精确农业可合理利用有限的水土资源，提高农作物的产量，且又保护农业生态环境的可持续发展，是农业生产中的关键所在。精细农业的其他技术发展大大优先于田间信息的快速采集技术的研究。为了满足我国精细农业实施中不同用户多层次的需求，需对精确变量肥水处方的多源信息获取与诊断决策，进行研究分析，探讨方法。对于农村品的无损测试技术可快速获取农作物的优势、营养等基础上，对农作物的营养及水分胁迫特征信息的诊断和提取方法进行研究。 

 

参考文献： 

［1］高进田,邝健安.网络时代房地产中介业生存基础剖析[j].云南财贸学院学报.2002,(01). 

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信息中介机构逐渐的融入人们的生活，融入到各个行业中来，通过信息中介机构的带领，很多行业得到快速的发展，信息中介产业也得到了很快的发展，信息技术在其中的应用就显得非常的重要，信息技术无论是从农业、农业还是服务业中都起着至关重要的作用，信息中介机构让不同产业变得更加的完善，在一定程度上信息中介机构也对各个行业进行了结构的弥补，让行业体系更加健全，拥有了信息中介机构作为行业支撑行业发展和变化也更加的灵活和便捷。

1.农业产业中信息机构产业的发展和进化

人们了解生物生活状态及环境变化等情况是通过农业生物及环境信息的采集而来的，这是实施人工调控及管理决策的基本途径。一般传统的人工手动观测方法，难以实现精确农业对农业信息的需求，如准确、大量、及时、有效等。传统的信息采集方法如今已逐步被以计算机为中心的自动信息获取方法所代替，从而成为农业信息获取的主要手段。

农作物的生长环境信息主要包括农作物的需水量、需肥量、生产量、气候环境等信息。检测这些情况的主要技术有计算机视觉、传感器、微电极、显微图像等。目前，对于精细农业的实践研究国内外已在开展，大多数是从农田土壤特性的变异性开始研究的，研究的主要内容是集中对一些要素的快速采集方面，如土壤的养分及水分、电导率、土壤PH值、耕作阻力和耕作层深度等要素。对于土壤养分的快速测量，目前为止采用的测量仪器有3类，分别是基于光电分色等传统的养分速测技术的土壤养分速测仪；基于近红外技术通过土壤或叶面反射光谱特性直接或者间接进行农田肥力水平快速评估的仪器和基于离子选择场效应晶体管集成元件的土壤主要矿物元素含量测量仪器。

土壤的重要组成部分是土壤水分。精细农业中实施节水灌溉的基础是土壤水分的测量。土壤信息主要包括土壤质地、结构、有机物质含量等一系列的参数，这些参数对于特定土壤来说是基本固定不变的，一般是不需要测定多次的。对于土壤的含水量、含盐量、含养分量等是需要进行多次采集测定的，因为这些参数会随着时间的变化而变化。土壤水盐的电磁测定是基于土壤的节点型质，而介电常数又与土壤水分含量的多少有着密切的联系。在土壤介质中插入“L”型的波导棒，高频的电磁脉冲信号会从波导棒的前端传播到末端，且会在探头的周围产生电磁场，波导棒由于前端是出于开路状态的，脉冲信号则会因反射而又沿波导棒返回于前端。土壤的电导率可从检测脉冲输入与反射回的时间以及发射时间的脉冲幅度的衰减情况反映出来，从而计算出土壤水盐含量。土壤的电导率能不同程度的反映出土壤中盐分、水分、有机物含量等参数的大小。对于确定各种田间参数时空分布的差异来说有效的获取土壤电导率是具有一定意义的。 转贴于

2.农作物生产目标信息检测技术

农作物的生产目标信息主要有病虫害、农产品质量、成熟度等。农作物品质检测的技术主要有超声波、视觉技术、红外、激光、GPS、频谱、近红外检测、人工嗅觉及味觉和图像处理等。农作物品质反映三方面内容，一是农作物外表特征的外部品质；二是农作物基本物理性质的品质；三是农作物内部特征的内部品质。无损检测（即非破坏性检测）是在不破坏所测物品的化学性质及状态的前提下，为获取与所测物品品质有关的性质、内容等信息所采用的一种检测方法。农产品中采用的无损检测技术一般有电磁特性、声学特性、X射线与激光、可见光与近红外光谱、机器视觉技术等。而机器视觉检测技术是通过图像传感器获取农产品的图像，然后对图像进行转换成数字图像，利用计算机判别准则去对图像进行识别和理解，以达到分析图像并作出结论目的的一种技术。它可以对农产品的大小、形状、成熟度、颜色等内外品质进行无损检测。

3.信息中介机构的完善

在信息化发展的今天信息中介通过其自身的竞争力和发展力，信息化产业如雨后春笋出现在在各个行业中，是行业进步的推动剂也是行业发展的快速发展的必要条件，在一定程度上信息中介机构减少了行业间的操作步骤，节省时间提高工程效益，行业对于信息中介机构的要求也促进了信息中介机构的快速发展。在行业竞争和信息要求的不断升级中，信息中介机构不断的优化和完善。

4.结语

精确农业可合理利用有限的水土资源，提高农作物的产量，且又保护农业生态环境的可持续发展，是农业生产中的关键所在。精细农业的其他技术发展大大优先于田间信息的快速采集技术的研究。为了满足我国精细农业实施中不同用户多层次的需求，需对精确变量肥水处方的多源信息获取与诊断决策，进行研究分析，探讨方法。对于农村品的无损测试技术可快速获取农作物的优势、营养等基础上，对农作物的营养及水分胁迫特征信息的诊断和提取方法进行研究。

参考文献

［1］高进田，邝健安.网络时代房地产中介业生存基础剖析[J].云南财贸学院学报.2002，(01).