基于介电特性的稻田水体稻瘟灵监测装置研制与试验研究

摘要：

[目的]稻田农药使用为稻田作业中至关重要的一环,精准施药对于农业生产、环境及水资源保护等方面具有重要意义.通过以稻田常用农药稻瘟灵作为研究对象,设计农药含量实时监测装置以实现稻田水体稻瘟灵含量的远程实时监测,为水体相关农药快速检测提供科学理论依据.[方法]采用介电特性与LoRa技术开发了一种稻田水体稻瘟灵含量的实时在线监测装置.装置的硬件部分包括硬件电路与结构组件.该装置的硬件电路以STM32单片机作为主控,相关模块包括激励信号源模块、检测与信号采集模块、输入输出模块;结构组件由太阳能面板、主控电路盒、支撑部件和检测探头盒4个部分组成,采用监测站式安装工作.软件部分以MDK 5.0为开发环境,采用C语言开发设计.程序主要由初始化程序、AD9859扫频程序、数据采集程序、LibSVM程序、串口发送程序、LoRa配置程序和LCD显示程序组成.试验对幅值比、相位差、幅值比原始电压、相位差原始电压4种数据经CARS(competitive adaptive reweighted sampling)特征提取后建立了SVR回归预测模型.[结果]对该装置进行了试验性能验证,以稻田水体作为空白水样,依次添加稻瘟灵原液后得到被测样本.在25℃的试验温度下,针对0～44 mg/L质量浓度的23个低浓度稻瘟灵溶液样本进行检测.其中以幅值比建立的预测模型决定系数R2高达0.995 9,RMSE仅为2.433 mg/L,且4种预测模型R2都在0.99以上.通过对频率点特征提取,使得单次检测仅需30 min,可实现快速、简便、准确的测量稻瘟灵含量.[结论]该装置对于稻田水体稻瘟灵含量具有较高精度的检测,单次检测速度较快,稳定性高.同时设备具有全天候工作能力,配合LoRa物联网可实现远程在线实时监测.

关键词：稻瘟灵、STM32、稻田水体、实时监测、介电特性、监测装置、农药监测

所属期刊栏目：45

分类号：S435.111.4+1(病虫害及其防治)

在线出版日期：2023-11-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1249-1260