技术领域
[0001] 本
发明涉及智能测试领域，尤其涉及一种农产品质量监测系统。
背景技术
[0002] 随着中国发展的不断进步，农业也在不断地发展。农产品的品种、产量都在不断地增加，品种、产量的增加标志着农业在不断地的发展。但是产量的增加也可能是由于
农药、化肥的滥用造成的，食用农药、化肥含量超标的食品会对人的健康造成威胁。如何让人们免受农药、化肥的危害是十分具有价值意义的研究方向。
[0003] 现有的智能农产品质量监测系统仅通过对待测农产品的常规参数信息进行检测，例如农药残余等，此类农产品质量监测系统不仅测试
精度不高，且监测范围
覆盖太小，以至于工作人员不能及时、准确、全面的知晓待测农产品的质量。
发明内容
[0004] 因此，为了解决上述问题，本发明提供一种农产品质量监测系统，利用
中央处理器、
土壤水分
传感器、第一
信号处理
电路、土壤盐分传感器、第二
信号处理电路、土壤重金属检测装置、
土壤酸碱度检测装置、
食品安全检测装置、农药检测装置、化肥检测装置、
太阳能电池板、整流稳压电路、
蓄电池、
图像采集模
块、
图像处理模块、无线传输单元、用户手机、显示单元、存储单元、比对单元、报警单元以及
打印机对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息的实时检测、精准记录和远程监测，工作人员能够通过用户手机直接获取待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息，人们也能够通过显示单元获知所监测的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息进行自动监测及远程监测，其对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息监测的信息化、智能化管理有着重要的作用，工作人员能够通过用户手机和显示单元获知待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息以能对待测农产品的质量进行准确监测。
[0005] 根据本发明的一种农产品质量监测系统，其包括中央处理器、土壤水分传感器、第一信号处理电路、土壤盐分传感器、第二信号处理电路、土壤重金属检测装置、土壤酸碱度检测装置、食品安全检测装置、农药检测装置、化肥检测装置、
太阳能电池板、整流稳压电路、蓄电池、图像采集模块、图像处理模块、无线传输单元、用户手机、显示单元、存储单元、比对单元、报警单元以及打印机。
[0006] 其中，土壤水分传感器的输出端与第一信号处理电路的输入端连接，土壤盐分传感器的输出端与第二信号处理电路的输入端连接，
太阳能电池板的输出端与整流稳压电路的输入端连接，整流稳压电路的输出端与蓄电池的输入端连接，图像采集模块用于采集待测农产品的图像信息，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，第一信号处理电路的输出端、第二信号处理电路的输出端、土壤重金属检测装置的输出端、土壤酸碱度检测装置的输出端、食品安全检测装置的输出端、农药检测装置的输出端、化肥检测装置的输出端、蓄电池的输出端以及图像处理模块的输出端分别与中央处理器的输入端连接，无线传输单元的输入端、显示单元的输入端、存储单元的输入端、比对单元的输入端以及打印机的输入端分别与中央处理器的输出端连接，中央处理器通过无线传输单元与用户手机无线通讯连接，比对单元的输出端与报警单元的输入端连接。
[0007] 优选的是，土壤水分传感器用于监测待测农产品的土壤水分信息，将采集的土壤水分信息转换为
电压信号V0，并将电压信号V0传输至第一信号处理电路，V1为经过第一信号处理电路处理后的电压信号，第一信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，土壤水分传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理器的ADC端口连接。
[0008] 优选的是，信号放大单元包括集成运放A1-A2、
电阻R1-R14、电容C1-C5以及
三极管T1-T4；其中，土壤水分传感器的输出端与电阻R1的一端并联后与三极管T1的基极连接，电阻R14的一端与集成运放A1的
反相输入端连接，电阻R1与电阻R14的另一端并联后与电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地，电容C5的一端与集成运放A1的输出端连接，电容C5的另一端与电阻R14的一端并联后与集成运放A1的反相输入端连接，三极管T1的集
电极与+15V直流电源连接，电容C1的一端接地，电容C2的另一端与电阻R2的一端并联后与三极管T2的基极连接，电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的一端与三极管T2的基极连接，电阻R3的另一端与-15V直流电源连接，电阻R4的一端与三极管T2的发射极连接，电阻R4的另一端与-15V直流电源连接，电阻R5的一端与滑动变阻器R6的一端连接，电阻R5的另一端接地，滑动变阻器R6的另一端与电阻R7的一端并联后分别与三极管T3的发射极、电阻R7的一端和电阻R12的一端连接，电阻R7的一端与-15V直流电源连接，电阻R12的另一端与电阻R13的一端并联后与集成运放A2的输出端连接，电阻R13的另一端与电容C3的一端并联后与集成运放A1的同相输入端连接，电阻C3的另一端接地，电阻R8的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R8的一端还与三极管T4的集电极连接，电阻R8的另一端与-15V直流电源连接，电阻R9的一端与+15V直流电源连接，电阻R9的一端还与三极管T1的集电极连接，电阻R9的另一端与三极管T4的基极连接，电阻R9的另一端还与三极管T3的集电极连接，电阻R10与电容C2并联后的一端与+15V直流电源连接，电阻R10与电容C2并联后的一端还与三极管T1的集电极连接，电阻R10与电容C2并联后的另一端还与三极管T4的发射极连接，三极管T1的发射极与三极管T3的基极连接，三极管T1的发射极还与三极管T2的集电极连接，电阻R11的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R11的另一端接地。
[0009] 优选的是，信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C6-C7以及集成运放A3-A5；其中，信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A3的输出端并联后与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C6的一端并联后与集成运放A4的反相输入端连接，电容C6的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R19的一端连接，集成运放A4的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C7的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电容C7的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R20的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R21的一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，集成运放A5的输出端与中央处理器的ADC端口连接，信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理器的ADC端口。
[0010] 优选的是，图像处理模块包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元。
[0011] 其中，图像采集模块用于采集待测农产品的图像信息，图像采集模块的输出端与图像降噪单元的输入端连接，图像降噪单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与中央处理器的输入端连接。
[0012] 优选的是，土壤盐分传感器用于采集待测农产品土壤的盐分信息，将采集的土壤盐分信息转换为电压信号V2，并将电压信号V2传输至第二信号处理电路，V3为经过第二信号处理电路处理后的电压信号，第二信号处理电路包括信号放大模块和信号滤波模块，土壤盐分传感器的输出端与信号放大模块的输入端连接，信号放大模块的输出端与信号滤波模块的输入端连接，信号滤波模块的输出端与中央处理器的ADC端口连接。
[0013] 优选的是，信号放大模块包括集成运放A6-A8和电阻R22-R35；其中，土壤盐分传感器的输出端与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与电阻R23的一端连接，电阻R22的另一端还与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端接地，电阻R23的另一端与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端接地，电阻R23的另一端还与集成运放A6的同相输入端连接，电阻R26的一端接地，电阻R26的另一端与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与集成运放A6的反相输入端连接，电阻R26的另一端还与电阻R28的一端连接，集成运放A6的输出端与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端接地，集成运放A6的输出端还与集成运放A7的同相输入端连接，电阻R29的一端接地，电阻R29的另一端与集成运放A7的反相输入端连接，电阻R29的另一端还与电阻R30的一端连接，电阻R28的另一端与电阻R30的另一端并联后与集成运放A7的输出端连接，集成运放A7的输出端还与电阻R32的一端连接，电阻R32另一端接地，集成运放A7的输出端还与电阻R33的一端连接，电阻R33的另一端与集成运放A8的同相输入端连接，电阻R35的一端与集成运放A8的反相输入端连接，电阻R35的另一端与集成运放A8的输出端连接，电阻R35的一端还与电阻R34的一端连接，电阻R34的另一端接地。
[0014] 优选的是，信号滤波模块包括电阻R36-R42、电容C8-C9以及集成运放A9-A11；其中，信号放大单元的输出端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与电阻R38的一端并联后与集成运放A9的同相输入端连接，电阻R38的另一端与集成运放A9的输出端连接，电阻R37的一端接地，电阻R37的另一端与电阻R42并联后与集成运放A9的同相输入端连接，电阻R42的另一端与集成运放A10的输出端连接，电阻R38的另一端与集成运放A9的输出端并联后与电阻R39的一端连接，电阻R39的另一端与电容C8的一端并联后与集成运放A10的反相输入端连接，电容C8的另一端与集成运放A10的输出端并联后与电阻R40的一端连接，集成运放A10的同相输入端接地，电阻R40的另一端与电容C9的一端并联后与集成运放A11的反相输入端连接，集成运放A11的同相输入端接地，电容C9的另一端与集成运放A11的输出端连接，电阻R41的一端与集成运放A9的反相输入端连接，电阻R41的另一端与集成运放A11的输出端连接，电阻R42的一端与集成运放A9的同相输入端连接，电阻R42的另一端与集成运放A10的输出端连接，集成运放A11的输出端与中央处理器的ADC端口连接，信号处理模块将处理后的电压信号V3传输至中央处理器的ADC端口。
[0015] 优选的是，土壤水分传感器采集待测农产品的土壤水分信号，并将采集到的土壤水分
信号传输至第一信号处理电路，土壤盐分传感器采集待测农产品的土壤盐分信号，并将采集到的土壤盐分信号传输至第二信号处理电路，图像采集模块用于采集待测农产品的图像信息，并将采集到的待测农产品的图像信息传输至图像处理模块，第一信号处理电路将处理后的土壤水分信号传输至中央处理器，第二信号处理电路将处理后的土壤盐分信号传输至中央处理器，土壤重金属检测装置将土壤重金属信息传输至中央处理器，土壤酸碱度检测装置将土壤酸碱度信息传输至中央处理器，食品安全检测装置将待测农产品安全信息传输至中央处理器，农药检测装置将待测农产品的农药信息传输至中央处理器，化肥检测装置将待测农产品的化肥信息输至中央处理器，图像处理模块将处理后的待测农产品图像信息传输至中央处理器；中央处理器将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息通过无线传输单元传输至用户手机，中央处理器将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息传输至显示单元进行显示，中央处理器将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息传输至存储单元进行存储，中央处理器将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息传输至打印机进行数据打印，中央处理器将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、农药信息以及化肥信息传输至比对单元。
[0016] 优选的是，比对单元存储有预设土壤水分
阈值、土壤盐分阈值、土壤重金属阈值、土壤酸碱度阈值、农药阈值以及化肥阈值，若比对单元接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、农药信息以及化肥信息中任一值大于比对单元内存储的土壤水分阈值、土壤盐分阈值、土壤重金属阈值、土壤酸碱度阈值、农药阈值以及化肥阈值，则报警单元发出报警信息。
[0017] 优选的是，将图像采集模块传输至图像处理模块的待测农产品图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理，经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中。
[0018] 优选的是，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，。
[0019] 优选的是，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，。
[0020] 优选的是，图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y)，平滑函数为q(x,y)，；
；
其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过 来控制的；
图像平滑单元将图像s(x,y)传输至中央处理器。
[0021] 优选的是，图像采集模块为CCD图像传感器。
[0022] 优选的是，中央处理器为8位
微处理器Atmega128。
[0023] 优选的是，显示单元为LCD显示单元，其中，LCD显示单元为20pinLCD1286HZ。
[0024] 优选的是，无线传输单元为WiFi模块，WiFi模块为VT6656模块。
[0025] 与
现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1）本发明提供的农产品质量监测系统，利用中央处理器、土壤水分传感器、第一信号处理电路、土壤盐分传感器、第二信号处理电路、土壤重金属检测装置、土壤酸碱度检测装置、食品安全检测装置、农药检测装置、化肥检测装置、太阳能电池板、整流稳压电路、蓄电池、图像采集模块、图像处理模块、无线传输单元、用户手机、显示单元、存储单元、比对单元、报警单元以及打印机对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息的实时检测、精准记录和远程监测，工作人员能够通过用户手机直接获取待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息，人们也能够通过显示单元获知所监测的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息进行自动监测及远程监测，其对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息监测的信息化、智能化管理有着重要的作用，工作人员能够通过用户手机和显示单元获知待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息以能对待测农产品的质量进行准确监测。
[0026] （2）本发明提供的农产品质量监测系统，图像处理模块对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理，可高效、快速的提取图像采集模块的图像信息，可提高对待测农产品的图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。
[0027] 下面通过
附图和
实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0028] 图1为本发明的农产品质量监测系统的示意图；图2为本发明的第一信号处理电路的电路图；
图3为本发明的第二信号处理电路的电路图；
图4为本发明的图像处理模块的示意图。
[0029] 附图标记：1-中央处理器；2-土壤水分传感器；3-第一信号处理电路；4-土壤盐分传感器；5-第二信号处理电路；6-土壤重金属检测装置；7-土壤酸碱度检测装置；8-食品安全检测装置；9-农药检测装置；10-化肥检测装置；11-太阳能电池板；12-整流稳压电路；13-蓄电池；14-图像采集模块；15-图像处理模块；16-无线传输单元；17-用户手机；18-显示单元；19-存储单元；20-比对单元；21-报警单元；22-打印机。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明提供的农产品质量监测系统进行详细说明。
[0031] 如图1所示，农产品质量监测系统包括中央处理器1、土壤水分传感器2、第一信号处理电路3、土壤盐分传感器4、第二信号处理电路5、土壤重金属检测装置6、土壤酸碱度检测装置7、食品安全检测装置8、农药检测装置9、化肥检测装置10、太阳能电池板11、整流稳压电路12、蓄电池13、图像采集模块14、图像处理模块15、无线传输单元16、用户手机17、显示单元18、存储单元19、比对单元20、报警单元21以及打印机22。
[0032] 其中，土壤水分传感器2的输出端与第一信号处理电路3的输入端连接，土壤盐分传感器4的输出端与第二信号处理电路5的输入端连接，太阳能电池板11的输出端与整流稳压电路12的输入端连接，整流稳压电路12的输出端与蓄电池13的输入端连接，图像采集模块14用于采集待测农产品的图像信息，图像采集模块14的输出端与图像处理模块15的输入端连接，第一信号处理电路3的输出端、第二信号处理电路5的输出端、土壤重金属检测装置6的输出端、土壤酸碱度检测装置7的输出端、食品安全检测装置8的输出端、农药检测装置9的输出端、化肥检测装置10的输出端、蓄电池13的输出端以及图像处理模块15的输出端分别与中央处理器1的输入端连接，无线传输单元16的输入端、显示单元18的输入端、存储单元19的输入端、比对单元20的输入端以及打印机22的输入端分别与中央处理器1的输出端连接，中央处理器1通过无线传输单元16与用户手机17无线通讯连接，比对单元20的输出端与报警单元21的输入端连接。
[0033] 上述实施方式中，利用中央处理器1、土壤水分传感器2、第一信号处理电路3、土壤盐分传感器4、第二信号处理电路5、土壤重金属检测装置6、土壤酸碱度检测装置7、食品安全检测装置8、农药检测装置9、化肥检测装置10、太阳能电池板11、整流稳压电路12、蓄电池13、图像采集模块14、图像处理模块15、无线传输单元16、用户手机17、显示单元18、存储单元19、比对单元20、报警单元21以及打印机22对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息的实时检测、精准记录和远程监测，工作人员能够通过用户手机17直接获取待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息，人们也能够通过显示单元18获知所监测的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息进行自动监测及远程监测，其对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息监测的信息化、智能化管理有着重要的作用，工作人员能够通过用户手机17和显示单元18获知待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息以能对待测农产品的质量进行准确监测。
[0034] 具体地，土壤重金属检测装置6采用手持式X
荧光土壤重金属检测仪，采用小功率端窗一体化微型光管，功耗小、激发效率高，体积小、便携，方便野外工作。
[0035] 具体地，土壤酸碱度检测装置7采用PHSJ-4A型酸度计，具有自动和手动
温度补偿功能、自动校准、自动计算电极百分理论斜率功能，对测试结果可以贮存、删除、查阅、打印，最多可贮存50套测量数据。
[0036] 具体地，食品安全检测装置8采用多功能食品安全检测仪PR-260-3，采用固体
光源，无机械移动部件，抗干扰、抗振动，使用寿命长；采用5通道光路系统，同时快速检测多个样品；RS-232/USB
接口连接中央
控制器1。
[0037] 具体地，农药检测装置9采用高通量农药残毒检测仪PR-202GT32型，创新采用微孔板测量技术，可快速、准确检测蔬菜、水果、茶叶、粮食、水及土壤中有机磷及
氨基
甲酸酯类农药残。一次同时检测32个样品，
试剂用量少，检测成本比普通农残检测仪低90％。适于在各级农产品检测中心、农业生产基地、农贸批发市场、质量监督等部
门推广普及使用。
[0038] 具体地，化肥检测装置10采用HZTM29-TMYQ-HF08化肥快速检测仪，快速检测各种复合化肥和复混化肥中氨态氮、硝态氮、尿素、总氮、缩二脲、有效磷、氯离子和
钾离子含量的快速定量测定，对所检测化肥品质判断提供准确的定量依据。
[0039] 农产品安全问题包含多个方面。土壤水分传感器2用于检测土壤中的水分，检测农产品是否会因水分含量低造成农产品质量安全问题；土壤重金属检测装置6检测土壤中重金属的含量，检测是否因土壤中重金属含量对农产品质量造成影响；土壤酸碱度检测装置7检测土壤中的重金属含量，检测土壤酸碱度是否造成产品质量安全问题；食品安全检测装置8检测食品中亚
硝酸盐、硝酸盐和铅含量是否超过国家标准，食品是否可以食用；农药检测装置9用于检测农产品中是否残留的农药含量超标，造成农产品质量安全问题；化肥检测装置10用于检测
农作物所使用的化肥中化学物质的含量，检测是否因化肥中的化学含量造成农产品安全问题。
[0040] 上述实施方式中，太阳能电池板11收集太阳光能，经过整流稳压电路12转换为低压直流电存储于蓄电池13中，蓄电池13给中央处理器1供电，采用太阳能电池板11结合蓄电池13的形式为中央处理器1供电，符合节能环保和生态可持续发展的要求，提高了
能源利用率，也降低了成本。
[0041] 上述实施方式中，土壤水分传感器2用于监测待测农产品的土壤水分信号，并将监测到的土壤水分信号传输至第一信号处理电路3进行放大和滤波处理，第一信号处理电路3将处理后的信号传输至中央处理器1，中央处理器1将接收到的土壤水分信号传输至显示单元18和存储单元19，显示单元18和存储单元19设置于监控室内，工作人员能够通过显示单元18获取待测农产品的土壤水分信号，存储单元19还包括一USB数据端口，工作人员能够通过该USB数据接口获知待测农产品的土壤水分的实时数据以及历史数据，便于工作人员后期研究、分析。
[0042] 上述实施方式中，土壤盐分传感器4用于监测待测农产品的土壤盐分信号，并将监测到的土壤盐分信号传输至第二信号处理电路5进行放大和滤波处理，第二信号处理电路5将处理后的信号传输至中央处理器1，中央处理器1将接收到的土壤盐分信号传输至显示单元18和存储单元19，显示单元18和存储单元19设置于监控室内，工作人员能够通过显示单元18获取待测农产品的土壤盐分信号，存储单元19还包括一USB数据端口，工作人员能够通过该USB数据接口获知待测农产品的土壤盐分的实时数据以及历史数据，便于工作人员后期研究、分析。
[0043] 中央处理器1将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息通过无线传输单元18传输至用户手机19，工作人员能够通过随身携带的用户手机19实时获知待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息。
[0044] 作为上述的进一步优先，如图2所示，土壤水分传感器2用于监测待测农产品的土壤水分信息，将采集的土壤水分信息转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至第一信号处理电路3，V1为经过第一信号处理电路3处理后的电压信号，第一信号处理电路3包括信号放大单元和信号滤波单元，土壤水分传感器2的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理器1的ADC端口连接。
[0045] 具体地，信号放大单元包括集成运放A1-A2、电阻R1-R14、电容C1-C5以及三极管T1-T4；其中，土壤水分传感器2的输出端与电阻R1的一端并联后与三极管T1的基极连接，电阻R14的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1与电阻R14的另一端并联后与电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地，电容C5的一端与集成运放A1的输出端连接，电容C5的另一端与电阻R14的一端并联后与集成运放A1的反相输入端连接，三极管T1的集电极与+15V直流电源连接，电容C1的一端接地，电容C2的另一端与电阻R2的一端并联后与三极管T2的基极连接，电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R3的一端与三极管T2的基极连接，电阻R3的另一端与-15V直流电源连接，电阻R4的一端与三极管T2的发射极连接，电阻R4的另一端与-15V直流电源连接，电阻R5的一端与滑动变阻器R6的一端连接，电阻R5的另一端接地，滑动变阻器R6的另一端与电阻R7的一端并联后分别与三极管T3的发射极、电阻R7的一端和电阻R12的一端连接，电阻R7的一端与-15V直流电源连接，电阻R12的另一端与电阻R13的一端并联后与集成运放A2的输出端连接，电阻R13的另一端与电容C3的一端并联后与集成运放A1的同相输入端连接，电阻C3的另一端接地，电阻R8的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R8的一端还与三极管T4的集电极连接，电阻R8的另一端与-15V直流电源连接，电阻R9的一端与+15V直流电源连接，电阻R9的一端还与三极管T1的集电极连接，电阻R9的另一端与三极管T4的基极连接，电阻R9的另一端还与三极管T3的集电极连接，电阻R10与电容C2并联后的一端与+15V直流电源连接，电阻R10与电容C2并联后的一端还与三极管T1的集电极连接，电阻R10与电容C2并联后的另一端还与三极管T4的发射极连接，三极管T1的发射极与三极管T3的基极连接，三极管T1的发射极还与三极管T2的集电极连接，电阻R11的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R11的另一端接地。
[0046] 具体地，信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C6-C7以及集成运放A3-A5；其中，信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A3的输出端并联后与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C6的一端并联后与集成运放A4的反相输入端连接，电容C6的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R19的一端连接，集成运放A4的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C7的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接，集成运放A5的同相输入端接地，电容C7的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R20的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R21的一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接，集成运放A5的输出端与中央处理器1的ADC端口连接，信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理器1的ADC端口。
[0047] 上述实施方式中，信号处理电路3的噪声在40nV以内，漂移为0.5μV/℃，集成运放A1为LT1010低漂移
放大器，集成运放A2为LT1012高速放大器，集成运放A3、A4和A5均为LT1097运放，由于集成运放A1的直流偏移与漂移并不会影响电路的整体偏移，从而使得电路有着极低的偏移和漂移。
[0048] 电阻R1的阻值为10MΩ，电阻R2的阻值为10KΩ，电阻R3的阻值为2kΩ，电阻R4的阻值为300Ω，电阻R5的阻值为50Ω， R6为1KΩ滑动变阻器，电阻R7的阻值为5.6KΩ，电阻R8的阻值为3KΩ，电阻R9的阻值为1KΩ，电阻R10的阻值为470Ω，电阻R11的阻值为10KΩ，电阻R12的阻值为1KΩ，电阻R13的阻值为10MΩ，电阻R14的阻值为1KΩ，电阻R15的阻值为1.7KΩ，电阻R16的阻值为4.7KΩ，电阻R17的阻值为10KΩ，电阻R18的阻值为5KΩ，电阻R19的阻值为1KΩ，电阻R20的阻值为5KΩ，电阻R21的阻值为5KΩ，电容C1的电容值为100pF，电容C2的电容值为10pF，电容C3的电容值为100pF，电容C4的电容值为100pF，电容C5的电容值为20pF，电容C6的电容值为220pF，电容C7的电容值为470pF。
[0049] 由于土壤水分传感器2采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过电阻R1-R14、电容C1-C5、三极管T1-T4以及集成运放A1-A2对土壤水分传感器2输出的电压V0进行放大处理，其中，信号放大单元的放大增益通过滑动变阻器R6进行调节，然后再使用电阻R15-R21，电容C6-C7以及集成运放A3-A5对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了对待测农产品的土壤水分检测的精度。
[0050] 作为上述的进一步优先，如图4所示，图像处理模块15包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元。
[0051] 其中，图像采集模块14用于采集待测农产品的图像信息，图像采集模块14的输出端与图像降噪单元的输入端连接，图像降噪单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与中央处理器1的输入端连接。
[0052] 上述实施方式中，图像处理模块15对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理，可高效、快速的提取图像采集模块14的图像信息，可提高对待测农产品的图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。
[0053] 具体地，将图像采集模块14传输至图像处理模块15的待测农产品图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理，经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中。
[0054] 具体地，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，。
[0055] 上述实施方式中，图像去噪单元和图象增强单元的目的是为了改进图像采集模块14采集的图像的质量，除去图象中的噪声，使边缘清晰，提高图象的可判读性。
[0056] 具体地，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，。
[0057] 上述实施方式中，图像锐化单元补偿经过图像增强处理后的图像的轮廓，增强图像的边缘及灰度跳变的部分，使图像变得更加清晰。
[0058] 具体地，图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y)，平滑函数为q(x,y)，；
；
其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过 来控制的。
[0059] 上述实施方式中，图像平滑单元将经过图像锐化处理后的图像
亮度进行平缓渐变，减小突变梯度，从而改善图像质量。
[0060] 图像平滑单元将图像s(x,y)传输至中央处理器。
[0061] 具体地，蓄电池13为中央处理器1、土壤水分传感器2、第一信号处理电路3、土壤盐分传感器4、第二信号处理电路5、土壤重金属检测装置6、土壤酸碱度检测装置7、食品安全检测装置8、农药检测装置9、化肥检测装置10、图像采集模块14、图像处理模块15、无线传输单元16、显示单元18、存储单元19、比对单元20、报警单元21以及打印机22提供工作电压。
[0062] 具体地，图像采集模块为CCD图像传感器。
[0063] 具体地，中央处理器为8位微处理器Atmega128。
[0064] 上述实施方式中，考虑到成本和处理性能的要求，中央处理器1选用低功耗8位微处理器Atmega128，该芯片
硬件资源丰富，具有低功耗、功能多、价格便宜和性能强大等优点，Atmega128自身带有128K字节Flash
存储器，同时带有4K字节的EEPROM存储器，土壤水分传感器2采集的数据直接存放在EEPROM存储器中，Atmega128内部的ADC端口具有8个通道，每通道的
分辨率为10bit，输入电压范围为0 5V，能够满足监测数据巡回采集的需要，同时~也无需另加AD转换器件，简化了外围电路设计，降低了成本。
[0065] 具体地，显示单元为LCD显示单元，其中，LCD显示单元为20pinLCD1286HZ。
[0066] 上述实施方式中，LCD显示单元采用3.3V电压供电，以便于与微处理器Atmega128的I/O口电平匹配，LCD显示单元与微处理器Atmega128的接口采用串行接口进行通信。
[0067] 具体地，无线传输单元为WiFi模块，WiFi模块为VT6656模块。
[0068] 上述实施方式中，无线传输单元16为WiFi模块，WiFi作为一种无线联网技术，最主要的优势在于不需要布线，不受布线条件的限制，因此特别适合移动办公用户的需要，WiFi模块采用VT6656模块实现数据的远程传输，VT6656模块内嵌TCP/IP协议线，降低了设计的难度，同时大大提高了Atmega128处理其他数据的能
力，VT6656与Atmega128的连接非常简单，二者可以通过标准的USB接口直接相连，VT6656模块采用54Mbps标准的802.11g无线以太网
访问，比基于802.11b协议的快5倍，采用USB2.0接口最高比USB1.0接口快40倍，新的天线技术支持更远距离的无线访问，支持所有标准的821.11g和802.11b无线路由器及接入点，支持64/128/256位WEP加密，支持WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK等高级加密与安全机制。
[0069] 作为上述的进一步优先，如图3所示，土壤盐分传感器4用于采集待测农产品土壤的盐分信息，将采集的土壤盐分信息转换为电压信号V2，并将电压信号V2传输至第二信号处理电路5，V3为经过第二信号处理电路5处理后的电压信号，第二信号处理电路5包括信号放大模块和信号滤波模块，土壤盐分传感器4的输出端与信号放大模块的输入端连接，信号放大模块的输出端与信号滤波模块的输入端连接，信号滤波模块的输出端与中央处理器1的ADC端口连接。
[0070] 具体地，信号放大模块包括集成运放A6-A8和电阻R22-R35；其中，土壤盐分传感器4的输出端与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与电阻R23的一端连接，电阻R22的另一端还与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端接地，电阻R23的另一端与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端接地，电阻R23的另一端还与集成运放A6的同相输入端连接，电阻R26的一端接地，电阻R26的另一端与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与集成运放A6的反相输入端连接，电阻R26的另一端还与电阻R28的一端连接，集成运放A6的输出端与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端接地，集成运放A6的输出端还与集成运放A7的同相输入端连接，电阻R29的一端接地，电阻R29的另一端与集成运放A7的反相输入端连接，电阻R29的另一端还与电阻R30的一端连接，电阻R28的另一端与电阻R30的另一端并联后与集成运放A7的输出端连接，集成运放A7的输出端还与电阻R32的一端连接，电阻R32另一端接地，集成运放A7的输出端还与电阻R33的一端连接，电阻R33的另一端与集成运放A8的同相输入端连接，电阻R35的一端与集成运放A8的反相输入端连接，电阻R35的另一端与集成运放A8的输出端连接，电阻R35的一端还与电阻R34的一端连接，电阻R34的另一端接地。
[0071] 具体地，信号滤波模块包括电阻R36-R42、电容C8-C9以及集成运放A9-A11；其中，信号放大单元的输出端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与电阻R38的一端并联后与集成运放A9的同相输入端连接，电阻R38的另一端与集成运放A9的输出端连接，电阻R37的一端接地，电阻R37的另一端与电阻R42并联后与集成运放A9的同相输入端连接，电阻R42的另一端与集成运放A10的输出端连接，电阻R38的另一端与集成运放A9的输出端并联后与电阻R39的一端连接，电阻R39的另一端与电容C8的一端并联后与集成运放A10的反相输入端连接，电容C8的另一端与集成运放A10的输出端并联后与电阻R40的一端连接，集成运放A10的同相输入端接地，电阻R40的另一端与电容C9的一端并联后与集成运放A11的反相输入端连接，集成运放A11的同相输入端接地，电容C9的另一端与集成运放A11的输出端连接，电阻R41的一端与集成运放A9的反相输入端连接，电阻R41的另一端与集成运放A11的输出端连接，电阻R42的一端与集成运放A9的同相输入端连接，电阻R42的另一端与集成运放A10的输出端连接，集成运放A11的输出端与中央处理器1的ADC端口连接，信号处理模块将处理后的电压信号V3传输至中央处理器1的ADC端口。
[0072] 上述实施方式中，信号处理电路的噪声在50nV以内，漂移为0.4μV/℃，集成运放A6为LT1010低漂移放大器，集成运放A7为LT1012高速放大器，集成运放A8、A9、A10和A11均为LT1097运放，由于集成运放A6的直流偏移与漂移并不会影响电路的整体偏移，从而使得电路有着极低的偏移和漂移。
[0073] 电阻R22的阻值为75Ω，电阻R23的阻值为1.5KΩ，电阻R24的阻值为75Ω，电阻R25的阻值为75Ω，电阻R26的阻值为75Ω， R27的阻值为300Ω，电阻R28的阻值为3.4KΩ，电阻R29的阻值为250Ω，电阻R30的阻值为750Ω，电阻R31的阻值为681Ω，电阻R32的阻值为1KΩ，电阻R33的阻值为1KΩ，电阻R34的阻值为750Ω，电阻R35的阻值为750Ω，电阻R36的阻值为1.7KΩ，电阻R37的阻值为4.7KΩ，电阻R38的阻值为10KΩ，电阻R39的阻值为5KΩ，电阻R40的阻值为1KΩ，电阻R41的阻值为5KΩ，电阻R42的阻值为5KΩ，容C8的电容值为220pF，电容C9的电容值为470pF。
[0074] 由于土壤盐分传感器4采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过电阻R22-R35以及集成运放A6-A8对土壤盐分传感器4输出的电压V2进行放大处理，其中，信号放大模块使用电阻R36-R42，电容C8-C9以及集成运放A9-A11对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了对待测农产品的土壤盐分检测的精度。
[0075] 具体地，土壤水分传感器2采集待测农产品的土壤水分信号，并将采集到的土壤水分信号传输至第一信号处理电路3，土壤盐分传感器4采集待测农产品的土壤盐分信号，并将采集到的土壤盐分信号传输至第二信号处理电路5，图像采集模块14用于采集待测农产品的图像信息，并将采集到的待测农产品的图像信息传输至图像处理模块15，第一信号处理电路3将处理后的土壤水分信号传输至中央处理器1，第二信号处理电路5将处理后的土壤盐分信号传输至中央处理器1，土壤重金属检测装置6将土壤重金属信息传输至中央处理器1，土壤酸碱度检测装置7将土壤酸碱度信息传输至中央处理器1，食品安全检测装置8将待测农产品安全信息传输至中央处理器1，农药检测装置9将待测农产品的农药信息传输至中央处理器1，化肥检测装置10将待测农产品的化肥信息输至中央处理器1，图像处理模块15将处理后的待测农产品图像信息传输至中央处理器1；中央处理器1将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息通过无线传输单元16传输至用户手机17，中央处理器1将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息传输至显示单元18进行显示，中央处理器1将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息传输至存储单元19进行存储，中央处理器1将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息传输至打印机22进行数据打印，中央处理器1将接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、农药信息以及化肥信息传输至比对单元20。
[0076] 具体地，比对单元20存储有预设土壤水分阈值、土壤盐分阈值、土壤重金属阈值、土壤酸碱度阈值、农药阈值以及化肥阈值，若比对单元20接收到的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、农药信息以及化肥信息中任一值大于比对单元20内存储的土壤水分阈值、土壤盐分阈值、土壤重金属阈值、土壤酸碱度阈值、农药阈值以及化肥阈值，则报警单元21发出报警信息。
[0077] 本发明提供的农产品质量监测系统，利用中央处理器1、土壤水分传感器2、第一信号处理电路3、土壤盐分传感器4、第二信号处理电路5、土壤重金属检测装置6、土壤酸碱度检测装置7、食品安全检测装置8、农药检测装置9、化肥检测装置10、太阳能电池板11、整流稳压电路12、蓄电池13、图像采集模块14、图像处理模块15、无线传输单元16、用户手机17、显示单元18、存储单元19、比对单元20、报警单元21以及打印机22对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息进行监测，结合传感器和无线通信等技术，实现了对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息的实时检测、精准记录和远程监测，工作人员能够通过用户手机17直接获取待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息，人们也能够通过显示单元18获知所监测的待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息，其结构简单、通用性好、集成度高、成本低廉、实时性好、检测精度高、易于维护、智能化高、可扩展性好等优点，可实现对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息进行自动监测及远程监测，其对待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息监测的信息化、智能化管理有着重要的作用，工作人员能够通过用户手机17和显示单元18获知待测农产品的土壤水分信号、土壤盐分信号、土壤重金属信息、土壤酸碱度信息、安全信息、农药信息、化肥信息以及图像信息以能对待测农产品的质量进行准确监测。
[0078] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的
权利要求范围当中。
