本發(fā)明有關(guān)一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法及其裝置，尤指藉氫氣濃度的變化推得導(dǎo)電度的變更，經(jīng)無(wú)線傳輸協(xié)議和設(shè)備，與相配合的云端數(shù)據(jù)庫(kù)中適合植栽土壤的導(dǎo)電度數(shù)據(jù)相比對(duì)，隨時(shí)確保所植栽物能在預(yù)定酸堿度的土壤環(huán)境中生長(zhǎng)，并可隨即采取充補(bǔ)措施。

背景技術(shù)：

土壤酸堿度，通稱土壤ph值，ph數(shù)學(xué)上的定義乃為氫離子濃度(hydrogenionconcentration,h⁺)的負(fù)對(duì)數(shù)值，即如式：ph＝-log[h⁺]所示。土壤太酸或太堿都是影響作物生長(zhǎng)，導(dǎo)致植栽物元素失衡，及部分病害發(fā)生的重要原因，然而不同作物間對(duì)土壤ph所需的條件也不同，因此了解作物所需的土壤ph值并調(diào)整土壤至作物所適合的狀況，可使栽培植栽作物事半功倍，并節(jié)省肥料使用量。

習(xí)知的ph偵測(cè)器，不外乎玻璃、不銹鋼或陶瓷等材質(zhì)制成，其中又以具備良好感測(cè)特性的玻璃電極，被廣泛應(yīng)用于不同的ph值量測(cè)，而量測(cè)方法需涂上一層可以與氫離子化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，利用電位分析法，建立離子活度與電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量原電池的電壓進(jìn)行ph值的量測(cè)。再者，一般ph值量測(cè)都必須有具有單獨(dú)選擇性的薄膜，此薄膜單獨(dú)只和氫離子做氧化還原反應(yīng)，藉由量測(cè)薄膜兩側(cè)的電位差，再代入能斯特方程式(nernstequation)：e＝e0+r*t/n*f*2.303ph，求出溶液的ph值，惟此種量測(cè)方法是屬不可逆反應(yīng)法，一般的探頭(不論是玻璃或金屬質(zhì)者)皆會(huì)因?yàn)樗峄驂A強(qiáng)度的不同，而對(duì)探頭有不同程度的耗損，事實(shí)證明，在最嚴(yán)重的情形下，探頭在量測(cè)大約一個(gè)小時(shí)后，便已失效而需報(bào)廢換新。此外，中國(guó)cn104713996a曾提出另種測(cè)定土壤ph值的方法。

前述憑借電化學(xué)平衡反應(yīng)式的習(xí)知ph偵測(cè)器，市售大約臺(tái)幣二千元以上，涂層鍍膜會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)而消耗殆盡，更不能被長(zhǎng)時(shí)間地插置在土壤中，實(shí)際使用后，每隔兩周便需浸泡于標(biāo)定液中，重新進(jìn)行儀器校準(zhǔn)，即便是在未加連續(xù)使用的情形下，接觸土壤的測(cè)定部位靈敏度大約一年便不再值得信任，而需添購(gòu)新品，以量測(cè)土壤ph值；復(fù)鑒于目前如臺(tái)灣前案公開第201314636號(hào)、第201424576號(hào)、第201513785號(hào)、新型m473043、m506452以及m507039等諸多利用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)來(lái)輔助綠能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的日益盛行；目前已知的各類ph值的量/監(jiān)測(cè)方法，實(shí)無(wú)法迅速且有效地予以運(yùn)用至目前因地球暖化而蓬勃發(fā)展中的綠能相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法，將偵測(cè)裝置插置于所植栽的土壤中，以與土壤水溶液經(jīng)電解處理而產(chǎn)生氫氣；氫氣與偵測(cè)裝置的反應(yīng)層相結(jié)合；藉氫氣濃度的變化獲致反應(yīng)層導(dǎo)電度的變更，并由設(shè)置于偵測(cè)裝置上的多個(gè)電極探得導(dǎo)電度值；再經(jīng)由無(wú)線傳輸協(xié)議和設(shè)備，與相配合的云端數(shù)據(jù)庫(kù)中適合植栽土壤的導(dǎo)電度數(shù)據(jù)相比對(duì)；可得知土壤的酸堿度是否業(yè)經(jīng)變更，以隨時(shí)確保所植栽物能在預(yù)定ph的土壤環(huán)境中生長(zhǎng)，并可隨即采取充補(bǔ)措施。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法，其中偵測(cè)裝置與土壤水溶液經(jīng)電解處理所產(chǎn)生的氫氣越多時(shí)，土壤的酸堿度越小。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法，其中偵測(cè)裝置包含金屬氧化物或金屬氫氣，以與氫氣結(jié)合。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法，其中偵測(cè)裝置上的金屬氧化物較佳為氧化鎢、氧化鋅、二氧化鈦、三氧化鉬或五氧化二鈮，以與氫氣結(jié)合。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法，其中偵測(cè)裝置上的金屬較佳為鋇，以與氫氣結(jié)合。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法，其中與土壤水溶液經(jīng)電解處理而產(chǎn)生反應(yīng)的偵測(cè)裝置上設(shè)置至少四個(gè)電極，以探得導(dǎo)電度值。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)裝置，具有偵測(cè)裝置，偵測(cè)裝置包含偵測(cè)體和收納偵測(cè)體的護(hù)套，其中偵測(cè)體具有與氫氣相結(jié)合的反應(yīng)層、可配合護(hù)套產(chǎn)生電解反應(yīng)的電極以及多個(gè)導(dǎo)電度探測(cè)電極。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)裝置，具有以護(hù)套包覆偵測(cè)體的偵測(cè)裝置，護(hù)套的表面周圍具有多個(gè)孔洞，使土壤中的水溶液通過(guò)，且土壤水溶液經(jīng)電解處理產(chǎn)生氫氣，會(huì)與偵測(cè)體的反應(yīng)層相結(jié)合，導(dǎo)電度值因氫氣濃度變化所導(dǎo)致的反應(yīng)層導(dǎo)電度變更可由偵測(cè)體上設(shè)置的多個(gè)探測(cè)電極測(cè)得。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)裝置，其中偵測(cè)裝置的反應(yīng)層包含金屬氧化物或金屬，以與氫氣結(jié)合。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)裝置，其中偵測(cè)裝置的偵測(cè)體上的金屬氧化物較佳為氧化鎢、氧化鋅、二氧化鈦、三氧化鉬或五氧化二鈮，以與氫氣結(jié)合。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)裝置，其中偵測(cè)裝置的偵測(cè)體上的金屬較佳為鋇，以與氫氣結(jié)合。

本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)裝置，其中偵測(cè)裝置的偵測(cè)體上的設(shè)置至少四個(gè)電極，以探得導(dǎo)電度值。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明的一種偵測(cè)裝置的立體分解圖。

圖3為應(yīng)用本發(fā)明圖2偵測(cè)裝置的一種電路示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一種偵測(cè)裝置在不同時(shí)間(t)所量測(cè)得不同酸堿度土壤水溶液的電阻值(r)。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的一種偵測(cè)裝置所量測(cè)得酸堿度(ph)與電阻相關(guān)的偵測(cè)度(sensitivity)的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的一種土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法的流程圖，主要包含下列步驟：(s1)先將偵測(cè)裝置插置于所植栽的土壤中，(s2)使偵測(cè)裝置與土壤水溶液經(jīng)電解處理而產(chǎn)生氫氣，(s3)氫氣會(huì)與偵測(cè)裝置1的反應(yīng)層相結(jié)合，(s4)反應(yīng)層導(dǎo)電度會(huì)隨氫氣濃度的變化而變更，(s5)由設(shè)置于偵測(cè)裝置上的多個(gè)電極探得導(dǎo)電度值，(s6)經(jīng)過(guò)任何可資應(yīng)用的無(wú)線傳輸協(xié)議和設(shè)備，傳送探測(cè)得的導(dǎo)電值至云端數(shù)據(jù)庫(kù)，(s7)數(shù)據(jù)庫(kù)中已備存有適合植栽土壤的導(dǎo)電度數(shù)據(jù)可資比對(duì)，(s8)進(jìn)而得知土壤的酸堿度是否業(yè)經(jīng)變更，以隨時(shí)確保所植栽物能在預(yù)定ph的土壤環(huán)境中生長(zhǎng)(s9)倘有需要調(diào)整土壤酸堿度時(shí)，再配合如電磁閥的控制裝置進(jìn)行如液肥的調(diào)整，可隨即采取充補(bǔ)措施。

請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明的一種土壤酸堿度的偵測(cè)裝置的立體分解圖，偵測(cè)裝置1包含偵測(cè)體11和收納偵測(cè)體11的護(hù)套12，偵測(cè)體11為耐熱、耐冷且抗沖擊性強(qiáng)的材質(zhì)所制成者，本發(fā)明實(shí)施例用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile–butadiene–styrene(abs)copolymer)制作基板111，基板111的厚度約為1mm，以布設(shè)反應(yīng)層112。茲鑒于鈀可以吸收自身體積900倍的氫氣，氫氣會(huì)進(jìn)入鈀的面心立方晶體結(jié)構(gòu)(face-centeredcubi；fcc)并占據(jù)八面體插入型位置(octahedralinterstitialsites)，產(chǎn)生pd+h2→pdhx反應(yīng)形成pdhx，本發(fā)明實(shí)施例用鈀制作反應(yīng)層112。同時(shí)，發(fā)明人測(cè)得使用如氧化鎢、氧化鋅、二氧化鈦、三氧化鉬或五氧化二鈮等金屬氧化物，亦可用于制作反應(yīng)層112。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施，為進(jìn)行電解處理以及量測(cè)得導(dǎo)電度值，于基板111的主要表面上分設(shè)有電極113、114、115、116及117，其中電極113可相對(duì)應(yīng)于護(hù)套12設(shè)置，以施加電壓，進(jìn)行電解，而電極114、115、116及117則成對(duì)設(shè)置于相鄰電極113所設(shè)置的相對(duì)應(yīng)側(cè)，以施加另電壓，進(jìn)行導(dǎo)電度值的探測(cè)。

請(qǐng)參閱圖3，其應(yīng)用圖2偵測(cè)裝置的一種電路示意圖。本發(fā)明實(shí)施例用2v施加的電場(chǎng)，使所植栽的土壤中水溶液，進(jìn)行2h⁺+2e^-→h2反應(yīng)，形成氫氣，配合電極113進(jìn)行電解反應(yīng)的護(hù)套12，以如不銹鋼的金屬材質(zhì)制作，護(hù)套12的表面周圍具有直徑約3mm的多個(gè)孔洞121，使土壤中的水溶液通過(guò)進(jìn)而與反應(yīng)層112接觸，且反應(yīng)層112不至于在偵測(cè)體11插入土壤時(shí)遭磨損。此外，本發(fā)明實(shí)施例持續(xù)供應(yīng)1000μa電流，以電極114、115、116及117量測(cè)反應(yīng)層112的電阻值，因pdhx為瞬時(shí)，故在上述電解停止后的幾分鐘內(nèi)，鈀反應(yīng)層112內(nèi)的氫分子會(huì)自然溢出，使得鈀反應(yīng)層112可以被重復(fù)使用用于量測(cè)土壤酸堿度。

請(qǐng)參閱圖4，一種偵測(cè)裝置在不同時(shí)間(t)所量測(cè)得不同酸堿度土壤水溶液的電阻值(r)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)，鈀反應(yīng)層112在空氣中和未通電(2v,100ma)的水中，其電阻皆為0.9ω。當(dāng)鈀反應(yīng)層112浸泡于ph10.3的土壤水溶液中，并經(jīng)電解處理后，鈀反應(yīng)層112的電阻迅速上升至0.93ω達(dá)到飽和態(tài)，停止電解處理后，鈀反應(yīng)層112的電阻又回復(fù)至約前述0.9ω初態(tài)；鈀反應(yīng)層112處于ph10.3的土壤水溶液的狀態(tài)，其分別的電阻量測(cè)值，可由圖中鄰近ph10.3標(biāo)示下方的向下箭頭(↓)及其右側(cè)的向下箭頭(↓)明顯判斷。同樣地，可將鈀反應(yīng)層112分別浸泡于各種不同酸堿度的土壤水溶液中(例如圖4中所示的ph7和ph3.8者)，再依前揭本發(fā)明所教示的電解處理后，便可分別獲致相對(duì)應(yīng)各種酸堿度的電阻變化。就此，發(fā)明人實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明土壤酸堿度的監(jiān)測(cè)方法及其裝置應(yīng)用于酸堿度在3至11間的土壤極為真確，而酸堿度范圍亦為絕大部分植栽物可能適合生長(zhǎng)環(huán)境的ph值。

基上，本發(fā)明以電解前鈀反應(yīng)層112電阻ri和電解后反應(yīng)層112電阻rf作為的偵測(cè)度參考值：sensitivity(％)＝(rf-ri)/ri*100％，換言之，本發(fā)明藉由電阻的變化量(即圖5縱軸所示偵測(cè)度)來(lái)量測(cè)待測(cè)液的ph值，可獲致如圖5所示的酸堿度與電阻絕對(duì)相關(guān)的偵測(cè)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。緣此，圖5可以作為一種不同ph值(3～11)土壤的回歸曲線參照?qǐng)D，存?zhèn)溆跀?shù)據(jù)庫(kù)中，用戶得利用各種無(wú)線傳輸協(xié)議之一和設(shè)備(例如手持式行動(dòng)裝置者)，將電極114、115、116及117一起所量測(cè)得的電阻值予以傳送，俾與參照?qǐng)D(可儲(chǔ)存于云端數(shù)據(jù)庫(kù)中)數(shù)據(jù)相比對(duì)，即可迅速對(duì)照得知土壤的酸堿度是否業(yè)經(jīng)變更，以隨時(shí)確保所植栽物能在預(yù)定ph的土壤環(huán)境中生長(zhǎng)，并可配合如電磁閥的控制裝置(圖中未示)進(jìn)行如液肥的調(diào)整，隨即采取充補(bǔ)措施。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。