專利名稱：一種便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)測量領(lǐng)域，特別是涉及 一種便攜式參考作物蒸發(fā) 蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前對參考作物蒸發(fā)蒸騰量(ETQ)及作物需水量的測定，大多 采用作物參考騰發(fā)量的計算方法，利用空氣動力學(xué)法、水量平衡法、 蒸滲儀法、渦度相關(guān)法及遙感法測定獲取作物參考蒸發(fā)蒸騰量，常用 的如ET。。 土壤蒸騰蒸散管/蒸騰蒸散模擬器根據(jù)土壤水平衡原理，能 夠模擬自然狀態(tài)的土壤和植物的蒸騰蒸散量，監(jiān)測農(nóng)作物、草皮、植 物及土壤通過蒸發(fā)所散失的水分，并可精確預(yù)測作物的合理灌溉時間 和所需灌溉量，具有很高的精度，可以獲得短時段的ETo;很大部分 釆用計算方法獲取ET。值，美國Spectrum的卯OET便攜式自動氣象 站、澳大利亞MonitorEnviroStation生態(tài)網(wǎng)絡(luò)氣象站、美國Hunter的 ETo系統(tǒng)，通過配置專用的氣象傳感器和采集器對氣象參數(shù)釆集，附 帶計算釆用國際流行的Penman-Montieth 、 Penman-van Bavel或 Priestly Taylor等幾個公式進行計算；典型的如美國雨鳥公司的 ETManager,配合功能強大的PC軟件，通過網(wǎng)絡(luò)、歷史數(shù)據(jù)、當(dāng)天 氣象信息獲取ET。值，并能夠控制電磁閥科學(xué)管理灌溉策略，為灌溉 提供一站式服務(wù)。
上述蒸滲儀或模擬方法的裝置存在成本高，安裝裝土困難，移動 不便、需定期維護等缺點，同時由于相關(guān)儀器的精密性和靈敏性，在 其周圍無意擾動及人為踩踏會造成測量的誤差；計算方法是目前普遍 采用的方式，-使用過程中需要選擇專用傳感器，部分公式測量參數(shù) 過多(高于5 + )等，導(dǎo)致成本過高、部分產(chǎn)品是針對氣象信息釆集，
4對于ETo值是附帶計算出來的，不考慮其準(zhǔn)確性及當(dāng)?shù)貞?yīng)用的特殊 性，不能真正提供與灌溉密切相關(guān)的作物需水量，專用性準(zhǔn)確度不夠、 不具備遠程發(fā)布功能，不能通知用戶及時調(diào)整灌溉策略，另外電池工 作時間短，或需要外部電源供電、裝拆不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種依靠較少信息的釆集而計算獲得月/曰 參考作物蒸發(fā)蒸騰量，進而獲得作物需水量和灌溉量，通過以太網(wǎng)或 通信網(wǎng)方式發(fā)布相關(guān)信息指導(dǎo)灌溉的便攜式測量發(fā)布系統(tǒng)，以最低成 本為節(jié)水灌溉提供新依據(jù)。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種便攜式參考作物蒸
發(fā)蒸騰量測量系統(tǒng)，包括以下裝置傳感器組，用于釆集參考作物蒸 發(fā)蒸騰量測量參數(shù)；釆集主機，與所述傳感器組連接，用于對所述參
考作物蒸發(fā)蒸騰量測量參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理。
其中，所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、
風(fēng)速風(fēng)向傳感器、降雨量傳感器中的一種或幾種。 其中，所述系統(tǒng)還設(shè)置有便于所述系統(tǒng)移動的支架。 其中，所述系統(tǒng)還設(shè)置有防護箱，用于所述系統(tǒng)的防水和防塵。
其中，所述釆集主機包括微處理器，用于數(shù)據(jù)處理；存儲模塊, 與所述微處理器連接，用于存儲釆集及計算作物的蒸發(fā)蒸騰量值的數(shù) 據(jù)及歷史數(shù)據(jù)；傳感器接口模塊，與所述微處理器連接；電源供電及 管理模塊，與所述微處理器連接；用于對所述系統(tǒng)進行供電及進行電 源管理。
其中，所述釆集主機還包括液晶顯示屏和觸摸按鍵，分別與所述 微處理器連接。
其中，所述釆集主機還包括時鐘模塊，與所述微處理器連接，用 于為所述系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)。
其中，所述釆集主機還包括通用串行總線usb模塊，與所述微
5處理器連接，用于對所述系統(tǒng)與上位機通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與功能設(shè) 置。
其中，所述釆集主機還包括通訊模塊，與所述微處理器連接，用 于所述系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進行遠程發(fā)布。
其中，所述通訊模塊為全球移動通訊系統(tǒng)GSM或/通用分組無線 業(yè)務(wù)GPRS。
上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點
1、 釆用較少的傳感器實現(xiàn)參考作物蒸發(fā)蒸騰量的準(zhǔn)確測量，其 結(jié)果相關(guān)系數(shù)達0.945,并降低了設(shè)備成本。
2、 通過以太網(wǎng)、GSM/GPRS的應(yīng)用使系統(tǒng)具備遠程訪問與發(fā)布 的功能，無地域限制，統(tǒng)一管理，為制定地區(qū)作物灌溉制度的制定及 地區(qū)灌溉用水量，水資源利用規(guī)劃、灌排工程規(guī)劃設(shè)計及管理等工作 提供數(shù)據(jù)支撐。
3、 具有靈活傳感器連接接口、提供多種計算公式，可配置修正 參數(shù)、地理信息、土壤信息、作物信息、歷史信息等，使測量結(jié)果具 備科學(xué)性、權(quán)威性和準(zhǔn)確性，能夠提高本地適用性。
4、 釆用鋰電池供電，低功耗設(shè)計貫穿其中，給系統(tǒng)安裝維護提 供便利。


圖l是本發(fā)明實施例的一種便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實施例的一種便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量系統(tǒng) 的主機的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)圖。
其中，1:釆集主機；2:防護箱；3:溫濕度傳感器；4:光照傳 感器；5:風(fēng)速風(fēng)向傳感器；6:雨量傳感器；7:釆集主機顯示及按 鍵裝置；8:支架；9:天線。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細 描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明屬現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉、氣象及科研測量儀器領(lǐng)域，可用于環(huán)境 信息、溫度、濕度、光照強度、風(fēng)速風(fēng)向、降雨量、土壤濕度等環(huán)境 參數(shù)測量，根據(jù)測量結(jié)果計算出作物參考蒸發(fā)蒸騰量，進而獲得作物 需水量，通過以太網(wǎng)或通訊網(wǎng)進行遠程發(fā)布，為制定地區(qū)作物灌溉制 度及地區(qū)灌溉用水量，水資源利用規(guī)劃、灌排工程規(guī)劃設(shè)計及管理等 工作提供低成本便攜式裝置和數(shù)據(jù)依據(jù)。
本發(fā)明構(gòu)建的系統(tǒng)如圖l所示，由釆集主機l、防護箱2、溫濕度
傳感器3、光照傳感器4、風(fēng)速風(fēng)向傳感器5(預(yù)留)、雨量傳感器6(預(yù) 留)、采集主機顯示及按鍵7、支架8、天線9組成，釆集主機l負責(zé)釆 集溫濕度傳感器3、光照傳感器4、預(yù)留風(fēng)速風(fēng)向傳感器5及雨量傳感 器6，釆集的數(shù)據(jù)通過釆集主機顯示及按鍵裝置7進行設(shè)置和顯示，通 過無線及以太網(wǎng)裝置發(fā)布，防護箱2具備IP67防水防塵效果，釆用支 架8安裝便于移動。
系統(tǒng)放置于戶外，具體需求選擇相應(yīng)公式，配置安裝對應(yīng)傳感器， 例如選用修正公式ET『-1.879+0.231 x T-0.018 x RH+0.181 x Nl ( T: 平均溫度、RH:平均濕度、Nl:光照時間)；如選擇彭曼-蒙太斯法 公式，則需要溫度、濕度、光照、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等傳感器。
<formula>formula see original document page 7</formula>
同時可選擇測試地點的經(jīng)緯度、海拔、氣候類型、土壤類型、作 物類型、作物系數(shù)，進一步提高測量計算精度和可靠性。系統(tǒng)釆集相 關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)具體公式進行計算獲得參考作物蒸發(fā)蒸騰量，或者通過網(wǎng) 絡(luò)獲取定制的氣象信息進行計算，再乘以作物系數(shù)、灌溉面積獲取作 物需水量、灌.溉量，同時將所得數(shù)據(jù)通過GSM/GPRS，以太網(wǎng)遠程發(fā) 布。
系統(tǒng)的采集主機1的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示，由微處理器MSP430F149、 LCD及觸摸按鍵構(gòu)成人機界面、時鐘模塊、存儲模塊、 USB( Universal Serial BUS ，通用串行總線)模塊、以太網(wǎng)、GSM( Global System for Mobile Communications ，全球移動通訊系統(tǒng))/GPRS (General Packet Radio Service,通用分組無線業(yè)務(wù))通訊模塊、電源供 電及管理模塊、傳感器接口模塊組成。超低功耗單片機MSP430F149 處理相關(guān)數(shù)據(jù)和發(fā)布，程序、計算公式、歷史數(shù)據(jù)等都存在單片機中， 時鐘模塊DS1302為系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時間基準(zhǔn)；存儲模塊AT45DB081用 于存儲釆集及計算ET。值的數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)；LCD及按鍵構(gòu)成的人機
界面對釆集的數(shù)據(jù)進行實時顯示，方便對相關(guān)參數(shù)修改和設(shè)置；USB 接口用于與PC機軟件進行通訊；以太網(wǎng)、GSM/GPRS實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程
訪問、發(fā)布功t;傳感器接口模塊分別處理不同信息傳感器，傳感器
數(shù)量根據(jù)所選擇公式有關(guān)，能夠進一步降低傳感器成本；電源充電電
路LTC4055為2A鋰電池充電和供電電路TPS780330220 ，配合電源開 關(guān)TPS2044完成對系統(tǒng)能耗進行的管理，TPS2044管理傳感器和通訊
電路，相關(guān)接口沒有傳感器或此時不釆集數(shù)據(jù)關(guān)閉相關(guān)電源，供電電 路TPS780330220能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)時，電壓從3V調(diào)整到2V 進一步降低功耗，休眠/喚醒機制最大限度提高電池使用時間。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以 做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
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權(quán)利要求
1、一種便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，包括以下裝置傳感器組，用于采集參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量參數(shù)；采集主機，與所述傳感器組連接，用于對所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理。
2、 如權(quán)利要求1所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、降雨量傳感器中的一種或幾種。
3、 如權(quán)利要求1所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還設(shè)置有便于所述系統(tǒng)移動的支架。
4、 如權(quán)利要求1所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還設(shè)置有防護箱，用于所述系統(tǒng)的防水和防塵。 '
5、 如權(quán)利要求1所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述釆集主機包括微處理器，用于數(shù)據(jù)處理；存儲模塊，與所述微處理器連接，用于存儲釆集及計算參考作物的蒸發(fā)蒸騰量值的數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)；傳感器接口模塊，與所述微處理器連接；電源供電及管理模塊，與所述微處理器連接；用于對所述系統(tǒng)進行供電及電源管理。
6、 如權(quán)利要求5所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述釆集主機還包括液晶顯示屏和觸摸按鍵，分別與所述微處理器連接。
7、 如權(quán)利要求5所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述釆集主機還包括時鐘模塊，與所述微處理器連接，用于為所述系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)。
8、 如權(quán)利要求5所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述釆集主機還包括通用串行總線USB模塊，與所述微處理器連接，用于對所述系統(tǒng)與上位機通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與功能設(shè)置。
9、 如權(quán)利要求5所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述釆集主機還包括通訊模塊，與所述微處理器連接，用于所述系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進行遠程發(fā)布。
10、 如權(quán)利要求9所述的便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊模塊為全球移動通訊系統(tǒng)GSM或通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量發(fā)布系統(tǒng)，包括以下裝置傳感器組，用于采集參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量參數(shù)；采集主機，與所述傳感器組連接，用于對所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量測量參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明采用較少的傳感器實現(xiàn)參考作物蒸發(fā)蒸騰量的準(zhǔn)確測量，降低了設(shè)備成本。通過以太網(wǎng)、GSM/GPRS的應(yīng)用使系統(tǒng)具備遠程訪問與發(fā)布功能，無地域限制，統(tǒng)一管理，為制定地區(qū)作物灌溉制度及地區(qū)灌溉用水量、水資源利用規(guī)劃、灌排工程規(guī)劃設(shè)計及管理等工作提供數(shù)據(jù)支撐。
文檔編號G01N33/00GK101482549SQ20091007812
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者喬曉軍, 侯瑞鋒, 馨 張, 成 王, 田宏武, 趙春江 申請人:北京市農(nóng)林科學(xué)院