農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，該農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置包括傳感器、管道、位于該管道一端的風(fēng)機(jī)以及位于該管道另一端的空氣射流出口；該風(fēng)機(jī)用于將空氣從該管道一端吸入以及將空氣通過該空氣射流出口驅(qū)出；該傳感器設(shè)置于待測(cè)作物的莖稈上，用于獲取該待測(cè)作物莖稈的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型可在田間環(huán)境下，真實(shí)模擬自然風(fēng)場(chǎng)，并實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速、高效地獲取農(nóng)作物在彎折、倒伏過程中與倒伏直接相關(guān)的瞬時(shí)局部應(yīng)力、應(yīng)變等傳感數(shù)據(jù)，為作物品種的定量化、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)提供新的技術(shù)裝置，從而提高大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及作物品種評(píng)價(jià)的質(zhì)量和效果。
【專利說(shuō)明】農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物倒伏已經(jīng)成為影響農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。以玉米、水稻、小麥為代表的大田作物在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有很大比重，以玉米為例，每年因倒伏造成的減產(chǎn)達(dá)上百萬(wàn)噸。因此，開展主要農(nóng)作物的抗倒伏定量化、標(biāo)準(zhǔn)化研究十分必要。隨著現(xiàn)代信息化、自動(dòng)化技術(shù)手段的發(fā)展，特別是傳感器、材料力學(xué)、計(jì)算機(jī)以及機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，為傳統(tǒng)的農(nóng)作物性狀參數(shù)獲取、測(cè)量與分析帶來(lái)全新的技術(shù)手段和實(shí)用工具，通過模擬真實(shí)環(huán)境構(gòu)建大田自然風(fēng)場(chǎng)環(huán)境并進(jìn)行農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和品種選育提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，從而提高作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)能力，對(duì)于推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展有著巨大的促進(jìn)作用。
[0003]然而，大田生產(chǎn)過程中，環(huán)境變化不可預(yù)知，在大田中開展農(nóng)作物抗倒伏研究計(jì)算和分析具有較大難度。當(dāng)前針對(duì)力學(xué)性能的研究主要包括莖桿彎折力、莖桿壓碎力、硬皮穿刺力等間接參數(shù)的測(cè)量與評(píng)價(jià)。針對(duì)田間自然狀態(tài)下的作物抗倒伏研究，難以構(gòu)建系統(tǒng)化、定量化、標(biāo)準(zhǔn)化外部環(huán)境，不能獲取與倒伏直接相關(guān)的彎曲、彎折瞬時(shí)局部的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)，從而影響大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及作物品種評(píng)價(jià)的質(zhì)量和效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，能夠真實(shí)模擬自然風(fēng)場(chǎng)，并實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速、高效地獲取農(nóng)作物在彎折、倒伏過程中與倒伏直接相關(guān)的瞬時(shí)局部應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案提供了一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，包括傳感器、管道、位于所述管道一端的風(fēng)機(jī)以及位于所述管道另一端的空氣射流出口 ；
[0008]所述風(fēng)機(jī)用于將空氣從所述管道一端吸入以及將空氣通過所述空氣射流出口驅(qū)出；
[0009]所述傳感器設(shè)置于待測(cè)作物的莖桿上，用于獲取所述待測(cè)作物莖桿的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)。
[0010]進(jìn)一步地，還包括支架，所述管道設(shè)置在所述支架上，通過所述支架實(shí)現(xiàn)所述管道在垂直水平方向上的移動(dòng)以及所述空氣射流出口朝向的調(diào)整。
[0011 ] 進(jìn)一步地，還包括導(dǎo)軌，所述支架通過滑輪設(shè)置在所述導(dǎo)軌上，通過所述導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)所述管道在水平方向上的移動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步地，所述管道內(nèi)設(shè)置有空氣整流器和過濾網(wǎng)。
[0013]進(jìn)一步地，所述風(fēng)機(jī)包括葉輪、驅(qū)動(dòng)器以及控制器，所述控制器通過驅(qū)動(dòng)器控制所述葉輪的轉(zhuǎn)速。
[0014]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)器為電機(jī)或者柴油機(jī)。
[0015]進(jìn)一步地，還包括數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)，所述傳感器通過所述數(shù)據(jù)采集器連接所述計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過所述數(shù)據(jù)采集器采集所述傳感器的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)并對(duì)所述采集的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
[0016]進(jìn)一步地，所述風(fēng)機(jī)為多個(gè)。
[0017](三)有益效果
[0018]本實(shí)用新型提供的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，可在田間環(huán)境下，真實(shí)模擬自然風(fēng)場(chǎng)，并實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速、高效地獲取農(nóng)作物在彎折、倒伏過程中與倒伏直接相關(guān)的瞬時(shí)局部應(yīng)力、應(yīng)變等傳感數(shù)據(jù)，為作物品種的定量化、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)提供新的技術(shù)裝置，從而提高大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及作物品種評(píng)價(jià)的質(zhì)量和效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置的側(cè)視圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置的俯視圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置風(fēng)向調(diào)整的示意圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置中風(fēng)機(jī)設(shè)置的不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。
[0024]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置的側(cè)視圖，該裝置包括傳感器、管道2、位于所述管道2—端的風(fēng)機(jī)I以及位于所述管道另一端的空氣射流出口 3 ；
[0025]所述風(fēng)機(jī)I用于將空氣從所述管道2 —端吸入以及將空氣通過所述空氣射流出口3驅(qū)出；
[0026]所述傳感器設(shè)置于待測(cè)作物4的莖桿上，用于獲取所述待測(cè)作物莖桿的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)。
[0027]本實(shí)用新型中，通過風(fēng)機(jī)、管道和空氣射流出口可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定均勻氣流的模擬，將該裝置安裝在田間實(shí)驗(yàn)小區(qū)側(cè)面，其中風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)氣流的速度的控制，管道的作用在于使氣流穩(wěn)定、流速均一化，并產(chǎn)生一定的壓力，在空氣射流出口處形成一定區(qū)域的穩(wěn)定風(fēng)場(chǎng)，使在出口形成的氣流與自然風(fēng)具有類似屬性，優(yōu)選地，還可在管道2內(nèi)安裝空氣整流器與過濾網(wǎng)。其中，空氣射流出口的規(guī)格根據(jù)待測(cè)作物大小確定，以玉米為例，單株玉米約2-2.5m高，橫向Im寬，通常需要2m*lm的出口截面積；小麥水稻等植株Im高左右，需要約2m*lm的出口截面積，管道長(zhǎng)度與截面積相關(guān)，2m*lm的出口截面積為例，其長(zhǎng)度至少需要4m。
[0028]圖2是上述農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置的俯視圖，優(yōu)選地，該農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置還包括支架6，所述管道2設(shè)置在所述支架6上，通過所述支架6實(shí)現(xiàn)所述管道2在垂直水平方向上的移動(dòng)以及所述空氣射流出口朝向的調(diào)整。
[0029]優(yōu)選地，該農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置還包括導(dǎo)軌5，所述支架6通過滑輪設(shè)置在所述導(dǎo)軌5上，通過所述導(dǎo)軌5實(shí)現(xiàn)所述管道2在水平方向上的移動(dòng)。其中，支架6分前后兩組，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的升降，從而實(shí)現(xiàn)管道的垂直方向移動(dòng)，以及上下方向的角度的調(diào)整；支架下方通過滑輪安裝在水平的軌道上，軌道方向與管道的方向垂直，通過滑輪軌道實(shí)現(xiàn)水平方向的移動(dòng)，以適應(yīng)不同小區(qū)作物的數(shù)據(jù)采集需要。具體地，可根據(jù)模擬倒伏風(fēng)向的不同，調(diào)整裝置的安裝位置，裝置在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可通過調(diào)整支架的水平相對(duì)位置和導(dǎo)軌距離實(shí)現(xiàn)，如圖3所示，以實(shí)現(xiàn)模擬風(fēng)場(chǎng)的方向的調(diào)整。
[0030]其中，所述風(fēng)機(jī)包括葉輪、驅(qū)動(dòng)器以及控制器，所述控制器通過驅(qū)動(dòng)器控制所述葉輪的轉(zhuǎn)速。不同作物要求的實(shí)驗(yàn)風(fēng)速不同，以玉米為例，發(fā)生倒伏條件風(fēng)速要達(dá)到25m/s，小麥水稻倒伏風(fēng)速需要達(dá)到15m/s。風(fēng)機(jī)的功率與截面積、風(fēng)速相關(guān)，以2m*lm的空氣射流出口截面積，25m/s風(fēng)速為例，需要約55kw的驅(qū)動(dòng)器。風(fēng)機(jī)中的驅(qū)動(dòng)器可以為電機(jī)或柴油機(jī)，滿足大田野外環(huán)境的條件。優(yōu)選地，根據(jù)截面形狀不同，設(shè)置多個(gè)風(fēng)機(jī)并調(diào)整風(fēng)機(jī)在截面內(nèi)的布局，參見圖4，如長(zhǎng)方形截面，可使用2臺(tái)風(fēng)機(jī)I并列布局。
[0031]其中，上述農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置還包括數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)，所述傳感器通過所述數(shù)據(jù)采集器連接所述計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過所述數(shù)據(jù)采集器采集所述傳感器的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)并對(duì)所述采集的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。具體地，在作物抗倒伏測(cè)試前，可在待測(cè)作物莖桿上均勻布設(shè)應(yīng)力、應(yīng)變傳感器，傳感器通過數(shù)據(jù)采集器連接到控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)記錄作物倒伏測(cè)試過程中連續(xù)的的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)。
[0032]本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，可針對(duì)不同作物、不同品種、不同密度進(jìn)行田間測(cè)定，并將分析結(jié)果作為農(nóng)作物抗倒伏性評(píng)價(jià)的量化指標(biāo)，為品種鑒定和品種選育提供量化參考，并形成田間環(huán)境下作物抗倒伏性測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)流程，從而達(dá)到提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的目的。具體地，首先，在田間環(huán)境下，在種植的目標(biāo)作物側(cè)面，利用風(fēng)機(jī)和管道模擬田間狀態(tài)下的自然風(fēng)，在目標(biāo)作物器官莖桿重要位置上粘貼傳感器；開啟風(fēng)機(jī)后，可通過數(shù)據(jù)采集器記錄作物莖桿的不同部位在模擬自然環(huán)境下的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)，而后可將風(fēng)速逐漸加大，直至發(fā)生彎折、倒伏，從而得到作物莖桿在倒伏、彎折過程中的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，以實(shí)現(xiàn)作物主要器官的抗彎折、倒伏材料力學(xué)屬性的計(jì)算分析，從而為大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、作物品種評(píng)價(jià)提供定量化、標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)。
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，可在田間環(huán)境下，真實(shí)模擬自然風(fēng)場(chǎng)，并實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速、高效地獲取農(nóng)作物在彎折、倒伏過程中與倒伏直接相關(guān)的瞬時(shí)局部應(yīng)力、應(yīng)變等傳感數(shù)據(jù)，為作物品種的定量化、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)提供新的技術(shù)裝置，從而提高大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及作物品種評(píng)價(jià)的質(zhì)量和效果。
[0034]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，包括傳感器、管道、位于所述管道一端的風(fēng)機(jī)以及位于所述管道另一端的空氣射流出口； 所述風(fēng)機(jī)用于將空氣從所述管道一端吸入以及將空氣通過所述空氣射流出口驅(qū)出； 所述傳感器設(shè)置于待測(cè)作物的莖桿上，用于獲取所述待測(cè)作物莖桿的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，還包括支架，所述管道設(shè)置在所述支架上，通過所述支架實(shí)現(xiàn)所述管道在垂直水平方向上的移動(dòng)以及所述空氣射流出口朝向的調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，還包括導(dǎo)軌，所述支架通過滑輪設(shè)置在所述導(dǎo)軌上，通過所述導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)所述管道在水平方向上的移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述管道內(nèi)設(shè)置有空氣整流器和過濾網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)包括葉輪、驅(qū)動(dòng)器以及控制器，所述控制器通過驅(qū)動(dòng)器控制所述葉輪的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器為電機(jī)或者柴油機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)，所述傳感器通過所述數(shù)據(jù)采集器連接所述計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過所述數(shù)據(jù)采集器采集所述傳感器的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)并對(duì)所述采集的應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的農(nóng)作物抗倒伏測(cè)試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)為多個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01N3/00GK204027912SQ201420438427
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】肖伯祥, 郭新宇, 杜建軍, 王傳宇, 溫維亮 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心