[發(fā)明專利]作物非充分灌溉控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210371695.5
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102870654A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鳳新;張友良;林劍輝;康紹忠;郭林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;G05D27/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種作物非充分灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，包括馬氏瓶、集水桶、電磁閥、液位傳感器、稱重傳感器、單片機以及PC機，所述液位傳感器和稱重傳感器分別與單片機連接，所述單片機分別與電磁閥和PC機連接，所述液位傳感器安裝于馬氏瓶上，所述集水桶位于稱重傳感器上；

所述液位傳感器用于測量馬氏瓶的液位變化量并發(fā)送給單片機；

所述稱重傳感器用于測量集水桶的重量變化量并發(fā)送給單片機；

所述單片機用于將所接收的所述液位變化量和重量變化量發(fā)送給PC機，并在接收來自所述PC機的指令后控制電磁閥的開閉，從而實現(xiàn)對作物的灌溉控制；

所述PC機用于根據(jù)所接收的液位變化量和重量變化量判斷是否需要對作物進行灌水，并且在需要灌水時計算灌水量和灌水持續(xù)時間，并根據(jù)灌水量、灌水開始時間和灌水持續(xù)時間發(fā)送指令給單片機。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機通過放大驅(qū)動電路與電磁閥連接，所述單片機具體用于通過所述放大驅(qū)動電路控制電磁閥的開閉。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述馬氏瓶上設(shè)有進氣口，所述集水桶位于所述進氣口的下方。

4.如權(quán)利要求1~3中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括蒸發(fā)皿和補水桶，所述蒸發(fā)皿與所述馬氏瓶通過一軟管連接，所述軟管上設(shè)有一止水閥，馬氏瓶與補水桶通過另一軟管連接，所述另一軟管上設(shè)有另一止水閥。

5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，馬氏瓶的半徑比所述蒸發(fā)皿的半徑小整數(shù)倍。

6.一種利用權(quán)利要求1~5中任一項所述的系統(tǒng)對作物進行灌溉控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，PC機根據(jù)預(yù)設(shè)地區(qū)的預(yù)定作物在第i個生育階段的作物需水量和蒸發(fā)皿系數(shù)，計算作物允許的累積水面蒸發(fā)量；

S2，PC機根據(jù)液位傳感器測得的馬氏瓶液位變化量計算實際累積水面蒸發(fā)量，并根據(jù)稱重傳感器測得的集水桶重量變化量確定降雨量；

S3，PC機根據(jù)所述實際累積水面蒸發(fā)量、作物允許的累積水面蒸發(fā)量及降雨量，判斷是否需要對作物進行灌水，如果是，則執(zhí)行步驟S4，否則返回步驟S2；

S4，PC機根據(jù)水泵的流量、灌溉面積及降雨量，計算灌水量和灌水持續(xù)時間；

S5，PC機根據(jù)所述灌水量、灌水開始時間和灌水持續(xù)時間發(fā)送指令給單片機，單片機接收到所述指令后控制電磁閥的開閉對作物進行灌溉，當(dāng)達到所述灌水持續(xù)時間時，灌水結(jié)束。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，作物允許的累積水面蒸發(fā)量的計算公式為：

ET_0i允=ET_i/α_i

其中，ET_0i允為作物在第i個生育階段允許的累積水面蒸發(fā)量，ET_i為作物在第i個生育階段的作物需水量，α_i為作物在第i個生育階段的蒸發(fā)皿系數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟S2中，所述實際累積水面蒸發(fā)量的計算公式為：

ET_0實=(R²/100)H

其中，ET_0實為作物的實際累積水面蒸發(fā)量，R為馬氏瓶的底面半徑，H為液位傳感器測得的馬氏瓶液位變化量。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟S4中，灌水量的計算公式為：

W＝D_p(α_iET_0實-βP)

灌水持續(xù)時間的計算公式為：

T=SW/(1000Q)，

即：

T=SD_p[α_i(R²/100)H-βP]/(1000Q)

其中，W為灌水量，Dp為水分虧缺百分數(shù)，β為降雨入滲系數(shù)，P為降雨量，T為灌水持續(xù)時間，S為灌溉面積，Q為水泵的流量。

10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟S3中，當(dāng)ET_0實≥ET_0i允時，判斷為需要對作物進行灌水；當(dāng)ET_0實＜ET_0i允時，判斷為不需要對作物進行灌水。