[發明專利]一種番茄實時重量測量系統及其植株生長模型計算方法

在審

• 申請號: 201710805420.0
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107423530A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 孫周平;王丹丹;張大鵬;富紅丹;孫少坤;李詩利;宋慶;李天來;崔會坤
• 申請（專利權）人: 沈陽農業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/02;G01G19/14;G05B19/042
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域

本發明涉及設施農業種植領域，尤其涉及在日光溫室內的一種番茄實時重量測量系統及其植株生長模型計算方法。

背景技術

建立溫室作物生長模型，是實現溫室環境與作物生長精準化和自動化管理的基礎。目前發達國家在大型智能連棟溫室條件下建立了溫室環境控制模型和許多園藝作物的生長模型。由于智能溫室實現了溫室的光、溫、水、氣、肥等環境條件的精準控制，使作物處于最佳或適宜的生長環境條件下，因此，作物的生長模型實際應用效果較好。但我國主要的設施類型是日光溫室，由于日光溫室結構簡陋、配套設備不完善、環境調控能力差，光、溫等環境因子變化巨大，導致國外溫室作物生長模型模擬結果偏差大，難以應用。為此，發明人研發了基于臺秤稱量植株實時重量的：一種日光溫室基質袋培作物灌水量的模擬計算方法（申請號：201610414523.X），較好的解決了日光溫室環境變化劇烈而導致的傳統番茄生長模型模擬不準確的問題。但是，該發明采用的是臺式電子稱，可以將袋培番茄的基質與根系、以及莖、葉、果等全部稱量，但只能應用在番茄基質袋培這個栽培方式上，應用范圍受到限制，無法應用于大面積日光溫室番茄的土壤與槽式基質栽培。

為解決上述問題，通過系統研究，本發明研制基于吊秤測量的一種番茄實時重量測量系統及其植株生長模型計算方法。然后，結合溫室環境的實時光照和溫度條件，建立溫室番茄生長灌水量計算的模擬模型，能夠較好的滿足日光溫室番茄生長的需求，反應了番茄實際的生長需要。將為實現溫室番茄灌水和施肥的精準化與自動化管理奠定基礎，為日光溫室番茄栽培模式的現代化提供技術支撐。

發明內容

發明目的：

本發明涉及一種番茄實時重量測量系統及其植株生長模型計算方法,本發明目的是采取吊秤實時測量番茄植株的莖、葉、果等地上部分的實時重量，然后模擬計算植株每日生長量，最后結合日光溫室內環境條件計算每日灌水量。此模型不僅應用效果好，而且應用范圍廣，適用于土壤栽培與袋式無土栽培，還可供其他日光溫室或設施果菜類蔬菜作物生長模型與灌水模型計算。

技術方案：

一種番茄實時重量測量系統，包括電源模塊、吊秤、數據采集器、最小系統模塊、數據傳輸模塊和上位機，其特征在于：數據采集器與吊秤連接，數據采集器和吊秤皆與電源模塊連接，電源模塊為吊秤和數據采集器供電，數據采集器還連接有數據傳輸模塊，數據傳輸模塊連接有上位機。

所述數據傳輸模塊包括無線發射器和無線接收器，無線發射器連接在數據采集器上，無線接收器連接在上位機上。

所述電源模塊包括太陽能面板、充電控制器和電池，太陽能面板連接充電控制器，電池與充電控制器相連。

所述數據采集器還設有最小系統模塊，保障系統正常運行。

一種所述使用番茄實時重量測量系統模擬植株生長模型計算方法，其特征在于：包括如下步驟：

模擬計算植株每日實時生長量△MTG；

計算日光溫室每日的光溫耦合量DLT；

計算植株每日的模擬灌溉量MDI；

其特征在于：每日的模擬灌溉量MDI根據植株每日實時生長量△MTG和日光溫室每日的光溫耦合量DLT計算得到；灌溉量MDI分為以下三種情況：

(1).每日實時生長量△MTG小于等于10 g，且每日的光溫耦合量DLT小于等于0.5 MJ·m^-2時，不灌溉；

(2).每日實時生長量△MTG小于等于10 g，且光溫耦合量大于0.5 MJ·m^-2時，灌溉200 mL；

(3).其他情況按照番茄灌溉模型，秋冬茬和冬春茬番茄灌溉模型分別為：

①.秋冬茬模型第 i 天灌溉量MDI計算公式如下：

MDI ( i ) = f [ △MTG ( i ), DLT ( i ) ]

=k + m × exp [ n / △MTG ( i ) ] + e × DLT ( i ),

式中：f代表函數，即MDI（i）為f（x）的一個函數；k, m, n, e均為常數，k = 273.0020, m = -0.6970, n = 48.1364, e = 86.7566，是由實測資料分析確定的經驗系數，i為從10開始的自然數；

②.冬春茬模型第i天灌溉量計算公式如下：

MDI ( i ) = f [ △MTG ( i ), DLT ( i ) ]