[發明專利]卡爾曼濾波降雨量與壓電式蒸發量一體化檢測裝置

在審

• 申請號: 202111102960.5
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113820759A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 趙志浩;楊啟良;周平;張健;苗為偉
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14;G01L9/08;G01F23/14
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種卡爾曼濾波降雨量與壓電式蒸發量一體化檢測裝置，其包括機架機構、蒸發計、雨量計、雨水傳感器；所述機架機構包括步進電機、機殼、斜拉索牽引線、支撐板Ⅰ、支撐板Ⅱ、機架擋板、滑桿；本發明將雨量計和蒸發計整合為結構緊湊、運行可靠的一體化檢測裝置，能根據天氣變化自動切換有雨和無雨檢測狀態，有效降低了降雨天氣對水面蒸發量檢測的影響；能快速準確檢測小雨及以上等級的降雨開始和停止信號；選用高精度壓力傳感器連續準確測量降雨量和水面蒸發量，并實現了遠程監測。

技術領域

本發明屬于節水灌溉、精準灌溉技術領域，具體涉及一種卡爾曼濾波降雨量與壓電式蒸發量一體化檢測裝置。

背景技術

降雨量是指一段時間內從天空降落到地面上的液態降水，未經蒸發、滲透、流失而在水平面上積聚的水深。土壤蒸發量是指一段時段內土壤水分從土壤表面蒸發進入大氣的水量。雨后的農田土壤蒸發過程可以分為3個階段，即土壤蒸發強度接近水面蒸發強度的穩定蒸發率階段、土壤蒸發強度隨含水率變化的蒸發率遞減階段和土壤水分以汽態形式向表土擴散的水汽擴散階段。而水面蒸發量是指一段時間內地表自由水體未經滲透和流失而蒸發掉的水深。國內外已有眾多學者利用水面蒸發構建農田土壤蒸發的數學模型，實現了農田土壤蒸發量的間接檢測，具有操作簡單易行、檢測結果準確、運行穩定可靠等優點。

長期以來，國內外通常采用蒸發計和雨量計分別檢測水面蒸發量和降雨量，但存在數據處理復雜、自動化程度低、檢測誤差累積等問題。因此，研究降雨量和水面蒸發量一體化遠程監測裝置的已引起眾多學者關注。

在當前設施農業的監測系統中，降雨量與水面蒸發量的一體化遠程監測存在下述4點不足：

(1)缺少輕量型便攜式檢測裝置。現階段對降雨量與水面蒸發量的觀測，大多選用雨量計和大型蒸發器直接檢測或組建一體化檢測系統，主要應用于氣象站或水文站；缺少適用于設施農業的輕量型便攜式降雨量與水面蒸發量一體化檢測裝置；

(2)降雨天氣對水面蒸發量檢測的影響較大。現有蒸發器水面蒸發過程往往會受降雨天氣影響，檢測結果誤差較大；而加蓋擋雨監測水面蒸發被認為是能有效減小降雨天氣對水面蒸發量檢測影響的方式之一，但卻少有應用；

(3)難以精準檢測降雨起止信號。選用加蓋擋雨方法觀測蒸發器水面蒸發量時，能否準確檢測降雨起止信號是影響加蓋、去蓋及時性的關鍵。傳統雨水傳感器對降雨停止響應滯后、檢測靈敏度低，僅當傳感器表面雨水自然風干后才能響應降雨停止，且金屬表面易被氧化，使用壽命短；

(4)未實現手機遠程在線監測。現階段運用的降雨量與水面蒸發量一體化檢測系統雖然能遠程傳輸數據，但未實現用手機隨時隨地查看數據；

目前未見與本發明內容相關的報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種卡爾曼濾波降雨量與壓電式蒸發量一體化檢測裝置，本裝置工作效率高，操作簡單，成本低，可以滿足降雨量和蒸發量國家標準的檢測精度要求，提高了生產的質量，大大節省了人力。