一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统技术方案

本实用新型专利技术属于作物种植领域，尤其涉及一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统，主要包括：蒸发装置、重量检测模块、自动补水模块、控制模块、传输及显示模块。蒸发装置由防干扰外层、蒸发皿和圆台型底座构成。重量检测模块为一个微型重量传感器，用于检测蒸发皿内水重量的变化。自动补水模块包括电磁阀和水管，用于控制所述蒸发皿的自动补水。控制模块包括电磁阀驱动和微控制器，用于驱动电磁阀和控制系统运行。传输及显示模块包括无线发射设备、无线接收设备和后台PC端。本实用新型专利技术根据蒸发皿重量变化来间接测量作物需水量，能实现自动补水，并通过无线方式实时监控，提高了测量精度，减少了人工依赖。减少了人工依赖。减少了人工依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统


[0001]本技术涉及作物种植领域，尤其涉及一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济社会的快速发展，我们对水的需求越来越大，同时农业用水浪费现象非常严重，用水流量和方式仍有很大提升空间；因此，如何减少农业用水的浪费现象，提高水资源的利用率对保障社会经济和农业可持续发展有着重要意义。
[0003]一方面，提高灌溉技术能够在一定程度上减少水资源的浪费，提升水资源利用率，但另一方面对作物需水量的预测也非常重要，作物需水量是指作物生长发育所需要消耗的水量，是确定作物灌溉制度以及地区灌溉用水量的基础，其能够从源头上实现节水，在避免水资源浪费的同时也有利于作物的生长；目前作物需水量的测定方法主要包括蒸渗仪法、遥感技术法、气象数据模型计算法、蒸发皿法，其中蒸渗仪法价格昂贵，遥感技术法预测的时效性差，气象数据模型计算法则需要较多数据，然而一些地区的数据获取较困难，蒸发皿法操作简单，实用性强，但现有的方法无论是测量蒸发皿液位变化还是重量变化都需要人工操作，每天需定时将水取出测量和进行人工补水，过程繁琐，且容易产生误差，极不方便。
[0004]如何实现作物需水量自动测量、补水，减少人工依赖，又能减小误差，提高预测精度，是本领域尚需解决的主要问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于完善以上现有方法的不足，提供一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统。
[0006]实现本技术目的的技术方案是，一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统，包括蒸发装置、重量检测模块、自动补水模块、控制模块、传输及显示模块。蒸发装置包括防干扰外层、蒸发皿和圆台型底座，所述防干扰外层连接着内部蒸发皿，防干扰外层下方连接着一圆台型底座。重量测量模块包括微型重量传感器，所述微型重量传感器安装在所述蒸发皿底部。自动补水模块包括电磁阀和水管，所述电磁阀与水管相连接。控制模块包括微控制器和电磁阀驱动，所述微控制器和电磁阀驱动均安装在所述圆台型底座内部。传输及显示模块包括无线发射设备、无线接收设备和后台PC端，所述无线发射设备安装在所述圆台型底座内部，无线发射设备一端与所述微控制器相连接，另一端通过无线方式与无线接收设备相连接，所述后台PC端与所述无线接收设备相连接。
[0007]本技术提出的一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统，特征描述如下。
[0008]1、本技术的作物需水量自动预测系统中，所述防干扰外层的内面与所述蒸发皿外层之间的距离为2cm，底面的距离为5cm，且二者上方是封闭连接的。
[0009]2、本技术的作物需水量自动预测系统中，所述微型重量传感器安装于蒸发皿
底部的中心处，位于蒸发皿和防干扰外层之间，其通过导线穿过防干扰外层底部上的圆孔与所述微控制器相连。
[0010]3、本技术的作物需水量自动预测系统中，所述电磁阀通过导线穿过圆台型底座侧面的圆孔与所述电磁阀驱动连接，所述电磁阀驱动通过导线与所述微控制器相连接。所述电磁阀的型号为DHC2W02508DC12V水阀；电磁阀驱动的型号为L9352B芯片，有驱动和监测的功能。
[0011]4、本技术的作物需水量自动预测系统中，所述圆台型底座内部还装有供电电池。电池负责为所述微控制器、电磁阀、电磁阀驱动、无线发射设备供电。
[0012]5、本技术的作物需水量自动预测系统中，所述微控制器采用型号为STM32F103的单片机，与所述电磁阀驱动、微型重量传感器相连接和无线发射设备连接。
[0013]6、本技术的作物需水量自动预测系统中，所述水管左侧部分连接有水源，右侧部分与蒸发皿相连接。所述蒸发皿涂有防锈层。
[0014]本技术通过微型重量传感器采集蒸发皿内水的重量变化，微型重量传感器将数据传输至微控制器，微控制器可根据数据进行相关计算得到作物需水量，再通过无线传输设备送入PC端进行显示监控。微控制器还可通过电磁阀驱动控制电磁阀开闭定时定量为蒸发皿自动补水，补水时间和水量大小均可人为设定。本技术简单实用，操作简便，减少了人工依赖，提高了预测精度，所述的作物需水量可以作为作物灌溉时的参考标准，在节约水资源的同时给作物提供良好的生长环境。
[0015]本技术上述的和/或附加的优点或方面可以结合下面附图中对实施方式的描述，变得明显和容易理解，并可依照说明书的内容予以实施。
附图说明
[0016]图1是本技术结构及系统示意图。
[0017]图2是本技术系统原理图。
[0018]其中：1
‑
防干扰外层，2
‑
蒸发皿，3
‑
圆台型底座，4
‑
微型重量传感器，5
‑
电磁阀，6
‑
水管，7
‑
微控制器，8
‑
电磁阀驱动，9
‑
无线发射设备，10
‑
无线接收设备，11
‑
后台PC端。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步详细的描述。
[0020]如图1所示，一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统，包括蒸发装置、重量检测模块、自动补水模块、控制模块、传输及显示模块；蒸发装置包括防干扰外层1、蒸发皿2和圆台型底座3，所述防干扰外层1连接着内部蒸发皿2，防干扰外层1下方连接着一圆台型底座3；重量测量模块包括微型重量传感器4，所述微型重量传感器4安装在所述蒸发皿2底部；自动补水模块包括电磁阀5和水管6，所述电磁阀5与水管6相连接；控制模块包括微控制器7和电磁阀驱动8，所述微控制器7和电磁阀驱动8均安装在所述圆台型底座3内部；传输及显示模块包括无线发射设备9、无线接收设备10和后台PC端11，所述无线发射设备9安装在所述圆台型底座3内部，无线发射设备9一端与所述微控制器7相连接，另一端通过无线方式与无线接收设备10相连接，所述后台PC端11与所述无线接收设备10相连接。
[0021]微型重量传感器4安装在所述蒸发皿2底部中心处，微型重量传感器的型号为
JHBM
‑
H1，量程为0
‑
10kg；微型重量传感器4时刻记录蒸发皿2内水的重量变化，其将所记录数据通过导线传送给微控制器7，微控制器7型号为STM32F103。微控制器7将接收到的数据按照公式进行相关运算：记录一个时段内开始和结束时蒸发皿内水的重量和，水的密度为，通过公式得到蒸发皿内水的蒸发量，为蒸发皿的截面积，则该时段内的蒸发强度为,则该时段内的作物需水量,其中为综合作物系数，与作物种类、品种、生育期有关。如冬小麦，在生长早期、中期和晚期约为0.84、1.42和1.29。
[0022]所述微控制器7按照上述计算得到作物需水量，其通过所述无线发射设备9将数据发送给无线接收设备10，无线传输设备型号为A810C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统，其特征是：系统包括蒸发装置、重量检测模块、自动补水模块、控制模块、传输及显示模块；蒸发装置由防干扰外层、蒸发皿和圆台型底座组成，所述防干扰外层连接着内部蒸发皿，防干扰外层下方连接着一圆台型底座，重量测量模块包括微型重量传感器，所述微型重量传感器安装在所述蒸发皿底部，自动补水模块包括电磁阀和水管，所述电磁阀与水管相连接，控制模块包括微控制器和电磁阀驱动，所述微控制器和电磁阀驱动均安装在所述圆台型底座内部，传输及显示模块包括无线发射设备、无线接收设备和后台PC端，所述无线发射设备安装在所述圆台型底座内部，无线发射设备一端与所述微控制器相连接，另一端通过无线方式与无线接收设备相连接，所述后台PC端与所述无线接收设备相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于重量变化的作物需水量自动预测系统，其特征是：所述微型重量传...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明亮，陈广振，王伟，李孟珍，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：新型
国别省市：