置重量監(jiān)控盆的重量上限和重量下限來控制防水常閉電磁閥(5)的啟閉，設(shè)置重量記錄間隔后，通過232線接至數(shù)據(jù)采集器(20)，同樣電子流量計(jì)(10)也通過232線接至數(shù)據(jù)采集器(20)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器(20)也通過232線接至3G/GPRS無線發(fā)射器(19)。3G/GPRS無線發(fā)射器
(19)、數(shù)據(jù)采集器(20)和數(shù)字顯示控制儀(13)都與不間斷電源(14)相連。采集的數(shù)據(jù)經(jīng)3G/GPRS無線發(fā)射器(19)編碼通過3G或者GPRS廣域網(wǎng)傳輸。3G/GPRS無線接收器(23)接受到數(shù)據(jù)后，通過232線與服務(wù)器(22)相連，通過顯示器(21)展示而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0022]重量閾值設(shè)置方法為:設(shè)試驗(yàn)前測定的供試土壤田間持水量100%時(shí)的重量含水量為Wgtl，試驗(yàn)初始添加的土壤重量含水量為Wg1;根據(jù)試驗(yàn)要求稱取一定質(zhì)量(Hlci)的土壤到重量監(jiān)控盆⑷和普通盆⑵中，此時(shí)每盆中干土質(zhì)量為Hiz(1-Wg1);設(shè)重量監(jiān)控盆(4)和普通盆(2)的質(zhì)量為Hi1;根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的相對(duì)含水量要求(W% )設(shè)置初始臨界重量為M = Iii1+m0.(1-Wg1).(I+Wg0.ff% );此時(shí)分別設(shè)置數(shù)字顯示控制儀(13)的重量上限和重量下限為M.(1+1% )和M.(1-1% )，即當(dāng)土水重量低于澆水重量下限時(shí)，防水常閉電磁閥(5)會(huì)通電開啟而開始澆水，滴灌用穩(wěn)流器(25)會(huì)保證各處理的重量監(jiān)控盆(4)和普通盆(2)緩慢加水并均勻等速，當(dāng)土水重量到達(dá)澆水重量上限時(shí)，防水常閉電磁閥(5)會(huì)斷電而停止饒水。
[0023]隨著盆栽作物的生長，初始設(shè)置的重量閾值會(huì)有所偏移，必須根據(jù)種植的作物長勢(shì)及試驗(yàn)精度設(shè)置校正間隔，校正時(shí)稱取普通盆(2)重量為m2，則校正值ΛΜ = πι2-Μ;則數(shù)字顯示控制儀的新臨界重量為M2= Μ+ΛΜ，此時(shí)新的重量上限和重量下限分別為M2.(1+1% )和 M2.(1-1% )。
[0024]驗(yàn)證例:
[0025]為了研宄不同土壤含水量對(duì)緩控釋肥料對(duì)黑麥草生長的影響，設(shè)置4個(gè)土壤含水量，分別為相對(duì)含水量100%、70%、40%和20%。為達(dá)到精準(zhǔn)控制土壤含水量條件，試驗(yàn)于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)緩控釋肥料中試中心溫室內(nèi)安裝所述的“作物盆栽自動(dòng)灌溉與水分監(jiān)控裝置”，同時(shí)布置人工澆水對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間為2014年4月15日至2014年5月28日，共43天。
[0026]平整地面后，自來水水管總支接入水閥門，通過PE材質(zhì)水管接濾水器，再接電子流量計(jì)，后接四通，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過直角彎管、三通、PE材質(zhì)水管和管堵設(shè)置4個(gè)水管分支構(gòu)成灌溉處理網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)水管分支的連接方式為四通，三通或者直角彎管，再通過PE材質(zhì)水管連接水表，然后連接防水常閉電磁閥(上海卡玫龍閥門，2W系列)，通過直角彎管折出倒U型管路并通過支架支撐和固定PE材質(zhì)水管，其下放置重量監(jiān)控盆，重量監(jiān)控盆放置于由底托、托盤和重量傳感器(上海天賀自動(dòng)化儀表有限公司，LCS-S3型)組成的稱重裝置上，其后根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)每個(gè)水管分支一側(cè)安放有多個(gè)普通盆，普通盆內(nèi)種植黑麥草，水管位置位于重量監(jiān)控盆與普通盆的邊側(cè)，普通盆上放置的水管通過倒U形插銷固定位置，重量監(jiān)控盆與每個(gè)普通盆側(cè)上方的PE材質(zhì)水管上安裝有滴灌用穩(wěn)流器(SUPERTIF PCDripper, 2.2L/h型)，滴灌用穩(wěn)流器下面設(shè)有引線，水流可通過引線緩慢進(jìn)入重量監(jiān)控盆與普通盆中。重量傳感器通過232線與數(shù)字顯示控制儀相連，數(shù)字顯示控制儀設(shè)置重量監(jiān)控盆的重量上限和重量下限來控制防水常閉電磁閥的啟閉，設(shè)置重量記錄間隔為2h，通過232線接至數(shù)據(jù)采集器，同樣電子流量計(jì)(北京華控興業(yè)，DN15mm型)也通過232線接至數(shù)據(jù)采集器(上海天賀自動(dòng)化儀表有限公司，DAC2011A)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器也通過232線接至3G/GPRS無線發(fā)射器(3GTrack Ltd.，GS902P)。3G/GPRS無線發(fā)射器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)字顯示控制儀都與不間斷電源(深圳山特電源有限公司，C10KS)相連。采集的數(shù)據(jù)經(jīng)3G/GPRS無線發(fā)射器編碼通過3G或者GPRS廣域網(wǎng)傳輸。3G/GPRS無線接收器接收到數(shù)據(jù)后，通過232線與服務(wù)器(浪潮，英信NF5240M3E5-2407V2/4G/2T SATA/單電)相連，通過顯示器(聯(lián)想，ThinkVis1n LT1953)展示而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0027]購置的重量監(jiān)控盆和普通盆質(zhì)量相同，均為0.5kg，填裝土壤重量含水量為3.8%的棕壤(普通簡育濕潤淋溶土 Typic Hapl1-Udic Argosols) 5.0kg，此時(shí)重量監(jiān)控盆和普通盆的干土重均為4.84kg ;土壤填裝后測得相對(duì)含水量100%時(shí)的重量含水量為25%，則100%、70%、40%和20%相對(duì)含水量處理的臨界重量分別為6.55kg、6.19kg、5.82kg和5.58kg ;此時(shí)各處理設(shè)置數(shù)字顯示控制儀的重量上限分別為6.62kg,6.25kg,5.88kg和
5.64kg,重量下限分別為6.48kg,6.13kg,5.76kg和5.52kg。當(dāng)重量監(jiān)控盆中土水重量低于澆水重量下限時(shí)，防水常閉電磁閥會(huì)通電開啟，各水管分支開始澆水，滴灌用穩(wěn)流器會(huì)保證各處理的重量監(jiān)控盆和普通盆緩慢、均勻、等速的加水，當(dāng)土水重量到達(dá)澆水重量上限時(shí)，防水常閉電磁閥會(huì)斷電而停止灌溉。
[0028]因黑麥草生物量相對(duì)較小，試驗(yàn)開始后第24d進(jìn)行了重量校正，以100%含水量處理種植后24d的重量校正為例，稱取100%含水量處理普通盆整體重量(含作物)為
6.54kg，則校正值為0.04kg，此時(shí)100%含水量處理的新臨界值為6.59kg，重量上限和重量下限分別設(shè)置為6.66kg和6.52kg。
[0029]人工澆水對(duì)比試驗(yàn)采用人工澆水，每天定時(shí)稱量盆栽重量，補(bǔ)齊因水分揮發(fā)和作物蒸騰作用所失的水分，并人工記錄數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)束后，作物盆栽自動(dòng)灌溉與水分監(jiān)控裝置各處理土壤含水量誤差控制在5%以內(nèi)；而人工澆水處理土壤含水量誤差高達(dá)16.83%，若溫度高時(shí)，人工灌溉的誤差更大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種作物盆栽自動(dòng)灌溉與水分監(jiān)控裝置，其特征在于包括自動(dòng)灌溉系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)； 所述的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)包括水管、普通盆、重量監(jiān)控盆、防水常閉電磁閥、電子流量計(jì)、數(shù)字顯示控制儀、盆栽作物、托盤、底托、稱重傳感器、支架和倒U型插銷；普通盆和重量監(jiān)控盆里種植有盆栽作物；水管按照試驗(yàn)需求組建成由水管總支和分支組成的灌溉網(wǎng)絡(luò)并流經(jīng)普通盆和重量監(jiān)控盆側(cè)上方；每個(gè)水管分支上設(shè)置一個(gè)重量監(jiān)控盆和多個(gè)普通盆；每個(gè)重量監(jiān)控盆連接有一個(gè)防水常閉電磁閥，防水常閉電磁閥與數(shù)字顯示控制儀連接；重量監(jiān)控盆放置于由底托、托盤和重量傳感器組成的稱重裝置上；水管總支上設(shè)有電子流量計(jì)；水管使用倒U型插銷與普通盆固定連接；重量監(jiān)控盆和每個(gè)普通盆側(cè)上方的水管上設(shè)有灌溉用穩(wěn)流器；灌溉用穩(wěn)流器連接有引線，引線另一端放置在重量監(jiān)控盆和普通盆內(nèi)土壤上；水管內(nèi)的水通過引線給土壤澆水； 所述的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)包括數(shù)字顯示控制儀、數(shù)據(jù)采集器、不間斷電源、3G/GPRS無線發(fā)射器、3G/GPRS無線接收器、服務(wù)器和顯示器；所述的數(shù)字顯示控制儀、3G/GPRS無線發(fā)射器和數(shù)據(jù)采集器均由不間斷電源供電；電子流量計(jì)和重量傳感器通過232線連接數(shù)據(jù)采集器，實(shí)時(shí)采集并儲(chǔ)存監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器通過RS485總線連接到3G/GPRS無線發(fā)射器，3G/GPRS無線發(fā)射器通過3G或GPRS網(wǎng)絡(luò)連接廣域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給3G/GPRS無線接收器，3G/GPRS無線接收器通過232線與服務(wù)器連接，通過顯示器顯示采集到的數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于作物盆栽試驗(yàn)的自動(dòng)灌溉與水分監(jiān)控裝置，包括自動(dòng)灌溉系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)。該裝置通過自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)學(xué)試驗(yàn)中作物盆栽的自動(dòng)化灌溉控制，使得盆栽試驗(yàn)中不同處理間各重復(fù)盆栽能緩慢、定量、均勻的灌溉且無表土擾動(dòng)，降低了盆栽試驗(yàn)的系統(tǒng)誤差；通過數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了盆栽土水重量變化數(shù)據(jù)原位儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)墓δ埽ＷC了盆栽試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了科研人員的試驗(yàn)管理效率。
【IPC分類】A01G27-00
【公開號(hào)】CN104663373
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510126251
【發(fā)明人】劉之廣, 張民, 耿計(jì)彪, 陳寶成, 楊越超, 李成亮
【申請(qǐng)人】山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日