[发明专利]基于蒸发量的灌溉预警装置及其操作方法

说明书

技术领域：

本发明属于农业灌溉技术领域，涉及一种灌溉预警装置，特别涉及一种基于蒸发量的灌溉预警装置及其操作方法。

背景技术：

灌溉预警是实现作物适时、适量灌溉的重要途径之一。目前的灌溉预警装置多是以土壤含水量或土壤水势作为灌溉预警指标，就是通过土壤水分传感器监测作物根系层内的土壤水分状况，判断是否达到预先设置的土壤水分控制下限值来进行灌溉预警。由于土壤水分传感器监测的土壤水分只能反映一个监测点的信息，实际中农田土壤水分往往存在着较大空间变异性，一个监测点的土壤水分测定结果不足以代表整个农田的土壤墒情，因此，监测一块农田的土壤水分状况一般需要埋设大量的水分传感器探头，成本很高，不易为农户所接受。另一方面，土壤水分传感器探头容易受到温度、盐分积累等多种因素的干扰，测量精度和可靠性较差，而且标定、安装、维护也比较困难，因而其应用受到很大限制。针对上述问题，提出一种操作简便、面向农户的灌溉预警技术，实现在较大尺度上指导作物灌溉，对于加速我国灌溉管理的科学化进程，实现有限水资源的高效利用具有非常重要的意义。上世纪80年代以来，美国、澳大利亚等发达国家开始使用A级标准蒸发皿来确定灌溉时间和灌水量，近年来，我国在利用20cm标准蒸发皿指导微灌条件下温室作物灌溉方面进行了试验，发现温室番茄按灌水量与蒸发量1∶1进行灌溉可获得较高的产量。但从实际应用情况来看，这些已有的装置都存在着一定的问题。在蒸发量监测方面，由于蒸发量受蒸发皿内水位影响较大，在使用时为了保持蒸发皿内稳定的水位，需要频繁加水，操作过程比较繁琐，而且蒸发量主要靠肉眼观测记录，误差较大；灌溉预警方面，已有的装置在大田条件下使用时对降雨这一因素考虑不够，而且没有自动预警功能，需要用户通过手工计算才能确定灌水时间和灌水量。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种通过自动测量蒸发量和降雨量来进行自动灌溉预警，指导用户适时灌溉的基于蒸发量的灌溉预警装置及其操作方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于蒸发量的灌溉预警装置，包括蒸发量测量装置、雨量计、控制器和报警装置，蒸发量测量装置、雨量计、报警装置分别与控制器相连，控制器用于接收蒸发量测量装置的蒸发信号和雨量计的降雨信号，控制报警装置工作。

蒸发量测量装置包括蒸发皿、通过连通管与蒸发皿连通的补水器，在补水器上安装有压差传感器，压差传感器通过配线与控制器相连接；在蒸发皿顶部设有网罩，侧壁设有溢流口，溢流口下沿距蒸发皿顶部边缘距离2cm～5cm；在补水器上安装有一进气管，进气管两端开口，其下端开口处与溢流口下沿等高，其上端开口处与大气相通；补水器顶部有一注水口，注水口带有一密封塞；在连通管上安装有一阀门。

控制器包括单片机、2个传感器接口、键盘、时钟系统、电源、数据存储器、报警模块、液晶显示；其中单片机采用MSP430F149单片机，传感器接口采用A/D14位转换接口，键盘为防尘防水触摸式2行×4列键盘，数据存储器采用2KBFLASH存储器，液晶显示采用TS136型液晶显示模块。

一种基于蒸发量的灌溉预警装置的操作方法为在完成注水工作后，用户首先通过控制器上的键盘按键进行人机对话，输入允许蒸发量值，并保存在数据存储器中，同时输入系统时间和日期、测量间隔参数；设置完成后控制器每天定时通过一个传感器接口从雨量计探测是否有降雨发生，如有降雨，则根据从雨量计读取的降雨量对的数据存储器中保存的允许蒸发量进行修正，并用此修正后的值对原来的允许蒸发量进行替换；然后控制器通过另一个传感器接口从压差传感器读取一个累积蒸发量值，并将该测得的累积蒸发量值与数据存储器中保存的允许蒸发量值进行比较，如果测得的累积蒸发量小于允许蒸发量，则重复上述过程，直到测得的累积蒸发量大于或等于允许蒸发量时，控制器通过报警模块输出预警信号给报警装置，发出声、光报警信号，提醒用户进行灌溉。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、由于蒸发量主要受气象因素综合影响，基于蒸发量的灌溉预警装置无论是在小尺度田块还是较大区域农田均可使用，既适合农户，也适合基层水管机构指导区域农田灌溉管理。

2、蒸发量测量装置采用自动补水设计，使用过程中不需要人工加水，省时省力，操作简便；累积蒸发量通过传感器自动记录，测量精度高。

3、本发明能根据降雨情况随时调整灌溉预警指标，是一种动态的灌溉预警，因而比较符合实际，实用价值较高。