[实用新型]基于作物蒸散量模型的智能化滴灌控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种作物灌溉系统其灌溉系统，尤其涉及一种由作物蒸散量模型计算作物灌溉量的智能化滴灌控制系统及其方法，属于农业科技领域。

背景技术

现有的滴灌控制系统中，用于灌溉决策的定量指标有主要3种：①根据农田土壤水分状况确定灌溉时间和水量，考虑的因素包括不同作物适宜水分上下限、土壤水量平衡方程及参数选择等。此法较为准确，但这种方法受到设备和劳动力以及经费的限制；②根据作物对水分亏缺的生理反应信息确定是否需要灌溉，指标包括作物冠层温度相对环境温度的变化、茎叶水势等，这种方法只能从作物表面进行一个定性的判断；③根据作物生长的小环境气象因素的变化确定灌溉的时间和作物的需水量，通过气象因素确定作物的蒸腾蒸发量来进行灌溉决策。此法根据各地区实际的气象观测资料和作物生长情况，计算农作物的蒸散量，进行农田灌溉管理具有现实意义。

作物需水量(Crop water requirement)系指作物在适宜的土壤水分和肥力水平下，经过正常生长发育，获得高产时的植株蒸腾、棵间蒸发以及构成植株体的水量之和。实际计算中认为作物需水量在数量上就等于高产水平条件下的植株蒸腾量(Transpiration)与棵间蒸发量(Evaporation)之和。植株蒸腾量与棵间蒸发量之和称为蒸发蒸腾量(Evapotranspiration)，也称为蒸散量。蒸散量的测定可分为直接测定与间接测定方法，通常包括涡度相关方法和大型蒸渗仪等。涡度相关方法是一种直接测定技术，所以不能解释蒸发蒸腾量的物理过程和影响机制，而且仪器制造复杂、成本昂贵、维护困难、技术复杂。另外，还会因超声脉动仪探头及其支架对气流的扰动引起严重的观测误差，大大限制了其应用。因此涡度相关法还不能作为蒸发蒸腾量的常规计算方法。蒸渗仪是指装有土壤和植被的容器，通过将蒸渗仪埋设在自然的土壤中，并对其土壤水分进行调控，可以有效地模拟实际的蒸发蒸腾过程，再通过对蒸渗仪的称量，就可以得到蒸发蒸腾量。它是根据水量平衡原理设计的一种用来测量农田水文循环各主要成分的专门仪器。但其成本高，装土困难，需定期仔细维护。

总体上来说在我国，虽然有多种灌溉控制器，但多数规模较小，局限于实验和理论的探讨，而且开发出来的产品价格昂贵，农民尽管知道能节能、节水、增产，但由于一次性投资太大，多数农民承受不起，根本无法普及应用。所以开发出一套有较强实用性的灌溉装置是非常必要的。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的灌溉控制器所存在的规模小、局限于实验和理论的探讨，而且开发出来的产品价格昂贵，一次性投资太大，多数农民承受不起的问题，提出一种基于作物蒸散量模型的智能化滴灌控制系统，以减少水资源的浪费。为替代价格昂贵的土壤水分传感器，该滴灌系统由温度、湿度及光辐射传感器结合灌溉量控制模型计算出作物的灌溉量。

本实用新型的技术方案是：

一种基于作物蒸散量模型的智能化滴灌控制系统，该滴灌系统位于温室内，它包括数据采集模块、与数据采集模块相连的多个A/D转换模块、控制器、D/A转换模块、驱动电路和执行机构，所述的数据采集模块用于采集相应的输入信号，数据采集模块的信号输出端与对应的A/D转换模块的信号输入端相连，A/D转换模块的信号输出端与控制器的信号输入端相连，控制器控制与其相连的输出驱动电路，通过驱动电路操作执行机构进行灌溉。

本实用新型的执行机构包括抽水机、电磁阀、水泵和多个滴头，所述的抽水机通过水泵抽水，水泵的出水口通过多个滴灌管道流入相应的滴管带，各滴管管道上均装有与作物相应个数的多个滴头，电磁阀安装在水泵的出水口，电磁阀的开闭由控制器控制。

本实用新型的抽水机和水泵之间设有Y型过滤器，水泵与电磁阀连通的管道中设有流量计，各滴管带的滴管管道上均设有一田间控制阀。

本实用新型的数据采集模块包括用于采集作物的冠层和温室顶层温度信号的两温度传感器、用于采集作物的冠层和温室顶层湿度信号的两湿度传感器和用于采集滴灌系统光信号光辐射传感器；各传感器分别将被测对象的温度、湿度和光辐射信号转换成电压信号，各电压信号通过各自对应的A/D转换模块转换为数字信号后送入控制器中。

本实用新型智能化滴灌控制系统的各模块均由太阳能电池板供电，该系统还包括与控制器相连的LCD显示器，所述的控制器通过串行总线与上位机进行通信，将采集到的数据进行保存分析处理。

本实用新型的有益效果：