[发明专利]一种基于林果茶园植物叶面积指数的精准喷雾装置

说明书

技术领域

本发明涉及农业施肥控制技术，具体是一种基于林果茶园植物叶面积指数的精准喷雾装置。

背景技术

我国是农业生产大国，林果茶园资源丰富，喷雾施肥是林果茶园管理中的重要环节。林果茶园中种植的植物可通过喷施叶面肥促进生长。叶面肥喷洒量可根据植物的生长情况决定。叶面积指数是反映植物生长状况的重要参考指标，其定义是单位面积上植物所有叶子的总面积与植物占地面积的比值。可利用重叠叶片层数与光电传感器输出电压的指数关系，由数据采集卡采集电压信号，并利用虚拟仪器技术实现叶面积指数的测量。以叶面积指数作为水泵喷洒叶面肥的判断依据，叶面积指数小的植物，可减少叶面肥的使用量；叶面积指数大的植物，则提高叶面肥使用量。

虽然现在有比较精确和成熟的叶面积指数计算方法，但是叶面肥的喷洒量并没有实时地跟随叶面积指数的变化，以得到相应的调整与较为精准的控制。

发明内容

为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种基于林果茶园植物叶面积指数的精准喷雾装置，能采集林果茶园植物叶面积指数，并根据叶面积指数调整喷洒量，实现叶面肥的按需喷灌。

本发明采用如下技术方案来实现：一种基于林果茶园植物叶面积指数的精准喷雾装置，包括近红外光源、硅光电池、运算放大电路、数据采集卡、PC上位机、步进电机、喷头、单片机、水泵和水箱；近红外光源和硅光电池通过U型架连接；数据采集卡一端与硅光电池相连，另一端与PC上位机相连；近红外光源照射在植物叶片上，硅光电池接收穿过植物叶片的光强，运算放大电路采集硅光电池的输出电压，并通过运算放大后输入至数据采集卡，由数据采集卡将输出电压信号传输至PC上位机；PC上位机控制步进电机完成植物占地区域的扫描，根据输出电压信号计算植物的重叠叶片数，通过LabVIEW编程和虚拟仪器技术实现叶面积指数的计算及显示；PC上位机将叶面积指数信号传输至单片机，单片机根据叶面积指数信号值的大小，输出控制指令至水泵，控制水泵从水箱中抽水至喷头完成喷雾作业。

优选地，所述喷头处设有与单片机连接的流速检测电路。

优选地，所述流速检测电路所检测的流速信号经传感器接口电路、放大整形电路后输入到单片机。

优选地，所述流速检测电路用红外发光二极管和红外光敏二极管进行流速检测。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

1、上位机控制步进电机实现叶面积指数的测量，系统根据PC上位机检测到的叶面积指数信号，通过单片机控制板调节水泵的转速，达到控制植物叶面肥喷施量的目的。

2、能采集林果茶园植物叶面积指数，并根据叶面积指数调整喷洒量，实现叶面肥的按需喷灌。叶面肥的使用量可通过单片机调节水泵的转速实现喷洒量控制，对植物喷洒叶面肥，可有效提高叶面肥的使用效率。

3、检测部分利用LabVIEW检测叶面积指数，具有编程简单、开发时间短的优点，将这套仪器应用于林果茶园精准喷雾，可减少叶面肥的使用量，提高施肥效率，降低环境污染。

附图说明

图1为本发明喷雾装置的结构示意图；

图2为本发明喷雾装置的控制结构框图；

图3为单片机控制板的模块划分示意图；

图4为单片机控制板的结构框图；

图5为流速检测电路图；

图6为通讯接口部件的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1、2所示，本发明基于林果茶园植物叶面积指数的精准喷雾装置，包括检测部分和执行部分，检测部分包括近红外光源1、硅光电池2、运算放大电路3、数据采集卡10和PC上位机5，执行部分包括步进电机4、喷头6、单片机7、水泵8和水箱9。近红外光源和硅光电池通过U型架连接；数据采集卡一端与硅光电池相连，另一端与PC上位机相连；运算放大电路采集硅光电池的输出电压，并通过运算放大后输入至数据采集卡，数据采集卡选用NI6229，通过串口与PC上位机相连。PC上位机控制三个步进电机完成植物占地区域的扫描，通过LabVIEW编程和虚拟仪器技术，实现叶面积指数的计算及显示。PC上位机将叶面积指数信号通过数据信号线传输至单片机，单片机与步进电机驱动器和变频器相连，步进电机驱动器与步进电机相连以控制步进电机的运转，变频器与水泵相连；单片机根据叶面积指数信号值的大小，输出控制指令至水泵，控制水泵从水箱中抽水至喷头完成喷雾作业。