作物生長缺水信息檢測裝置製造方法
2023-05-22 18:20:41 1
作物生長缺水信息檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種作物生長缺水信息檢測裝置，具有主控模塊，其特徵在於，還包括與所述主控模塊的輸入端相連的模擬傳感器組、數字傳感器組、GPS定位模塊以及電源模塊；與所述主控模塊的輸出端相連的數據存儲模塊和顯示模塊；所述模擬傳感器組、數字傳感器組和GPS定位模塊分別採集作物所處地的物理信息，並將所述物理信息傳遞給主控模塊，主控模塊對物理信息進行處理後形成數字信息分別傳遞給數據存儲模塊和顯示模塊。本實用新型的有益效果是能夠有效且全面的獲取作物生長缺水信息，為農業節水灌溉的實施提供作物生長水分信息的支持。
【專利說明】作物生長缺水信息檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及作物生長缺水信息檢測裝置，具體來說是採用低功耗嵌入式處理器STM32F103VE組成主控系統，配置相應的傳感器模塊、定位模塊、液晶顯示模塊以及數據存儲模塊，共同完成基於精確空間位置的農作物生長過程中的水分狀況檢測，通過作物的冠層溫度以及各種微環境信息(大氣溫溼度、二氧化碳濃度、風速、光照以及土壤溫度、土壤水分)獲取作物生長缺水信息，為農業節水灌溉的實施提供作物生長水分信息的支持。
【背景技術】
[0002]隨著我國社會經濟的快速發展與科學技術的全面進步，現代農業正在向精準農業方向發展。精準灌溉作為精準農業的一個重要子系統，具有「自動、精準」等特點，能夠有效的解決現代農業水資源短缺、利用率較低等現象。實現自動、精準的灌溉，需要獲得及時、準確的作物生長缺水信息作為基礎，根據作物生長缺水信息來實施精準灌溉受到越來越多的重視，各種各樣的作物水分信息採集技術與採集設備也隨之出現。
[0003]但是這些技術與設備大部分是從單一方面來研究，比如土壤水分僅僅反映了作物的水分供應情況，並不能直接測定作物的水分狀況；葉水勢、葉片相對含水量等生理指標雖然從本質上反映了作物缺水程度，由於指標測定對樣品具有破壞性，目前也缺乏能自動監測的儀器，難以提供適時、準確的作物需水信息。
[0004]因此，深入開展研究作物生長過程中的水分需求狀況，有利於我國水資源供需矛盾的緩解，保障我國現代農業的可持續發展。
【發明內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是，提供信息化程度高、成本低廉、結構簡單，能夠應用於農作物生長過程中作物生長缺水信息檢測的裝置。
[0006]本實用新型所採用的技術方案是:作物生長缺水信息檢測裝置，具有主控模塊，還包括與所述主控模塊的輸入端相連的模擬傳感器組、數字傳感器組、GPS定位模塊以及電源模塊；與所述主控模塊的輸出端相連的數據存儲模塊和顯示模塊；
[0007]所述模擬傳感器組、數字傳感器組和GPS定位模塊分別採集作物所處地的物理信息，並將所述物理信息傳遞給主控模塊，主控模塊對物理信息進行處理後形成數字信息分別傳遞給數據存儲模塊和顯示模塊；
[0008]進一步的，所述模擬傳感器組包括土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器以及光照傳感器；用於提供土壤溫度、土壤水分以及光照信息，其中土壤溫度傳感器和土壤水分傳感器安裝在作物根系位置，光照傳感器安裝於作物頂部環境；
[0009]進一步的，所述數字傳感器組包括冠層溫度傳感器、溫溼度傳感器、二氧化碳傳感器以及風速傳感器；用於提供作物冠層溫度、大氣溫溼度、二氧化碳濃度以及風速信息，所述數字傳感器組分別安裝在作物頂部位置；
[0010]進一步的，所述數據存儲模塊採用SD卡作為存儲介質，用來對採集到的信息進行數據存儲；
[0011]進一步的，所述顯示模塊包括液晶顯示屏；
[0012]進一步的，所述冠層溫度傳感器為紅外測溫傳感器；所述溫溼度傳感器為SHT75溫溼度傳感器，其具有14位A/D轉換器；所述風速傳感器為風杯式風速傳感器。
[0013]通過所述模擬傳感器組和數字傳感器組，能夠有效且全面的採集到與作物中水分含量相關的作物冠層溫度、大氣環境溫溼度、光照度、二氧化碳濃度、風速、土壤溫度、土壤水分等信息，然後主控模塊根據作物缺水指數(CWSI)理論，利用所採集的物理信息計算得出作物的缺水指數，從而反映出作物生長過程的缺水狀況，主控模塊將作物生長過程的缺水狀況一方面傳輸到存儲模塊中進行記錄，另一方面通過顯示模塊即時地顯示出作物當前的缺水狀態，所述顯示模塊還用於顯示各項信息參數。
[0014]所述的主控模塊採用最新一代的嵌入式ARM處理器STM32F103VE，具有高性能、低功耗、實時應用、成本低等優勢，通過搭配相應的外圍電路完成整個裝置的信息採集功能。
[0015]所述GPS定位模塊用於提供精確的地理坐標，從而為後期農田領域的作物水分信息自動檢測擴展提供具體的位置信息。
[0016]所述的電源模塊分別連所述模擬傳感器組、數字傳感器組、主控模塊、存儲模塊、GPS定位模塊以及顯示模塊，負責給整個裝置提供電源。
[0017]本實用新型具有的優點和積極效果是:
[0018]1、模擬傳感器組和數字傳感器組的使用能夠有效且全面的採集作物在生長過程中的物理信息，通過監測作物生長環境信息及作物水分脅迫信息變化，可以及時為農業精準灌溉提供決策支持和反饋信息；
[0019]2、GPS定位模塊用於提供精確的地理坐標，從而為後期農田領域的作物水分信息自動檢測擴展提供具體的位置信息，為現代化農業的地域性研究提供數據支撐；
[0020]3、採用最新一代的嵌入式ARM處理器STM32F103VE，具有高性能、低功耗、實時應用、成本低等優勢；
[0021]本實用新型可廣泛應用於現代農業科研、教學、生產等行業及部門，符合國家現代農業的發展需要，可實際推廣，具有廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實施例的結構框圖【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0024]本實用新型主要用於農作物生長過程中的水分狀況檢測，將採集到作物冠層溫度和其它微環境信息根據作物缺水指數(CWSI)理論進行相應算法處理後，得到作物生長缺水信息，為農業節水灌溉的實施提供作物生長水分信息的支持。
[0025]如圖1所示，本實施例的作物生長缺水信息檢測裝置，具有主控模塊，還包括與主控模塊的輸入端相連的模擬傳感器組、數字傳感器組、GPS定位模塊以及電源模塊；與主控模塊的輸出端相連的數據存儲模塊和顯示模塊；
[0026]模擬傳感器組、數字傳感器組和GPS定位模塊分別採集作物所處地的物理信息，並將所述物理信息傳遞給主控模塊，主控模塊根據作物缺水指數(CWSI)理論對採集到的物理信息進行處理後，形成數字信息分別傳遞給數據存儲模塊和顯示模塊；其中主控模塊採用STM32F103VE晶片，具有100管腳。
[0027]模擬傳感器組包括土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器以及光照傳感器；用於提供土壤溫度、土壤水分以及光照信息，其中土壤溫度傳感器和土壤水分傳感器安裝在作物根系位置，光照傳感器安裝於作物頂部環境；土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器以及光照傳感器分別與主控模塊的一個模數轉換接口相連。
[0028]數字傳感器組包括冠層溫度傳感器、溫溼度傳感器、二氧化碳傳感器以及風速傳感器；用於提供作物冠層溫度、大氣溫溼度、二氧化碳濃度以及風速信息，數字傳感器組分別安裝在作物頂部位置；冠層溫度傳感器為TNR紅外測溫傳感器，通過SPI通信方式與主控模塊相連；溫溼度傳感器為SHT75溫溼度傳感器，其具有14位A/D轉換器，並採用兩線串行接口與主控模塊的兩個模數轉換接口相連，用於傳輸數據；二氧化碳傳感器與主控模塊的兩個串口連結，進行數字式數據輸出；風速傳感器為傳統的風杯式風速傳感器，與主控模塊的定時/計數器的計數輸入源通道相連，用於測量風速傳感器輸出的脈衝頻率信號，進而得出作物周圍的實時風速。
[0029]數據存儲模塊採用SD卡作為存儲介質，通過SDIO接口與主控模塊相連，用來對採集到的信息進行數據存儲；
[0030]顯示模塊包括液晶顯示屏，顯示模塊還在主控模塊的控制下顯示作物缺水指數(CffSI)理論中的各項信息參數；
[0031]本實施例的GPS定位模塊採用全球衛星定位接收晶片Gstar系列GS-89組成，通過主控模塊的串口相連，完成GPS坐標信息的接收，用於提供精確的地理坐標。
[0032]本實例的工作過程:
[0033]1、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器和光照傳感器輸出的模擬電壓信號分別通過相對應的模數轉換接口傳遞給主控模塊；
[0034]2、冠層溫度傳感器、溫溼度傳感器、二氧化碳傳感器以及風速傳感器向主控模塊提供第一數位訊號的作物冠層溫度、大氣溫溼度、二氧化碳濃度以及風速信息；
[0035]3、主控模塊將上述步驟I中的模擬電壓信號轉換為第二數位訊號；
[0036]4、主控模塊根據作物缺水指數(CWSI)理論計算得到作物生長缺水信息；
[0037]5、主控模塊將步驟4中得到的缺水信息一方面傳遞給SD卡進行存儲，另一方面通過液晶顯示屏顯示出來。
[0038]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用於限定本實用新型的實施範圍。凡依本實用新型申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本實用新型的專利涵蓋範圍之內。
【權利要求】
1.一種作物生長缺水信息檢測裝置，具有主控模塊，其特徵在於，還包括與所述主控模塊的輸入端相連的模擬傳感器組、數字傳感器組、GPS定位模塊以及電源模塊；與所述主控模塊的輸出端相連的數據存儲模塊和顯示模塊； 所述模擬傳感器組、數字傳感器組和GPS定位模塊分別採集作物所處地的物理信息，並將所述物理信息傳遞給主控模塊，主控模塊對物理信息進行處理後形成數字信息分別傳遞給數據存儲模塊和顯示模塊。
2.根據權利要求1所述的作物生長缺水信息檢測裝置，其特徵在於:所述模擬傳感器組包括土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器以及光照傳感器。
3.根據權利要求1所述的作物生長缺水信息檢測裝置，其特徵在於:所述數字傳感器組包括冠層溫度傳感器、溫溼度傳感器、二氧化碳傳感器以及風速傳感器。
4.根據權利要求1所述的作物生長缺水信息檢測裝置，其特徵在於:所述數據存儲模塊採用SD卡作為存儲介質。
5.根據權利要求1所述的作物生長缺水信息檢測裝置，其特徵在於:所述顯示模塊包括液晶顯示屏。
6.根據權利要求3所述的作物生長缺水信息檢測裝置，其特徵在於:所述冠層溫度傳感器為紅外測溫傳感器；所述溫溼度傳感器為SHT75溫溼度傳感器，其具有14位A/D轉換器；所述風速傳感器為風杯式風速傳感器。
【文檔編號】G01D21/02GK203479336SQ201320609198
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】劉玥, 楊美霞, 王兆珍, 李猛, 田立國 申請人:天津現代職業技術學院