专利名称：一种便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及农业测量领域，特别是涉及 一种便携式参考作物蒸发 蒸腾量测量发布系统。
背景技术：
目前对参考作物蒸发蒸腾量(ETQ)及作物需水量的测定，大多 采用作物参考腾发量的计算方法，利用空气动力学法、水量平衡法、 蒸渗仪法、涡度相关法及遥感法测定获取作物参考蒸发蒸腾量，常用 的如ET。。 土壤蒸腾蒸散管/蒸腾蒸散模拟器根据土壤水平衡原理，能 够模拟自然状态的土壤和植物的蒸腾蒸散量，监测农作物、草皮、植 物及土壤通过蒸发所散失的水分，并可精确预测作物的合理灌溉时间 和所需灌溉量，具有很高的精度，可以获得短时段的ETo;很大部分 釆用计算方法获取ET。值，美国Spectrum的卯OET便携式自动气象 站、澳大利亚MonitorEnviroStation生态网络气象站、美国Hunter的 ETo系统，通过配置专用的气象传感器和采集器对气象参数釆集，附 带计算釆用国际流行的Penman-Montieth 、 Penman-van Bavel或 Priestly Taylor等几个公式进行计算；典型的如美国雨鸟公司的 ETManager,配合功能强大的PC软件，通过网络、历史数据、当天 气象信息获取ET。值，并能够控制电磁阀科学管理灌溉策略，为灌溉 提供一站式服务。
上述蒸渗仪或模拟方法的装置存在成本高，安装装土困难，移动 不便、需定期维护等缺点，同时由于相关仪器的精密性和灵敏性，在 其周围无意扰动及人为踩踏会造成测量的误差；计算方法是目前普遍 采用的方式，-使用过程中需要选择专用传感器，部分公式测量参数 过多(高于5 + )等，导致成本过高、部分产品是针对气象信息釆集，
4对于ETo值是附带计算出来的，不考虑其准确性及当地应用的特殊 性，不能真正提供与灌溉密切相关的作物需水量，专用性准确度不够、 不具备远程发布功能，不能通知用户及时调整灌溉策略，另外电池工 作时间短，或需要外部电源供电、装拆不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种依靠较少信息的釆集而计算获得月/曰 参考作物蒸发蒸腾量，进而获得作物需水量和灌溉量，通过以太网或 通信网方式发布相关信息指导灌溉的便携式测量发布系统，以最低成 本为节水灌溉提供新依据。
为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种便携式参考作物蒸
发蒸腾量测量系统，包括以下装置传感器组，用于釆集参考作物蒸 发蒸腾量测量参数；釆集主机，与所述传感器组连接，用于对所述参
考作物蒸发蒸腾量测量参数进行数据处理。
其中，所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、
风速风向传感器、降雨量传感器中的一种或几种。 其中，所述系统还设置有便于所述系统移动的支架。 其中，所述系统还设置有防护箱，用于所述系统的防水和防尘。
其中，所述釆集主机包括微处理器，用于数据处理；存储模块, 与所述微处理器连接，用于存储釆集及计算作物的蒸发蒸腾量值的数 据及历史数据；传感器接口模块，与所述微处理器连接；电源供电及 管理模块，与所述微处理器连接；用于对所述系统进行供电及进行电 源管理。
其中，所述釆集主机还包括液晶显示屏和触摸按键，分别与所述 微处理器连接。
其中，所述釆集主机还包括时钟模块，与所述微处理器连接，用 于为所述系统提供时间基准。
其中，所述釆集主机还包括通用串行总线usb模块，与所述微
5处理器连接，用于对所述系统与上位机通讯实现数据传输与功能设 置。
其中，所述釆集主机还包括通讯模块，与所述微处理器连接，用 于所述系统获取的数据进行远程发布。
其中，所述通讯模块为全球移动通讯系统GSM或/通用分组无线 业务GPRS。
上述技术方案具有如下优点
1、 釆用较少的传感器实现参考作物蒸发蒸腾量的准确测量，其 结果相关系数达0.945,并降低了设备成本。
2、 通过以太网、GSM/GPRS的应用使系统具备远程访问与发布 的功能，无地域限制，统一管理，为制定地区作物灌溉制度的制定及 地区灌溉用水量，水资源利用规划、灌排工程规划设计及管理等工作 提供数据支撑。
3、 具有灵活传感器连接接口、提供多种计算公式，可配置修正 参数、地理信息、土壤信息、作物信息、历史信息等，使测量结果具 备科学性、权威性和准确性，能够提高本地适用性。
4、 釆用锂电池供电，低功耗设计贯穿其中，给系统安装维护提 供便利。
图l是本发明实施例的一种便携式参考作物蒸发蒸腾量测量系统 的结构示意图2是本发明实施例的一种便携式参考作物蒸发蒸腾量测量系统 的主机的内部功能结构图。
其中，1:釆集主机；2:防护箱；3:温湿度传感器；4:光照传 感器；5:风速风向传感器；6:雨量传感器；7:釆集主机显示及按 键装置；8:支架；9:天线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明属现代农业灌溉、气象及科研测量仪器领域，可用于环境 信息、温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量、土壤湿度等环境 参数测量，根据测量结果计算出作物参考蒸发蒸腾量，进而获得作物 需水量，通过以太网或通讯网进行远程发布，为制定地区作物灌溉制 度及地区灌溉用水量，水资源利用规划、灌排工程规划设计及管理等 工作提供低成本便携式装置和数据依据。
本发明构建的系统如图l所示，由釆集主机l、防护箱2、温湿度
传感器3、光照传感器4、风速风向传感器5(预留)、雨量传感器6(预 留)、采集主机显示及按键7、支架8、天线9组成，釆集主机l负责釆 集温湿度传感器3、光照传感器4、预留风速风向传感器5及雨量传感 器6，釆集的数据通过釆集主机显示及按键装置7进行设置和显示，通 过无线及以太网装置发布，防护箱2具备IP67防水防尘效果，釆用支 架8安装便于移动。
系统放置于户外，具体需求选择相应公式，配置安装对应传感器， 例如选用修正公式ET『-1.879+0.231 x T-0.018 x RH+0.181 x Nl ( T: 平均温度、RH:平均湿度、Nl:光照时间)；如选择彭曼-蒙太斯法 公式，则需要温度、湿度、光照、风速、风向、降雨量等传感器。
<formula>formula see original document page 7</formula>
同时可选择测试地点的经纬度、海拔、气候类型、土壤类型、作 物类型、作物系数，进一步提高测量计算精度和可靠性。系统釆集相 关数据根据具体公式进行计算获得参考作物蒸发蒸腾量，或者通过网 络获取定制的气象信息进行计算，再乘以作物系数、灌溉面积获取作 物需水量、灌.溉量，同时将所得数据通过GSM/GPRS，以太网远程发 布。
系统的采集主机1的功能结构如图2所示，由微处理器MSP430F149、 LCD及触摸按键构成人机界面、时钟模块、存储模块、 USB( Universal Serial BUS ，通用串行总线)模块、以太网、GSM( Global System for Mobile Communications ，全球移动通讯系统)/GPRS (General Packet Radio Service,通用分组无线业务)通讯模块、电源供 电及管理模块、传感器接口模块组成。超低功耗单片机MSP430F149 处理相关数据和发布，程序、计算公式、历史数据等都存在单片机中， 时钟模块DS1302为系统提供标准时间基准；存储模块AT45DB081用 于存储釆集及计算ET。值的数据及历史数据；LCD及按键构成的人机
界面对釆集的数据进行实时显示，方便对相关参数修改和设置；USB 接口用于与PC机软件进行通讯；以太网、GSM/GPRS实现数据的远程
访问、发布功t;传感器接口模块分别处理不同信息传感器，传感器
数量根据所选择公式有关，能够进一步降低传感器成本；电源充电电
路LTC4055为2A锂电池充电和供电电路TPS780330220 ，配合电源开 关TPS2044完成对系统能耗进行的管理，TPS2044管理传感器和通讯
电路，相关接口没有传感器或此时不釆集数据关闭相关电源，供电电 路TPS780330220能够实现系统处于休眠状态时，电压从3V调整到2V 进一步降低功耗，休眠/唤醒机制最大限度提高电池使用时间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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权利要求
1、一种便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，包括以下装置传感器组，用于采集参考作物蒸发蒸腾量测量参数；采集主机，与所述传感器组连接，用于对所述参考作物蒸发蒸腾量测量参数进行数据处理。
2、 如权利要求1所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、风速风向传感器、降雨量传感器中的一种或几种。
3、 如权利要求1所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述系统还设置有便于所述系统移动的支架。
4、 如权利要求1所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述系统还设置有防护箱，用于所述系统的防水和防尘。 '
5、 如权利要求1所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述釆集主机包括微处理器，用于数据处理；存储模块，与所述微处理器连接，用于存储釆集及计算参考作物的蒸发蒸腾量值的数据及历史数据；传感器接口模块，与所述微处理器连接；电源供电及管理模块，与所述微处理器连接；用于对所述系统进行供电及电源管理。
6、 如权利要求5所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述釆集主机还包括液晶显示屏和触摸按键，分别与所述微处理器连接。
7、 如权利要求5所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述釆集主机还包括时钟模块，与所述微处理器连接，用于为所述系统提供时间基准。
8、 如权利要求5所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述釆集主机还包括通用串行总线USB模块，与所述微处理器连接，用于对所述系统与上位机通讯实现数据传输与功能设置。
9、 如权利要求5所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述釆集主机还包括通讯模块，与所述微处理器连接，用于所述系统获取的数据进行远程发布。
10、 如权利要求9所述的便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，其特征在于，所述通讯模块为全球移动通讯系统GSM或通用分组无线业务GPRS。
全文摘要
本发明公开了一种便携式参考作物蒸发蒸腾量测量发布系统，包括以下装置传感器组，用于采集参考作物蒸发蒸腾量测量参数；采集主机，与所述传感器组连接，用于对所述参考作物蒸发蒸腾量测量参数进行数据处理。本发明采用较少的传感器实现参考作物蒸发蒸腾量的准确测量，降低了设备成本。通过以太网、GSM/GPRS的应用使系统具备远程访问与发布功能，无地域限制，统一管理，为制定地区作物灌溉制度及地区灌溉用水量、水资源利用规划、灌排工程规划设计及管理等工作提供数据支撑。
文档编号G01N33/00GK101482549SQ20091007812
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者乔晓军, 侯瑞锋, 馨 张, 成 王, 田宏武, 赵春江 申请人:北京市农林科学院