作物生长缺水信息检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种作物生长缺水信息检测装置，具有主控模块，其特征在于，还包括与所述主控模块的输入端相连的模拟传感器组、数字传感器组、GPS定位模块以及电源模块；与所述主控模块的输出端相连的数据存储模块和显示模块；所述模拟传感器组、数字传感器组和GPS定位模块分别采集作物所处地的物理信息，并将所述物理信息传递给主控模块，主控模块对物理信息进行处理后形成数字信息分别传递给数据存储模块和显示模块。本实用新型的有益效果是能够有效且全面的获取作物生长缺水信息，为农业节水灌溉的实施提供作物生长水分信息的支持。
【专利说明】作物生长缺水信息检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及作物生长缺水信息检测装置，具体来说是采用低功耗嵌入式处理器STM32F103VE组成主控系统，配置相应的传感器模块、定位模块、液晶显示模块以及数据存储模块，共同完成基于精确空间位置的农作物生长过程中的水分状况检测，通过作物的冠层温度以及各种微环境信息(大气温湿度、二氧化碳浓度、风速、光照以及土壤温度、土壤水分)获取作物生长缺水信息，为农业节水灌溉的实施提供作物生长水分信息的支持。
【背景技术】
[0002]随着我国社会经济的快速发展与科学技术的全面进步，现代农业正在向精准农业方向发展。精准灌溉作为精准农业的一个重要子系统，具有“自动、精准”等特点，能够有效的解决现代农业水资源短缺、利用率较低等现象。实现自动、精准的灌溉，需要获得及时、准确的作物生长缺水信息作为基础，根据作物生长缺水信息来实施精准灌溉受到越来越多的重视，各种各样的作物水分信息采集技术与采集设备也随之出现。
[0003]但是这些技术与设备大部分是从单一方面来研究，比如土壤水分仅仅反映了作物的水分供应情况，并不能直接测定作物的水分状况；叶水势、叶片相对含水量等生理指标虽然从本质上反映了作物缺水程度，由于指标测定对样品具有破坏性，目前也缺乏能自动监测的仪器，难以提供适时、准确的作物需水信息。
[0004]因此，深入开展研究作物生长过程中的水分需求状况，有利于我国水资源供需矛盾的缓解，保障我国现代农业的可持续发展。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是，提供信息化程度高、成本低廉、结构简单，能够应用于农作物生长过程中作物生长缺水信息检测的装置。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:作物生长缺水信息检测装置，具有主控模块，还包括与所述主控模块的输入端相连的模拟传感器组、数字传感器组、GPS定位模块以及电源模块；与所述主控模块的输出端相连的数据存储模块和显示模块；
[0007]所述模拟传感器组、数字传感器组和GPS定位模块分别采集作物所处地的物理信息，并将所述物理信息传递给主控模块，主控模块对物理信息进行处理后形成数字信息分别传递给数据存储模块和显示模块；
[0008]进一步的，所述模拟传感器组包括土壤温度传感器、土壤水分传感器以及光照传感器；用于提供土壤温度、土壤水分以及光照信息，其中土壤温度传感器和土壤水分传感器安装在作物根系位置，光照传感器安装于作物顶部环境；
[0009]进一步的，所述数字传感器组包括冠层温度传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器以及风速传感器；用于提供作物冠层温度、大气温湿度、二氧化碳浓度以及风速信息，所述数字传感器组分别安装在作物顶部位置；
[0010]进一步的，所述数据存储模块采用SD卡作为存储介质，用来对采集到的信息进行数据存储；
[0011]进一步的，所述显示模块包括液晶显示屏；
[0012]进一步的，所述冠层温度传感器为红外测温传感器；所述温湿度传感器为SHT75温湿度传感器，其具有14位A/D转换器；所述风速传感器为风杯式风速传感器。
[0013]通过所述模拟传感器组和数字传感器组，能够有效且全面的采集到与作物中水分含量相关的作物冠层温度、大气环境温湿度、光照度、二氧化碳浓度、风速、土壤温度、土壤水分等信息，然后主控模块根据作物缺水指数(CWSI)理论，利用所采集的物理信息计算得出作物的缺水指数，从而反映出作物生长过程的缺水状况，主控模块将作物生长过程的缺水状况一方面传输到存储模块中进行记录，另一方面通过显示模块即时地显示出作物当前的缺水状态，所述显示模块还用于显示各项信息参数。
[0014]所述的主控模块采用最新一代的嵌入式ARM处理器STM32F103VE，具有高性能、低功耗、实时应用、成本低等优势，通过搭配相应的外围电路完成整个装置的信息采集功能。
[0015]所述GPS定位模块用于提供精确的地理坐标，从而为后期农田领域的作物水分信息自动检测扩展提供具体的位置信息。
[0016]所述的电源模块分别连所述模拟传感器组、数字传感器组、主控模块、存储模块、GPS定位模块以及显示模块，负责给整个装置提供电源。
[0017]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0018]1、模拟传感器组和数字传感器组的使用能够有效且全面的采集作物在生长过程中的物理信息，通过监测作物生长环境信息及作物水分胁迫信息变化，可以及时为农业精准灌溉提供决策支持和反馈信息；
[0019]2、GPS定位模块用于提供精确的地理坐标，从而为后期农田领域的作物水分信息自动检测扩展提供具体的位置信息，为现代化农业的地域性研究提供数据支撑；
[0020]3、采用最新一代的嵌入式ARM处理器STM32F103VE，具有高性能、低功耗、实时应用、成本低等优势；
[0021]本实用新型可广泛应用于现代农业科研、教学、生产等行业及部门，符合国家现代农业的发展需要，可实际推广，具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实施例的结构框图【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0024]本实用新型主要用于农作物生长过程中的水分状况检测，将采集到作物冠层温度和其它微环境信息根据作物缺水指数(CWSI)理论进行相应算法处理后，得到作物生长缺水信息，为农业节水灌溉的实施提供作物生长水分信息的支持。
[0025]如图1所示，本实施例的作物生长缺水信息检测装置，具有主控模块，还包括与主控模块的输入端相连的模拟传感器组、数字传感器组、GPS定位模块以及电源模块；与主控模块的输出端相连的数据存储模块和显示模块；
[0026]模拟传感器组、数字传感器组和GPS定位模块分别采集作物所处地的物理信息，并将所述物理信息传递给主控模块，主控模块根据作物缺水指数(CWSI)理论对采集到的物理信息进行处理后，形成数字信息分别传递给数据存储模块和显示模块；其中主控模块采用STM32F103VE芯片，具有100管脚。
[0027]模拟传感器组包括土壤温度传感器、土壤水分传感器以及光照传感器；用于提供土壤温度、土壤水分以及光照信息，其中土壤温度传感器和土壤水分传感器安装在作物根系位置，光照传感器安装于作物顶部环境；土壤温度传感器、土壤水分传感器以及光照传感器分别与主控模块的一个模数转换接口相连。
[0028]数字传感器组包括冠层温度传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器以及风速传感器；用于提供作物冠层温度、大气温湿度、二氧化碳浓度以及风速信息，数字传感器组分别安装在作物顶部位置；冠层温度传感器为TNR红外测温传感器，通过SPI通信方式与主控模块相连；温湿度传感器为SHT75温湿度传感器，其具有14位A/D转换器，并采用两线串行接口与主控模块的两个模数转换接口相连，用于传输数据；二氧化碳传感器与主控模块的两个串口链接，进行数字式数据输出；风速传感器为传统的风杯式风速传感器，与主控模块的定时/计数器的计数输入源通道相连，用于测量风速传感器输出的脉冲频率信号，进而得出作物周围的实时风速。
[0029]数据存储模块采用SD卡作为存储介质，通过SDIO接口与主控模块相连，用来对采集到的信息进行数据存储；
[0030]显示模块包括液晶显示屏，显示模块还在主控模块的控制下显示作物缺水指数(CffSI)理论中的各项信息参数；
[0031]本实施例的GPS定位模块采用全球卫星定位接收芯片Gstar系列GS-89组成，通过主控模块的串口相连，完成GPS坐标信息的接收，用于提供精确的地理坐标。
[0032]本实例的工作过程:
[0033]1、土壤温度传感器、土壤水分传感器和光照传感器输出的模拟电压信号分别通过相对应的模数转换接口传递给主控模块；
[0034]2、冠层温度传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器以及风速传感器向主控模块提供第一数字信号的作物冠层温度、大气温湿度、二氧化碳浓度以及风速信息；
[0035]3、主控模块将上述步骤I中的模拟电压信号转换为第二数字信号；
[0036]4、主控模块根据作物缺水指数(CWSI)理论计算得到作物生长缺水信息；
[0037]5、主控模块将步骤4中得到的缺水信息一方面传递给SD卡进行存储，另一方面通过液晶显示屏显示出来。
[0038]以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种作物生长缺水信息检测装置，具有主控模块，其特征在于，还包括与所述主控模块的输入端相连的模拟传感器组、数字传感器组、GPS定位模块以及电源模块；与所述主控模块的输出端相连的数据存储模块和显示模块； 所述模拟传感器组、数字传感器组和GPS定位模块分别采集作物所处地的物理信息，并将所述物理信息传递给主控模块，主控模块对物理信息进行处理后形成数字信息分别传递给数据存储模块和显示模块。
2.根据权利要求1所述的作物生长缺水信息检测装置，其特征在于:所述模拟传感器组包括土壤温度传感器、土壤水分传感器以及光照传感器。
3.根据权利要求1所述的作物生长缺水信息检测装置，其特征在于:所述数字传感器组包括冠层温度传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器以及风速传感器。
4.根据权利要求1所述的作物生长缺水信息检测装置，其特征在于:所述数据存储模块采用SD卡作为存储介质。
5.根据权利要求1所述的作物生长缺水信息检测装置，其特征在于:所述显示模块包括液晶显示屏。
6.根据权利要求3所述的作物生长缺水信息检测装置，其特征在于:所述冠层温度传感器为红外测温传感器；所述温湿度传感器为SHT75温湿度传感器，其具有14位A/D转换器；所述风速传感器为风杯式风速传感器。
【文档编号】G01D21/02GK203479336SQ201320609198
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】刘玥, 杨美霞, 王兆珍, 李猛, 田立国 申请人:天津现代职业技术学院