一種用于作物盆栽試驗的自動灌溉與水分監(jiān)控裝置的制造方法
【專利說明】
(一)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于作物盆栽試驗的自動灌溉與水分監(jiān)控裝置，具體涉及到自動監(jiān)測盆栽土水重量變化、自動控制灌溉量以及監(jiān)測數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)囊徽籽b置。
(二)
【背景技術】
[0002]盆栽試驗是農業(yè)科研人員慣用的農藝研宄手段。盆栽土壤的含水含量的變化會影響作物生長和土壤養(yǎng)分的有效性。相關研宄中，科研人員往往通過人工澆水來保證作物所需水分，即通過人工向盆栽中添加相同水量調控各處理的土壤含水量一致。作物在缺少水分初期難以人工觀測，根據(jù)經驗判斷是否澆水并不科學，實際操作中作物常因缺水而枯死，或因過量澆水造成養(yǎng)分淋失，影響試驗結果。部分科研工作者通過每天定時稱量盆栽作物重量來計算應加水量來保證土壤含水量。人工灌溉工作量大，做不到即時補充作物所需水分，也無法實時記錄和儲存數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行遠程傳輸。
[0003]目前已有的自動灌溉專利往往針對農業(yè)大田生產、溫室生產或家庭花丼/盆景種植，如授權公告號為CN103210817B的發(fā)明專利“農田自動灌溉系統(tǒng)”、授權公告號為CN102487760B的發(fā)明專利“溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)”和授權公告號為CN202179013U的實用新型專利“盆栽花丼自動澆水器”。具有土壤含水量監(jiān)控的功能的相關專利(如授權公告號為CN103210817B的發(fā)明專利“農田自動灌溉系統(tǒng)”)均使用土壤濕度傳感器作為土壤濕度的監(jiān)測方法。此類傳感器多基于頻域反射法(TDR，Time DomainReflectometry)或時域傳輸(TDT，Time domain transmiss 1n)原理，其監(jiān)控方式均源于其他領域，適用于觀測均勻介質的含水量變化。土壤具有理化性狀空間差異大的特點，用此類傳感器監(jiān)測其含水量存在較大誤差，不適用于嚴謹?shù)目茖W試驗。土壤肥料學中的盆栽試驗需要設置不同的土壤含水量，且需要準確的土壤含水量與加水量的數(shù)據(jù)記錄；盆栽試驗過程中需要采集數(shù)次土壤樣品，目前已有專利的灌溉方式，容易沖擊擾動表層土壤，造成盆中的土壤的空間變異，影響試驗結果。
(三)

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服上述問題，本專利提供了一種用于作物盆栽試驗的自動灌溉與水分監(jiān)控裝置，它可以通過監(jiān)控盆栽作物土壤水分的蒸發(fā)量(因水分蒸發(fā)造成的重量損失)，根據(jù)預先設定的盆栽重量閾值(重量上限與重量下限)定量地為盆栽試驗中的作物進行自動緩慢勻速定量澆水以保證試驗中相同處理的土壤含水量保持一致，且加水過程對表層土壤無擾動現(xiàn)象，并對盆栽作物的土水重量數(shù)據(jù)現(xiàn)場記錄儲存并進行遠程傳輸，保證了盆栽試驗數(shù)據(jù)采集的準確性?，F(xiàn)有的相關專利均無法同時實現(xiàn)上述的復雜功能。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn):
[0006]一種用于作物盆栽試驗的自動灌溉與水分監(jiān)控裝置，包括自動灌溉系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)。
[0007]所述的自動灌溉系統(tǒng)包括水管、普通盆、重量監(jiān)控盆、防水常閉電磁閥、電子流量計、數(shù)字顯示控制儀、盆栽作物、托盤、底托、稱重傳感器、支架和倒U型插銷；普通盆和重量監(jiān)控盆里種植有盆栽作物；水管按照試驗需求組建成由水管總支和分支組成的灌溉網絡并流經普通盆和重量監(jiān)控盆側上方；每個水管分支上設置一個重量監(jiān)控盆和多個普通盆；每個重量監(jiān)控盆連接有一個防水常閉電磁閥，防水常閉電磁閥與數(shù)字顯示控制儀連接；重量監(jiān)控盆放置于由底托、托盤和重量傳感器組成的稱重裝置上；水管總支上設有電子流量計；水管使用倒U型插銷與普通盆固定連接；重量監(jiān)控盆和每個普通盆側上方的水管上設有灌溉用穩(wěn)流器；灌溉用穩(wěn)流器連接有引線，引線另一端放置在重量監(jiān)控盆和普通盆內土壤上；水管內的水通過引線實現(xiàn)水流導流，給土壤澆水，減少表層土壤擾動。
[0008]所述的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)包括數(shù)字顯示控制儀、數(shù)據(jù)采集器、不間斷電源、3G/GPRS無線發(fā)射器、3G/GPRS無線接收器、服務器和顯示器。所述的數(shù)字顯示控制儀、3G/GPRS無線發(fā)射器和數(shù)據(jù)采集器均由不間斷電源供電。電子流量計和重量傳感器通過232線連接數(shù)據(jù)采集器，實時采集并儲存監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器通過RS485總線連接到3G/GPRS無線發(fā)射器，3G/GPRS無線發(fā)射器通過3G或GPRS網絡連接廣域網，將數(shù)據(jù)發(fā)送給3G/GPRS無線接收器，3G/GPRS無線接收器通過232線與服務器連接，通過顯示器顯示采集到的數(shù)據(jù)。
[0009]所述的數(shù)字顯示控制儀具有編程功能，支持USB數(shù)據(jù)儲存和2組變送輸出，可實現(xiàn)防水常閉電磁閥的自動開關控制與重量數(shù)據(jù)的自動記錄。
[0010]所述的數(shù)字顯示控制儀支持數(shù)據(jù)RS485/RS232/USB通訊，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存和傳輸功能。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是具有系統(tǒng)性和多功能性，可實現(xiàn)自動灌溉、數(shù)據(jù)自動儲存和數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)墓δ?。本發(fā)明可以實時監(jiān)測盆栽試驗各處理的土水重量變化，根據(jù)預先設定的重量閾值，無表土擾動的自動灌溉，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸系統(tǒng)進行傳輸和接收。通過本發(fā)明可以及時方便的監(jiān)控盆栽作物的土壤含水量變化，將其維持在預先設計的區(qū)間內，而且相同處理加水量一致，為盆栽試驗科學嚴謹?shù)乃使芾硖峁┘夹g和設備支撐。本發(fā)明通過監(jiān)控盆栽作物與土壤的重量變化，根據(jù)預先設定的重量閾值(重量上限與重量下限)，定量對作物盆栽自動灌溉，且加水過程對表層土壤無擾動。裝置可根據(jù)試驗內容，設不同的含水量或干濕交替處理；監(jiān)測到的數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)進行儲存、傳送和接收。
[0012]本發(fā)明實現(xiàn)了作物盆栽試驗的自動化灌溉控制，使得盆栽試驗中不同處理間各重復盆栽能緩慢、定量、均勻的灌溉且無表土擾動，降低了盆栽試驗的系統(tǒng)誤差；通過數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了盆栽土水重量變化數(shù)據(jù)原位儲存和數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)墓δ?，保證了盆栽試驗的實時監(jiān)控，提高了科研人員的試驗管理效率。
(四)
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對使用新型進一步說明。
[0014]圖1是自動灌溉系統(tǒng)的主視圖，
[0015]圖2是自動灌溉系統(tǒng)左視圖，
[0016]圖3為裝置的部分細節(jié)圖，
[0017]圖4是數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)示意圖，
[0018]圖中，I為管堵，2為普通盆，3為PE材質水管，4為重量監(jiān)控盆，5為防水常閉電磁閥，6為水表，7為直角彎管，8為三通，9為四通，10為電子流量計，11為濾水器，12為入水閥門，13為數(shù)字顯示控制儀，14為不間斷電源，15為盆栽作物，16為托盤，17為稱重傳感器，18為底托，19為3G/GPRS無線發(fā)射器，20為數(shù)據(jù)采集器，21為顯示器，22為服務器，23為3G/GPRS無線接收器，24為支架，25為滴灌用穩(wěn)流器，26為引線，27為倒U型插銷。
(五)
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明所使用的數(shù)字顯示控制儀型號為MIC-1AB-AL2Z(上海天賀自動化儀表有限公司生產)；所述的水表、電子流量計、防水常閉電磁閥、無線發(fā)射器、無線接收器、不間斷電源、服務器、顯示器、數(shù)據(jù)采集器、過濾器、滴定用穩(wěn)流器和水管等均可在市場上購買。水管采用PE材質。
[0020]結合附圖【具體實施方式】如下:
[0021]選定試驗小區(qū)，平整地面，自來水水管總支接入水閥門(12)，通過PE材質水管(3)接濾水器(11)，再接電子流量計(10)，后接四通(9)，按照試驗設計通過直角彎管(7)、三通
(8)、PE材質水管(3)和管堵(I)設置若干水管分支擴展灌溉處理網絡。每個水管分支的連接方式為四通(9)，三通(8)或者直角彎管(7)，再通過PE材質水管(3)連接水表(6)，然后連接防水常閉電磁閥(5)，通過直角彎管(7)折出倒U型管路并通過支架(24)支撐和固定PE材質水管(3)，其下放置重量監(jiān)控盆(4)，重量監(jiān)控盆(4)放置于由底托(18)、托盤
(16)和重量傳感器(17)組成的稱重裝置上，其后根據(jù)試驗設計每個水管分支一側安放有多個普通盆(2)，普通盆內種植盆栽作物(15)，水管位置位于重量監(jiān)控盆(4)與普通盆(2)的邊側，普通盆(2)上放置的水管通過倒U形插銷(27)固定位置，重量監(jiān)控盆(4)與每個普通盆(2)側上方的PE材質水管(3)上安裝有滴灌用穩(wěn)流器(25)，滴灌用穩(wěn)流器下面設有引線，水流可通過引線(26)緩慢進入重量監(jiān)控盆(4)與普通盆(2)中。重量傳感器(17)通過232線與數(shù)字顯示控制儀(13)相連，數(shù)字顯示控