作物生長需水信息采集系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)水資源利用效率低，短缺與浪費現(xiàn)象并存，是當(dāng)前中國灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的主要問題，因此發(fā)展高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的首要條件?；谧魑锷L的需水信息來指導(dǎo)灌溉受到越來越多的重視，因為作物本身是是否需要灌溉的最佳指標(biāo)。實時、準(zhǔn)確的監(jiān)測作物生長的水分狀況是以作物本身為指標(biāo)的灌溉系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以對作物生長需水信息采集系統(tǒng)的研究具有重要意義。
　　 本文在充分調(diào)研了國內(nèi)外作物生長需水信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了基于作物葉面面積和

2、作物生長水分狀況無損檢測的作物需水信息采集系統(tǒng)的原理，并重點論述了電容式作物生長水分測量傳感器的設(shè)計和作物生長需水信息采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。
　　 在硬件設(shè)計方面，本文根據(jù)系統(tǒng)的精度、實時性和成本要求，選擇了合適的主控芯片SPCE061A單片機，并以模塊化的設(shè)計思路將系統(tǒng)硬件分成幾個模塊進行分別的設(shè)計，各個模塊調(diào)試成功后再合成一個完整的系統(tǒng)；從而保證了硬件的質(zhì)量和便于維修調(diào)試。在軟件設(shè)計方面，按照系統(tǒng)預(yù)定完成的功能，根據(jù)

3、硬件電路的設(shè)計，以模塊化的設(shè)計方法完成單片機的初始化，模擬信號采樣，信號處理，實時顯示驅(qū)動、無線發(fā)射接收，以及PC機端的界面設(shè)計，串口通信設(shè)計等。
　　 作物生長需水信息采集系統(tǒng)分為作物生長水分狀況的采集和作物葉面面積的圖像采集兩大部分。作物生長水分狀況采集采用自行研制的作物莖桿電容式水分測量傳感器，采集端將水分傳感器采集的水分?jǐn)?shù)值經(jīng)調(diào)理電路送到子站單片機，子站單片機對采集過來的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，由子站單片機配置PTR8000將

4、數(shù)據(jù)發(fā)送到主站，主站單片機將其接收、解碼后送入PC機，存入數(shù)據(jù)庫。圖像采集部分利用CCD圖像傳感器和圖像采集卡采集作物葉面圖像。對所拍的圖像進行處理，計算出葉面所占的像素值，像素值即反映了葉面積變化情況，根據(jù)作物生長的水分狀況和葉面面積兩個指標(biāo)綜合診斷作物需水情況。
　　 作物生長需水信息采集系統(tǒng)的PC終端利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程工具LabVIEW來實現(xiàn)，完成采集終端的軟件編程。以SPCE061A單片機進行前端數(shù)據(jù)采集，利用Lab