1需求分析

農(nóng)作物產(chǎn)量的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是政府決策部門(mén)十分關(guān)注的問(wèn)題。20世紀(jì)80年代,遙感估產(chǎn)模型原理主要是利用遙感獲取的植被指數(shù)信息,建立不同空間尺度的單產(chǎn)或總產(chǎn)與植被指數(shù)之間簡(jiǎn)單線性相關(guān)的遙感估產(chǎn)模型,但大多數(shù)沒(méi)有考慮作物后期氣象條件對(duì)作物產(chǎn)量的影響,致使預(yù)測(cè)結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)際產(chǎn)生較大誤差。為了建立可供農(nóng)業(yè)氣象產(chǎn)量預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)使用的作物產(chǎn)量估算模型,必須綜合考慮作物關(guān)鍵生長(zhǎng)期的氣象因子(溫度和濕度)[1]。農(nóng)田監(jiān)測(cè)儀可以實(shí)時(shí)獲得作物生長(zhǎng)關(guān)鍵期的氣象參數(shù),為作物產(chǎn)量估算模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并可為農(nóng)作物的生產(chǎn)管理提供依據(jù)。

2監(jiān)測(cè)儀的工作原理

農(nóng)田監(jiān)測(cè)儀主要由固定錐1、框架2、縱向移動(dòng)系統(tǒng)3、安裝板4、測(cè)頭5和橫向移動(dòng)系統(tǒng)6等部分組成,如圖1所示。監(jiān)測(cè)儀的測(cè)試對(duì)象主要是兩方面:農(nóng)田的溫度與濕度。農(nóng)田監(jiān)測(cè)儀測(cè)頭的橫向測(cè)量范圍為800-1000mm,縱向測(cè)量范圍為1500-1800 mm,橫向移動(dòng)速度和縱向移動(dòng)速度都不大于2米/分鐘。工作原理如下:

測(cè)試儀通過(guò)固定錐可以插到農(nóng)田土壤中,支撐整體結(jié)構(gòu)。縱向移動(dòng)系統(tǒng)和橫向移動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)前后兩塊安裝板聯(lián)接成為一個(gè)整體,測(cè)頭安裝在橫向移動(dòng)系統(tǒng)的一側(cè)。當(dāng)需要測(cè)量某一高度的氣象因素時(shí),通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān),向控制系統(tǒng)輸入一條指令,則縱向移動(dòng)系統(tǒng)中的步進(jìn)電機(jī)獲得一定的脈沖數(shù),驅(qū)動(dòng)兩個(gè)齒輪沿框架導(dǎo)軌進(jìn)行運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)橫向移動(dòng)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)一起上下移動(dòng),可實(shí)現(xiàn)測(cè)量某一高度的氣候參數(shù)。當(dāng)需要測(cè)量某一高度不同位置的的氣象因素時(shí),通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān),向控制系統(tǒng)輸入一條指令,則橫向移動(dòng)系統(tǒng)中的步進(jìn)電機(jī)獲得一定的脈沖數(shù),驅(qū)動(dòng)與電機(jī)相聯(lián)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),推動(dòng)測(cè)頭支撐桿進(jìn)行左右移動(dòng),達(dá)到預(yù)期的測(cè)量目的。

3采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采集系統(tǒng)的采集對(duì)象是影響作物生長(zhǎng)的氣象因子:溫度和濕度,其工作原理見(jiàn)下圖2所示,采用8031單片機(jī)為主控制器,溫度測(cè)量元件采用薄膜鉑電阻溫度傳感器,采集范圍為0°到100°,輸入通道數(shù)和溫度測(cè)量范圍可由模塊進(jìn)行適量調(diào)整。濕度傳感器采用Philips公司生產(chǎn)的電容式濕度傳感器。該傳感器采用了具有迅速吸濕和脫濕的高分子聚合物薄膜材料作為電容器的介質(zhì),該濕敏電容的容量大小隨著周?chē)諝獾南鄬?duì)濕度的增大而增大,當(dāng)相對(duì)濕度從8%變化到90%時(shí),濕敏電容的容量從112pF變化到144pF[2] [3]。

溫度采集信號(hào)經(jīng)變送器、TS001模塊整流、放大和A/D轉(zhuǎn)換后,以BCD碼傳給處理器CPU,進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、查詢和顯示,實(shí)現(xiàn)作物周?chē)鷾囟刃畔⒉杉穸葌鞲衅鞯妮敵鲂盘?hào)經(jīng)過(guò)整流器處理后,變換為0-5V的模擬信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)作物周?chē)鷿穸刃畔⒉杉?。濕度傳感器的?shù)目可根據(jù)段子向尺寸合理選擇,以確保濕度監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

4結(jié)論

農(nóng)田監(jiān)測(cè)儀的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、連續(xù)監(jiān)測(cè)記錄農(nóng)田作物在生長(zhǎng)過(guò)程中,周?chē)h(huán)境的溫度和濕度,為農(nóng)作物的生長(zhǎng)管理和產(chǎn)量預(yù)測(cè),提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),同時(shí),大大降低了農(nóng)業(yè)科研人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,受到了用戶的廣泛歡迎。

摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)