作物生長(zhǎng)需水信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)水資源利用效率低，短缺與浪費(fèi)現(xiàn)象并存，是當(dāng)前中國(guó)灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題，因此發(fā)展高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的首要條件。基于作物生長(zhǎng)的需水信息來(lái)指導(dǎo)灌溉受到越來(lái)越多的重視，因?yàn)樽魑锉旧硎鞘欠裥枰喔鹊淖罴阎笜?biāo)。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)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(duì)作物生長(zhǎng)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(guó)內(nèi)外作物生長(zhǎng)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(zhǎng)水分狀況無(wú)損檢測(cè)的作物需水信息采集系統(tǒng)的原理，并重點(diǎn)論述了電容式作物生長(zhǎng)水分測(cè)量傳感器的設(shè)計(jì)和作物生長(zhǎng)需水信息采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。
　　 在硬件設(shè)計(jì)方面，本文根據(jù)系統(tǒng)的精度、實(shí)時(shí)性和成本要求，選擇了合適的主控芯片SPCE061A單片機(jī)，并以模塊化的設(shè)計(jì)思路將系統(tǒng)硬件分成幾個(gè)模塊進(jìn)行分別的設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊調(diào)試成功后再合成一個(gè)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(jì)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(jì)，以模塊化的設(shè)計(jì)方法完成單片機(jī)的初始化，模擬信號(hào)采樣，信號(hào)處理，實(shí)時(shí)顯示驅(qū)動(dòng)、無(wú)線發(fā)射接收，以及PC機(jī)端的界面設(shè)計(jì)，串口通信設(shè)計(jì)等。
　　 作物生長(zhǎng)需水信息采集系統(tǒng)分為作物生長(zhǎng)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(zhǎng)水分狀況采集采用自行研制的作物莖桿電容式水分測(cè)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(jī)，子站單片機(jī)對(duì)采集過(guò)來(lái)的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，由子站單片機(jī)配置PTR8000將

4、數(shù)據(jù)發(fā)送到主站，主站單片機(jī)將其接收、解碼后送入PC機(jī)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)。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(duì)所拍的圖像進(jìn)行處理，計(jì)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(zhǎng)的水分狀況和葉面面積兩個(gè)指標(biāo)綜合診斷作物需水情況。
　　 作物生長(zhǎng)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(lái)實(shí)現(xiàn)，完成采集終端的軟件編程。以SPCE061A單片機(jī)進(jìn)行前端數(shù)據(jù)采集，利用Lab