作物需水信息远程实时采集系统研究

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作者：徐志青来源：本站原创发表时间:2012-11-20 浏览次数：字号：大中小

节水中心2012届硕士研究生徐志青，在导师韩文霆副研究员的指导下，经过三年努力完成作物需水信息远程实时采集系统研究。

研究方向：农业电气化与自动化

摘要

随着水资源匮乏加剧及其他用水对农业用水的挤占，客观要求旱区农业用水从粗放的灌溉模式向先进技术装备的集约型精量灌溉模式转变，以使有限的水资源满足更多农田灌溉之需。作物需水诊断与灌溉决策是实现精量灌溉与智能化农业用水管理的前提，而对作物需水状况的准确、快速、可靠的评价，是以实时监测和诊断与作物需水状况密切相关的作物需水信息为基础的，所以对作物需水信息采集系统的研究对提高作物需水诊断与灌溉决策的信息化具有重要的意义。本文根据目前国内作物需水信息采集系统存在的问题，对作物需水信息远程实时采集系统进行了研究，主要研究内容有：（1）根据在国际上应用比较广泛的作物需水量计算方法FAO Penman-Monteith公式及影响作物需水量的土壤因素建立了作物需水信息采集系统指标体系，并依据所建立的采集指标体系对系统中测量各作物需水信息的传感器进行筛选。（2）设计了系统的总体方案，整个作物需水信息远程实时采集系统主要包括采集作物需水信息的传感器、单片机、多路开关、采样/保持器、A/D（模/数）转换器、数据存储器、键盘、实时时钟、液晶显示、电源、GPRS模块等。系统采用TI（德州仪器）公司的MSP430F149单片机作为系统的核心控制器件，其内部集成了多路开关、采样/保持器和A/D转换器。（3）该作物需水信息采集系统硬件采用模块化、开放性设计，由软件来配置和控制。作物需水信息远程实时采集系统下位机硬件包括传感器模块、处理器模块、实时时钟模块、液晶显示模块、键盘模块、数据存储模块、电源模块、GPRS模块。系统下位机软件采用IAR集成开发环境进行开发与调试，实现了作物需水信息的采集、模/数转换、数字滤波、存储、显示及发送。（4）上位机应用软件采用具有功能强大、使用方便的MFC（Microsoft Foundation Classes）开发，操作简单，界面美观友好。上位机可以显示接收采集的数据及采集时间，且将接收的数据内容以文本格式文件保存到指定的文件夹中。（5）系统采用超低功耗MCU，运用低功耗理论设计，可以在电池供电的情况下长期采集和记录数据；利用时钟芯片，实现在无人监管的情况下定时采集，并且定时采集的时间可以根据采集的需要进行调整，采集的数据通过无线方式实时传输到计算机。经过试验测试，测试结果表明系统稳定性较高，能很好的完成作物需水信息的采集、显示、传输和保存，可以应用于灌溉决策系统中作物需水信息的实时监测。