作物水分胁迫自动试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及作物生长需水试验研究领域，特别是一种通过自动测量和控制试验桶内土壤水分含量的作物水分胁迫自动试验装置。一种作物水分胁迫试验装置，包括测桶装置、供水系统和测量控制系统三部分。测桶装置包括用于试验的测桶、及地下微孔渗灌管。供水系统由水箱、进水管路、回水管路和流量调节阀组成，测量控制系统由在线式土壤水分传感器，土壤水分变送器，无刷直流一体化水泵，控制无刷直流水泵的可编程控制器，嵌入式工控机以及上位机。所述的土壤水分变送器、可编程控制器与嵌入式工控机连接，然后将测控信息传输至上位机，上位机显示并打印当前测控数据。所述的嵌入式工控机包括用于比较水分传感器测量值与预设值，并选择性地向可编程控制器发出指令，所述的可编程控制器连接无刷直流一体化水泵，所述的无刷直流一体化水泵连接地下微孔渗灌管。本实用新型专利技术提供一种智能控制测桶内土壤含水率恒定的作物水分胁迫自动试验装置。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及作物生长需水试验研究领域，特别是一种通过自动测量和控制试验桶内土壤水分状况的作物水分胁迫自动试验装置。
技术介绍
干旱是我国北方大部分粮食作物产区产量的主要限制因素，作物在整个生命周期 中都可能受到干旱胁迫。作物水分胁迫试验可以探索作物生长发育过程的需水规律，并为 制定作物灌溉制度提供科学依据。在现有的水分胁迫试验水分控制中，通常采用的是称重 法，根据重量变化定时补充水分，使其保持目标含水率。此种方法不仅不能保证对土壤含水 率的控制精度，试验结果的可靠性就很难保障，而且需要的人力成本较高。因此，研制一种 可以自动保持土壤水分恒定的测桶是十分必要的。
技术实现思路
本技术所解决的技术问题是提供一种作物水分胁迫自动试验装置，自动测 量和控制测桶水分状况，并采用嵌入式工控机闭环控制和智能PID控制算法提高其控制精 度。本技术为解决其技术问题所采取的技术方案是 —种作物水分胁迫自动试验装置，包括测桶装置、供水系统和测量控制系统三部 分。测桶装置包括用于试验的测桶、及地埋式微孔渗灌管，测桶由空心圆柱形302型不锈钢 板制成，壁厚为5mm，内径为40cm，高为30cm。供水系统由水箱、进水管路、回水管路和流量 调节阀组成。测量控制系统由在线式FDR-3型土壤水分传感器，土壤水分变送器，U-30-01 型无刷直流水泵，控制无刷直流水泵的可编程控制器，嵌入式工控机以及上位机组成。所述 的土壤水分变送器、可编程控制器与嵌入式工控机连接，然后将测控信息传输至上位机，上 位机显示并打印当前测控数据。所述的嵌入式工控机包括用于比较水分传感器测量值与预 设值，并选择性地向可编程控制器发出指令，所述的可编程控制器连接无刷直流一体化水 泵，所述的无刷直流一体化水泵连接地下微孔渗灌管。 本技术的构思为由无刷直流水泵供水至微孔渗灌管来增加测桶中土壤的水分。采用PID智能控制算法控制，并通过可编程控制器控制无刷直流化水泵的动作。 本技术的优点与积极效果为 1.能够实时在线测量测桶内的土壤含水率。 2.能够自动控制测桶内的土壤含水率，系统反应时间较短。 3.采用RS485通讯，不仅可以实现数据的长距离传输，而且方便以后系统的扩展 升级。附图说明图1是水分胁迫试验测桶前视3 图2是水分胁迫试验测桶俯视图； 图3是作物水分胁迫试验装置的系统图； 图4是控制系统总图。附图标记说明 参照图3， 1测桶；2微孔渗灌管；3 土壤；4水箱；5进水管路；6回水管路；7流量调 节阀；8 土壤水分传感器；9 土壤水分变送器；10无刷直流水泵；11可编程控制器；12嵌入 式工控机；13上位机。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详述。 如图1 3所示，一种作物水分胁迫自动试验装置，包括测桶装置、供水系统和测 量控制系统三部分。测桶装置包括用于试验的测桶1、及地埋式微孔渗灌管2，测桶由空心 圆柱形302型不锈钢板制成，壁厚为5mm，内径为40cm，高为30cm。供水系统由水箱4、进水 管路5、回水管路6和流量调节阀7组成。测量控制系统由在线式FDR-3型土壤水分传感器 8，土壤水分变送器9， U-30-01型无刷直流水泵IO，控制无刷直流水泵的可编程控制器11， 嵌入式工控机12以及上位机13组成。所述的土壤水分变送器9、可编程控制器11与嵌入 式工控机12连接，然后将测控信息传输至上位机13，上位机13显示并打印当前测控数据。 所述的嵌入式工控机12包括用于比较水分传感器测量值与预设值，并选择性地向可编程 控制器11发出指令，所述的可编程控制器11连接无刷直流一体化水泵10，所述的无刷直流 一体化水泵10连接地下微孔渗灌管2。 如图4所示，主动增温室自控系统，由在线式土壤水分传感器8获取当前土壤 水分数据，并以电流信号传输至土壤水分变送器9。 土壤水分变送器9将采集结果通过 RS232/485转换器送往嵌入式工控机12，嵌入式工控机12根据水分设置等信息，通过智能 PID控制算法程序产生控制程序，并向可编程控制器11发出指令，无刷直流水泵IO采取相 应的动作，从而达到控制测桶内土壤含水率恒定的目的。经嵌入式工控机12简单处理后的 测控信息，经过另一路RS232/485转换器送至上位机13。 实例控制测桶内土壤体积含水率为60 % 。 在系统首次运行系统时，将试桶内土壤含水率调整到60%。设置土壤水分传感器 的量程为10 90%，设定数据采集时间间隔为5分钟。嵌入式工控机12每5分钟，采集 一次由土壤水分变送器9通过RS485转换电路传输的数据。嵌入式工控机12判断当前试 桶内土壤含水率是否低于60% (因为土壤水分蒸散发的存在，土壤含水率只会下降)，当低 于60%时，嵌入式工控机12根据土壤水分设置等信息，通过智能PID控制算法程序产生控 制程序，并对可编程控制器11发出指令来控制无刷直流水泵10的动作；当土壤含水率达到 60%时，工控机12向可编程控制器发出指令关闭无刷直流水泵10。同时，嵌入式工控机12 进行简单处理后经过另一路RS232/485转换电路把结果送往上位机13，上位机13将全部测 控参数记录于数据库内。如此循环，从而达到自动控制测桶1内土壤3含水率的目的。权利要求一种作物水分胁迫自动试验装置，其特征在于包括测桶装置、供水系统和测量控制系统三部分，测桶装置包括用于试验的测桶(1)、及地埋式微孔渗灌管(2)，测桶由空心圆柱形302型不锈钢板制成，壁厚为5mm，内径为40cm，高为30cm，供水系统由水箱(4)、进水管路(5)、回水管路(6)和流量调节阀(7)组成，测量控制系统由在线式FDR-3型土壤水分传感器(8)，土壤水分变送器(9)，U-30-01型无刷直流一体化水泵(10)，控制无刷直流水泵的可编程控制器(11)，嵌入式工控机(12)以及上位机(13)组成，所述的土壤水分变送器(9)、可编程控制器(11)与嵌入式工控机(12)连接，然后将测控信息传输至上位机(13)，上位机(13)显示并打印当前测控数据，所述的嵌入式工控机(12)包括用于比较水分传感器测量值与预设值，并选择性地向可编程控制器(11)发出指令，所述的可编程控制器(11)连接无刷直流一体化水泵(10)，所述的无刷直流一体化水泵(10)连接地下微孔渗灌管(2)。2. 根据权利要求1所述的一种作物水分胁迫自动试验装置，其特征在于所述的土壤 水分传感器(8)为频域反射式水分传感器。3. 根据权利要求1所述的一种作物水分胁迫自动试验装置，其特征在于所述的渗灌 管(2)为地埋式微孔渗灌管。专利摘要本技术涉及作物生长需水试验研究领域，特别是一种通过自动测量和控制试验桶内土壤水分含量的作物水分胁迫自动试验装置。一种作物水分胁迫试验装置，包括测桶装置、供水系统和测量控制系统三部分。测桶装置包括用于试验的测桶、及地下微孔渗灌管。供水系统由水箱、进水管路、回水管路和流量调节阀组成，测量控制系统由在线式土壤水分传感器，土壤水分变送器，无刷直流一体化水泵，控制无刷直流水泵的可编程控制器，嵌入式工控机以及上位机。所述的土壤水分变送器、可编程控制器与嵌入式工控机连接，然后将测控信息传输至上位机，上位机显示并打印当前测控数据。所述的嵌入式工控机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作物水分胁迫自动试验装置，其特征在于：包括测桶装置、供水系统和测量控制系统三部分，测桶装置包括用于试验的测桶（１）、及地埋式微孔渗灌管（２），测桶由空心圆柱形３０２型不锈钢板制成，壁厚为５ｍｍ，内径为４０ｃｍ，高为３０ｃｍ，供水系统由水箱（４）、进水管路（５）、回水管路（６）和流量调节阀（７）组成，测量控制系统由在线式ＦＤＲ－３型土壤水分传感器（８），土壤水分变送器（９），Ｕ－３０－０１型无刷直流一体化水泵（１０），控制无刷直流水泵的可编程控制器（１１），嵌入式工控机（１２）以及上位机（１３）组成，所述的土壤水分变送器（９）、可编程控制器（１１）与嵌入式工控机（１２）连接，然后将测控信息传输至上位机（１３），上位机（１３）显示并打印当前测控数据，所述的嵌入式工控机（１２）包括用于比较水分传感器测量值与预设值，并选择性地向可编程控制器（１１）发出指令，所述的可编程控制器（１１）连接无刷直流一体化水泵（１０），所述的无刷直流一体化水泵（１０）连接地下微孔渗灌管（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李春杰，王根绪，胡宏昌，刘光生，任东兴，范晓梅，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：实用新型
国别省市：62[中国|甘肃]