水稻节水研究中生态因子数据采集系统的研究及应用

论文摘要

为了对示范区内水稻节水试验有更加科学的依据,需要有大量的试验测量数据,采用传统人工办法,无法满足对试验田各个试验组合进行数据采集的要求,而购买试验设备,不仅花费很大,而且很难满足试验要求。我们在节水试验方案设计完成后,针对试验要求并考虑未来更加广泛性的应用需要,研制了“农田生态因子高精度远传数据采集系统”。 该系统能实现灌区田间水层深度、墒情、作物长势等生态因子精确自动监测,满足旱作及水稻节水试验中对作物生长、灌溉用水、基本气候参数与作物的内外在关系进行的测量。利用自主开发了专用软件,以“实时信息”为基础,能满足不同作物及气候条件下的精确采集和控制要求。 系统由传感器、数据采集、数据传输和管理软件组成,最大限度可以配置30个单元,构成最多240个传感器的采集网络。选用了测量精度为16位分辨率的模拟采集模块,其中有6个双端输入,2个单端对地输入口。在管理软件中建立了多类传感器的计算公式,能够对绝大多数模拟量输出的传感器自由连接,并且具有RS-485输出功能,数据传输距离可达1000米。该系统配合设计了稻田水位—地表灌溉深度—渗漏三联测量装置、高精度土壤水分传感器（专利）,更能满足实时的全方位立体控制要求。 系统的设计采用自顶向下的结构化设计方法,子功能系统化、模块化,具有代表性,运行稳定可靠,系统操作简便,维护方便,具有可扩展性;还可以设置某个模块中特定通道连接的传感器的测量覆盖（上下限）值,并能够对标定过的传感器输出值进行修正,可使系统能够适应各类地区变化的自然条件,从而扩大应用的适应能力。 该系统在使用过程中,可在非扰动（原位）条件下获得大量（最短可1秒钟采集）的实时动态数据,且测量精度高,有利于提高生态因子观测以及节水灌溉研究观测的水平和数据质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 第二章 远传农田生态因子系统的设计
• 1 研究背景
• 2 材料和方法
• 2.1 系统构建原理
• 2.2 系统工作原理
• 2.3 系统在水稻节水栽培技术中的应用
• 2.4 测量数据结果分析
• 3 本章小结
• 第三章 传感器的设计应用
• 1 概述
• 2 FDR土壤水分传感器
• 2.1 基本原理和标定
• 2.2 田间应用
• 3 本章小节
• 第四章 系统软件设计
• 1 概述
• 1.1 采集系统软件设计的指导思想
• 1.2 系统的设计原则
• 1.3 系统的主要特点
• 2 系统软件的总体结构设计
• 2.1 主菜单
• 2.2 多模块的IP地址分配和传感器的配置
• 2.3 传感器的测量上下限和标定值的修正
• 2.4 数据采集周期和数据库保存的设置
• 2.5 各类报告报表的生成和打印输出
• 3 本章小节
• 第五章 结果与讨论
• 1 主要成果
• 2 研究前景
• 3 需要改进的方面
• 文献综述
• 参考文献
• 致谢
• 附录:在校期间发表的相关论文