技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種灌溉預(yù)警裝置，特別涉及一種基于蒸發(fā)量的灌溉預(yù)警裝置及其操作方法。

背景技術(shù)：

灌溉預(yù)警是實(shí)現(xiàn)作物適時(shí)、適量灌溉的重要途徑之一。目前的灌溉預(yù)警裝置多是以土壤含水量或土壤水勢(shì)作為灌溉預(yù)警指標(biāo)，就是通過土壤水分傳感器監(jiān)測(cè)作物根系層內(nèi)的土壤水分狀況，判斷是否達(dá)到預(yù)先設(shè)置的土壤水分控制下限值來進(jìn)行灌溉預(yù)警。由于土壤水分傳感器監(jiān)測(cè)的土壤水分只能反映一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息，實(shí)際中農(nóng)田土壤水分往往存在著較大空間變異性，一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤水分測(cè)定結(jié)果不足以代表整個(gè)農(nóng)田的土壤墑情，因此，監(jiān)測(cè)一塊農(nóng)田的土壤水分狀況一般需要埋設(shè)大量的水分傳感器探頭，成本很高，不易為農(nóng)戶所接受。另一方面，土壤水分傳感器探頭容易受到溫度、鹽分積累等多種因素的干擾，測(cè)量精度和可靠性較差，而且標(biāo)定、安裝、維護(hù)也比較困難，因而其應(yīng)用受到很大限制。針對(duì)上述問題，提出一種操作簡(jiǎn)便、面向農(nóng)戶的灌溉預(yù)警技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在較大尺度上指導(dǎo)作物灌溉，對(duì)于加速我國(guó)灌溉管理的科學(xué)化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)有限水資源的高效利用具有非常重要的意義。上世紀(jì)80年代以來，美國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家開始使用A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿來確定灌溉時(shí)間和灌水量，近年來，我國(guó)在利用20cm標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿指導(dǎo)微灌條件下溫室作物灌溉方面進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫室番茄按灌水量與蒸發(fā)量1∶1進(jìn)行灌溉可獲得較高的產(chǎn)量。但從實(shí)際應(yīng)用情況來看，這些已有的裝置都存在著一定的問題。在蒸發(fā)量監(jiān)測(cè)方面，由于蒸發(fā)量受蒸發(fā)皿內(nèi)水位影響較大，在使用時(shí)為了保持蒸發(fā)皿內(nèi)穩(wěn)定的水位，需要頻繁加水，操作過程比較繁瑣，而且蒸發(fā)量主要靠肉眼觀測(cè)記錄，誤差較大；灌溉預(yù)警方面，已有的裝置在大田條件下使用時(shí)對(duì)降雨這一因素考慮不夠，而且沒有自動(dòng)預(yù)警功能，需要用戶通過手工計(jì)算才能確定灌水時(shí)間和灌水量。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種通過自動(dòng)測(cè)量蒸發(fā)量和降雨量來進(jìn)行自動(dòng)灌溉預(yù)警，指導(dǎo)用戶適時(shí)灌溉的基于蒸發(fā)量的灌溉預(yù)警裝置及其操作方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種基于蒸發(fā)量的灌溉預(yù)警裝置，包括蒸發(fā)量測(cè)量裝置、雨量計(jì)、控制器和報(bào)警裝置，蒸發(fā)量測(cè)量裝置、雨量計(jì)、報(bào)警裝置分別與控制器相連，控制器用于接收蒸發(fā)量測(cè)量裝置的蒸發(fā)信號(hào)和雨量計(jì)的降雨信號(hào)，控制報(bào)警裝置工作。

蒸發(fā)量測(cè)量裝置包括蒸發(fā)皿、通過連通管與蒸發(fā)皿連通的補(bǔ)水器，在補(bǔ)水器上安裝有壓差傳感器，壓差傳感器通過配線與控制器相連接；在蒸發(fā)皿頂部設(shè)有網(wǎng)罩，側(cè)壁設(shè)有溢流口，溢流口下沿距蒸發(fā)皿頂部邊緣距離2cm～5cm；在補(bǔ)水器上安裝有一進(jìn)氣管，進(jìn)氣管兩端開口，其下端開口處與溢流口下沿等高，其上端開口處與大氣相通；補(bǔ)水器頂部有一注水口，注水口帶有一密封塞；在連通管上安裝有一閥門。

控制器包括單片機(jī)、2個(gè)傳感器接口、鍵盤、時(shí)鐘系統(tǒng)、電源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、報(bào)警模塊、液晶顯示；其中單片機(jī)采用MSP430F149單片機(jī)，傳感器接口采用A/D14位轉(zhuǎn)換接口，鍵盤為防塵防水觸摸式2行×4列鍵盤，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用2KBFLASH存儲(chǔ)器，液晶顯示采用TS136型液晶顯示模塊。

一種基于蒸發(fā)量的灌溉預(yù)警裝置的操作方法為在完成注水工作后，用戶首先通過控制器上的鍵盤按鍵進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，輸入允許蒸發(fā)量值，并保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，同時(shí)輸入系統(tǒng)時(shí)間和日期、測(cè)量間隔參數(shù)；設(shè)置完成后控制器每天定時(shí)通過一個(gè)傳感器接口從雨量計(jì)探測(cè)是否有降雨發(fā)生，如有降雨，則根據(jù)從雨量計(jì)讀取的降雨量對(duì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中保存的允許蒸發(fā)量進(jìn)行修正，并用此修正后的值對(duì)原來的允許蒸發(fā)量進(jìn)行替換；然后控制器通過另一個(gè)傳感器接口從壓差傳感器讀取一個(gè)累積蒸發(fā)量值，并將該測(cè)得的累積蒸發(fā)量值與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中保存的允許蒸發(fā)量值進(jìn)行比較，如果測(cè)得的累積蒸發(fā)量小于允許蒸發(fā)量，則重復(fù)上述過程，直到測(cè)得的累積蒸發(fā)量大于或等于允許蒸發(fā)量時(shí)，控制器通過報(bào)警模塊輸出預(yù)警信號(hào)給報(bào)警裝置，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，提醒用戶進(jìn)行灌溉。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1、由于蒸發(fā)量主要受氣象因素綜合影響，基于蒸發(fā)量的灌溉預(yù)警裝置無論是在小尺度田塊還是較大區(qū)域農(nóng)田均可使用，既適合農(nóng)戶，也適合基層水管機(jī)構(gòu)指導(dǎo)區(qū)域農(nóng)田灌溉管理。

2、蒸發(fā)量測(cè)量裝置采用自動(dòng)補(bǔ)水設(shè)計(jì)，使用過程中不需要人工加水，省時(shí)省力，操作簡(jiǎn)便；累積蒸發(fā)量通過傳感器自動(dòng)記錄，測(cè)量精度高。

3、本發(fā)明能根據(jù)降雨情況隨時(shí)調(diào)整灌溉預(yù)警指標(biāo)，是一種動(dòng)態(tài)的灌溉預(yù)警，因而比較符合實(shí)際，實(shí)用價(jià)值較高。