脉冲式蒸发器水面蒸发量手机在线检测装置研制

为提高水面蒸发量的智能检测水平,研制了一种可以通过手机进行水面蒸发量在线检测的装置。该装置主要由整体结构稳定装置、传感器位置固定装置、调节装置、检测和脉冲控制模块、电源模块及上位机控制计算显示存储软件、物联网服务器、数据传输模块组成。采用水位检测传感器探头接触水面后,通过传感器探头的电平状态变化,对单片机所发出的脉冲进行计数,推算水面蒸发量,进行灌溉区间的动态计算,实现了水面蒸发量的在线检测。结果表明:1)装置运行可靠:水位传感器回到初始位置的成功率和单片机开发板接收到检测指令的成功率均为100%;2)装置运行稳定,检测精度较高:试验测定的脉冲数的最大极差为3,与人工测量值相比,该装置测定值最大相对误差为2.04%;3)单片机所发出的脉冲数和水位高度呈现线性关系,决定系数R2达到1;4)田间试验结果表明,该装置适应性较好,性能良好,最小相对误差为0.85%,最大相对误差为2.68%。可见,该装置运行稳定可靠,测量精度较高,不仅通过手机实时查看数据,而且通过手机远程控制检测过程,提高了水面蒸发量在线检测的智能化水平,研究可为智能化节水灌溉的灌溉定额提供依据。

自动挡雨预警推送蒸发器手机在线控制装置研制

为消除蒸发器水面蒸发量检测过程中因天然降雨对检测结果的不利影响。在脉冲式蒸发器水面蒸发量手机在线检测装置基础上增加了自动挡雨装置和天气预警及其挡雨装置是否正常运转的推送功能。该装置通过个推软件工具开发包实现了预警推送功能,并采用雨水传感器感应板输出的电信号变化感知是否出现降雨情况,实现了挡雨盖遮挡和移除的智能控制。结果表明:1)装置运行可靠,60次试验中,挡雨盖完全遮挡和回到初始位置、挡雨和移除挡雨盖成功后,收到反馈消息的成功率均为98.3%;2)装置运行稳定,支撑杆转动的理论角度与实测角度的绝对误差范围为1.6°~3.5°,最大相对误差为4.1%,最小相对误差为1.9%。田间试验结果表明,该装置适应性较强,性能良好,支撑杆转动的理论角度与实测角度的最大绝对误差为3.4°。可见,该装置不仅通过降雨感知进行挡雨,而且可以通过手机在线控制,查看降雨天气预警、挡雨盖完全遮挡蒸发器和回到初始位置是否成功的推送消息,提高了蒸发器挡雨操作的智能化水平,解决了蒸发器蒸发量检测过程中因降雨造成检测失败的突出问题。该研究为智能挡雨和消息推送技术在农业智能设备研发中的应用提供了新思路。

水氮耦合下小桐子的生长特性及其根区土壤的水氮迁移

采用3个滴灌灌水水平(10、20、30 mm,分别记为W1、W2、W3)和3个施氮水平(尿素)(0、90、180 g/株,分别记为N0、N1、N2)的耦合方式对1年生小桐子进行灌溉和施肥处理,研究小桐子的生理生长特性,并探索小桐子根区土壤的水氮迁移规律。结果表明:水氮耦合对小桐子的株高、茎粗和生物量具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的影响,且二者间存在着一定的互作效应;在W1低水处理下,施加适量的氮肥可促进小桐子的生长和干物质积累;当灌水水平相同时,N1处理的小桐子的茎粗、株高和所测生物量指标值均较大;当施氮水平相同时,W2处理的小桐子的茎粗、株高和所测生物量指标值均较大;纵向上,2016年6、9月根系所在中层(>20~40 cm)土壤含水率均值最高,深层(>40~60 cm)的其次,浅层(0~20 cm)的最小,2017年6、9月各土层深度水分分布比较均匀,在施氮处理(N1、N2)下,2016年6月深层土壤的硝态氮质量分数随着灌水水平的增加而提高,W3处理对比W1和W2处理更容易导致硝态氮的淋失;横向上,距树干10 cm测量点的硝态氮质量分数始终低于距树干30 cm测量点的,2016年6、9月水分的横向分布保持与硝态氮的分布规律一致,处理1年后由于小桐子须根生长,受导流作用影响,使得2017年6、9月水分在中层土壤中横向分布发生改变。在本研究条件下,施尿素90 g和滴灌20 mm灌水水平的处理为有利于小桐子生长的最优水氮耦合处理。