CN108088694A - 规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置及诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置及诊断方法，监测装置包括：监测装置主体、远程服务器和用户终端；监测装置主体布置在滴灌系统田间，用于监测该小区的进口流量和压力，该监测装置主体采用感知‑传输‑应用的物联架构，可将监测数据远程传输至位于远程服务器，通过远程服务器中运行的程序对监测结果进行展示分析。大幅提高了系统的管理水平，解决了规模化农田滴灌系统缺少滴灌性能原位监测装置的问题。本发明具备对水温的监测功能，可通过温度校正算法将测试得到的流量校正至20℃的标准流量，消除水温对系统性能带来的影响，从而更加准确、科学地对规模化农田滴灌系统性能进行诊断和评估。

Description

规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置及诊断方法

技术领域

本发明涉及农业高效节水灌溉技术领域，特别是一种规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置与诊断方法。

背景技术

发展滴灌是实现农业节水、高产、高效的重要途径，对于保障农产品安全供给、带动农民脱贫致富、推动农业现代化意义重大。随着国家土地流转政策颁布以及农村人口素质的不断提高，滴灌技术已呈现出规模化、集约化的发展趋势，我国在以一个区域优势作物为对象，进行大规模区域化滴灌技术推广上取得了一系列显著的成绩。例如新疆推广棉花等膜下滴灌技术以及东北四省(区)推广玉米膜下滴灌技术，发展面积达到数千万亩。然而，规模化农田滴灌系统作为一个复杂而庞大的整体，出现故障不易排查，巡视检查又耗时耗工，一旦出现灌水器堵塞、滴灌带破裂等情况，需经长时间灌溉，并待作物或农田地表有所反映才能察觉。而此时滴灌系统的性能已出现较为明显的下降，这不仅会导致作物产量和品质的降低，更会影响滴灌系统运行效果和安全性，导致滴灌系统报废。因此，我们需要实时地监测规模化农田滴灌系统的性能，这是保障系统安全高效运行的基础。

要正确的对规模化农田滴灌系统性能进行评估，离不开系统压力和流量监测。滴灌系统工作状况的优劣可以依据系统压力变化进行判断，而系统堵塞程度则依据灌水器出流流量的动态变化过程进行表征。目前，已见的滴灌系统性能监测装置多用于室内测试，而公布号为CN105181304A的专利则公开了一种可收纳的多功能滴灌带综合测试装置，该发明可以在田间进行滴灌带测试，但该装置主要用于室外滴灌带参数测试，不能直接用于实际滴灌工程监测，无法实时反映整个规模化滴灌系统的性能情况；同时，水温作为影响滴灌系统的测试产生明显的的因素，不同温度条件下的系统性能表现不同，如专利申请号为03208689.X的专利提出了一种微灌灌水器抗堵塞和水力性能综合测试装置，该发明设有恒热水温控制装置，能使水温控制在设定范围内，从而对滴灌系统性能进行恒温测试，但由于规模化农田滴灌系统通常不具备控温设备，控温设备成本高且经过田间长距离输水后管道中水温难以控制，较难运用于规模化田间滴灌系统的原位测试及诊断。目前，针对规模化农田滴灌的原位性能测试并带有温度校正补偿的诊断装置或方法尚未见报道。

基于此，本发明提出了一种规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置及诊断方法，通过位于滴灌灌溉小区入口装置监测小区流量和压力变化情况，可将检测到的小区流量和压力变化情况通过无线传输的方式进行数据传输，一方面，利用压力变化数据分析整个小区系统的工作情况，排查系统常见爆管、过滤器堵塞等故障；另一方面，利用温度校正方法将监测到的流量转化为基于20℃时的标准测试流量，并将校准后的流量与系统未堵塞时的标准流量进行比较，对滴灌系统的堵塞程度进行诊断。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一整套适用于规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置及诊断方法，可以有效解决以下几方面的问题：

(1)解决了规模化农田滴灌系统难以进行田间原位性能监测的问题：本发明通过在滴灌小区入口处安装无线监测装置，可对滴灌小区进口工作压力及系统流量变化进行原位监测，确保了对规模化农田滴灌系统的性能状况的实时监测。

(2)解决了水温对原位监测和诊断产生较大影响的问题：监测装置具备对水温监测的功能，在进行流量测试后，可根据温度校正算法将测试得到的流量转换为20℃时的标准流量，消除水温对评估和诊断系统性能带来的影响，并与滴灌产品初始标准流量进行比对，从而更加精确、科学地对滴灌系统性能进行诊断和评估。

(3)解决了规模化滴灌系统面积广、管理效率低的问题：监测装置采用物联网架构无线传输技术，可长时间布置于田间，可远程查看分析监测参数与分析结果，并及时给出诊断建议，能够有效的对农田滴灌系统进行管理和监控，保障了规模化农田滴灌系统的安全运行。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，包括：监测装置主体、远程服务器和用户终端；监测装置主体与远程服务器连接，远程服务器与用户终端连接；

所述监测装置主体包括防护外壳7、主机1、前置温度传感器2、前置压力传感器3、后置温度传感器8、后置压力传感器9、流量传感器4和压力调节模块5；所述主机1通过电缆分别与前置温度传感器2、前置压力传感器3、后置温度传感器8、后置压力传感器9、流量传感器4和和压力调节模块5连接，所述前置温度传感器2和前置压力传感器3与压力调节模块5连接，压力调节模块5与流量传感器4连接，流量传感器4与后置温度传感器8和后置压力传感器9连接，所述防护外壳7置于监测装置主体的外部，监测装置主体安装在滴灌系统小区的入口支管6上；

所述主机1内含有处理器模块、无线传输模块以及供电模块；

所述远程服务器为所述监测装置主体的控制中心，用于运行与监测诊断相关的程序，处理分析并储存采集到的数据，进行监测装置主体的配置，提出滴灌系统管理建议；

所述用户终端用于滴灌系统管理人员与远程服务器进行交互以下发监测命令、查看相关数据、进行数据统计、设置监测模块参数以及获取管理建议；

所述防护外壳7用于整合监测装置主体的各部件，防止内部精密的监测设备受到外界条件干扰和损坏；

所述前置温度传感器2用于监测滴灌系统小区入口支管6内的水温；

所述前置压力传感器3用于监测滴灌系统小区入口处的工作水压；

所述压力调节模块5用于调节测试压力，将测试压力调节至所测试小区的设计工作压力；

所述流量传感器4用于监测滴灌系统小区入口处的流量；

所述后置温度传感器8用于监测经过所述监测装置主体的水温，为温度校正提供参数；

所述后置压力传感器9用于监测滴灌系统小区水压是否达到滴灌系统小区的设计工作压力；

所述处理器模块用于数据采集、控制、驱动各模块工作；

所述无线传输模块用于通过无线通讯的方式将数据发送至远程服务器并接受由远程服务器发送来的命令；

所述供电模块用于为所述监测装置主体提供电源。

在上述方案的基础上，所述监测装置主体的配置包括设置设计流量、设计工作压力等。

在上述方案的基础上，所述前置温度传感器2和后置温度传感器8优选采用接触式原理温度传感器。

在上述方案的基础上，所述流量传感器4可采用电磁流量计、涡轮流量计或超声波流量计等不同原理的流量传感器。

在上述方案的基础上，所述压力调节模块5优选可采用可调节开度的电动阀或滴灌压力调节器，也可为控制滴灌系统首部水泵变频器的模块。

在上述方案的基础上，所述处理器模块采用单片机。

在上述方案的基础上，所述供电模块优选采用蓄电池与太阳能电池组合的供电方式。

在上述方案的基础上，所述通讯方式可以为GPRS、4G、WiFi、无线自组网等方式。

应用上述规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置对滴灌系统性能的诊断方法，包括以下步骤：

(1)滴灌系统管理人员通过用户终端向远程服务器发送监测指令，远程服务器将接收到的监测指令发送给监测装置主体，监测装置主体接收到监测指令后，处理器模块驱动各传感器通电并开始监测流程；

(2)压力监测和诊断

①压力传感器首先工作，前置压力传感器3监测该小区滴灌系统是否开启，若测试到管道压力为0，则通过用户终端提示滴灌系统管理人员当前小区处于关闭状态，若监测到管道压力不为0时，说明该小区滴灌系统已开始运行，进入下一步监测诊断；

②后置压力传感器9监测滴灌系统小区水压并与滴灌系统小区的设计工作压力进行比较，若高于该设计工作压力，压力调节模块5调节水压至设计工作压力；

③当后置压力传感器9监测到的水压低于滴灌系统小区的设计工作压力时，远程服务器对流量传感器4采集的流量数据与设计流量进行分析比较，判断当前流量是否高于设计流量，若流量相比设计流量上升，则通过用户终端提醒滴灌系统管理人员检查该滴灌系统小区是否发生爆管、连接处漏水等故障现象，若流量相比设计流量没有明显上升，则向滴灌系统首部的水泵或水泵控制器发送命令，提升滴灌系统工作水压，同时提示滴灌系统管理人员检查首部过滤器、水泵等工作状况，检查是否发生过滤器堵塞等故障；

(3)流量监测和诊断

通过压力调节模块5将压力调节至设计工作压力，对系统压力诊断结束后，进入流量监测和诊断阶段，采集流量与水温参数，其中水温数据为前置温度传感器2和后置温度传感器8采集到的水温的平均值，监测装置主体将采集到的流量和温度参数上传至远程服务器，由远程服务器内的程序进行温度-流量校正，校正完成后通过用户终端进行参数的实时展示和统计，并分析流量的变化情况和滴灌系统工作状态，对滴灌系统的综合性能进行诊断。

在上述方案的基础上，步骤3)中所述温度-流量校正通过温度-流量校正模型，消除水温对流量的影响，

所述温度-流量校正模型的基本公式如下式所示：

式中：q_Tj为根据每次测量水温进行校正后的流量，单位为m³/s；q₂₀为滴灌系统在20℃时的实测流量，单位为m³/s；x为在水温为20℃时滴灌系统的流态指数，由实测或厂家提供；T_i为测试时滴灌系统的水温。

本发明的优点

(1)本发明综合考虑了规模化滴灌系统田间原位监测的必要性和适时诊断采取相应管理措施的科学性，具有巨大的应用前景，着眼于规模化、集约化、区域化滴灌系统，提出了一种基于物联网技术的无线监测方法和诊断方法。

(2)本发明提出的在滴灌小区入口安装的无线监测装置，可以较为直观和便捷的监测滴灌系统的运行，大幅提高了系统的管理水平，解决了规模化农田滴灌系统缺少滴灌性能原位监测装置的问题。

(3)本发明具备对水温的监测功能，可通过温度校正算法将测试得到的流量校正至20℃的标准流量，消除水温对系统性能带来的影响，从而更加准确、科学地对规模化农田滴灌系统性能进行诊断和评估。

(4)本发明提出了与(2)相对应的滴灌系统性能诊断方法，采用无线传输技术，可长时间布置于田间，可远程查看分析监测参数与分析结果，并提出相应的管理建议，对于规模化农田滴灌系统的应用提供了一种切实可行的田间原位监测装置和管理模式。

附图说明

本发明有如下附图：

图1本发明的结构图。

图2本发明的工作流程图。

1主机，2前置温度传感器，3前置压力传感器，4流量传感器，5压力调节模块，6小区入口支管，7防护外壳，8后置温度传感器，9后置压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图1和2对本发明作进一步详细说明。

1)总体思路

本发明由监测装置与诊断方法两部分组成。监测装置包括：监测装置主体、远程服务器和用户终端；监测装置主体是一种布置在滴灌系统田间的装置，其安装位置为滴灌系统轮灌小区的入口处，优选的安装在滴灌系统最不利轮灌小区入口处，用于监测该小区的进口流量和压力，该监测装置主体配备有流量传感器4、温度传感器、压力传感器、处理器模块、无线传输模块、压力调节模块5以及供电模块，采用感知-传输-应用的物联架构，可将监测数据远程传输至位于远程服务器，通过远程服务器中运行的程序对监测结果进行展示分析。其中，程序的主要功能是对滴灌系统的性能进行诊断，本发明的诊断方法基本思路分为两点：①通过前置压力传感器3和后置压力传感器9，监测轮灌小区入口前后两段的压力变化，用以评估滴灌小区的压力工作性能和运行状况；②通过对采集到的流量数据进行温度校正，校正到标准测试温度(20℃)时的流量，然后将所得流量与该小区的初始设计流量进行比对，得出流量下降程度，并根据下降程度对系统性能进行诊断。综合以上监测数据和诊断结果，提示滴灌系统管理人员采取相应措施。

2)监测装置主体及工作流程

本装置主体主要由防护外壳7、流量传感器4、温度传感器、压力传感器、处理器模块、无线传输模块、压力调节模块5以及供电模块组成。装置主体安装在滴灌系统小区的入口管道上，优选地安装在滴灌系统最不利轮灌小区入口管道上。同时需要由滴灌系统管理人员将该小区的设计流量、设计工作压力参数输入到远程服务器的程序中。各组成模块功能如下：

(1)防护外壳7：用于整合监测装置主体的各部件，防止内部精密的监测设备受到外界条件干扰和损坏；

(2)流量传感器4：监测滴灌系统小区入口处的流量，可采用电磁流量计、涡轮流量计或超声波流量计等不同原理的流量传感器；

(3)温度传感器：温度传感器负责监测经过监测装置主体的水温，为温度校正提供参数，优选采用接触式原理传感器，温度传感器在压力调节模块5前后各安装1个，分别为前置温度传感器2和后置温度传感器8；

(4)压力传感器：压力传感器在压力调节模块5前后各安装1个，分别为前置压力传感器3和后置压力传感器9，前置压力传感器3用于监测小区入口处滴灌系统工作水压，后置压力传感器9主要用于检测灌溉小区水压是否达到滴灌系统小区的设计工作压力；

(5)处理器模块：用于数据采集、控制、驱动装置各模块工作，优选采用单片机；

(6)无线传输模块：通过无线通讯的方式将数据发送至远程服务器并接受由远程服务器发送来的命令，其通讯方式可以为GPRS、4G、WiFi、无线自组网等方式；

(7)压力调节模块5：该模块用于调节测试时压力，将测试压力调节至所测试小区的设计工作压力，模块优选可采用可调节开度的电动阀或滴灌压力调节器，也可为控制滴灌系统首部水泵变频器的模块；

(8)供电模块：用于为装置提供电源，优选采用蓄电池与太阳能电池组合的供电方式。

监测装置主体的具体安装方式与内部组成见图1所示，1为主机，内含有处理器模块、无线传输模块以及供电模块；2为前置温度传感器、3为前置压力传感器，均通过电缆与主机1相连接，用于采集装置安装前部支管(管道)内水温与水压数据；8为后置温度传感器、9为后置压力传感器9，均通过电缆与主机1相连，用于采集装置后部支管内水温与水压数据；4为流量传感器，通过电缆与主机1相连，采集支管内流量；5为压力调节模块，用于将监测装置主体所连接小区的工作压力调节至设计工作压力；6为滴灌小区入口支管，图中箭头方向为支管内水流方向；7为整个装置的防护外壳，用于整合内部各设备，并起到保护仪器不受外界条件干扰的作用。

同时，本发明所提到的远程服务器为上述监测装置主体的控制中心，用于运行与监测诊断相关的程序，处理分析并储存采集到的数据，进行监测装置的配置(包括设置设计流量、设计压力等)，提出滴灌系统管理建议。用户终端与远程服务器相连接，可以是连接互联网的手机、电脑，滴灌系统管理人员通过上述终端与远程服务器进行交互以下发监测命令、查看相关数据、进行数据统计、设置监测模块参数以及获取管理建议。

基本工作流程如图2所示。其中监测命令由滴灌系统管理人员在用户终端上向远程服务器发送，服务器接收到后发送给监测装置主体；监测装置主体接收到命令后，处理器模块驱动各传感器通电并开始监测流程；前置压力传感器3监测该小区滴灌系统是否开启，若测试到管道压力为0则通过用户终端提示滴灌系统管理人员当前小区处于关闭状态。

后置压力传感器9用于监测滴灌系统小区水压并与远程服务器中所设置的设计工作压力进行比较，若高于该设计工作压力则进行调节；当后置压力传感器9采集到的水压低于该设计工作压力时，流量传感器4采集流量数据与设计流量进行对比，判断当前流量是否高于设计流量，若流量相比设计流量上升，则通过用户终端提醒滴灌系统管理人员检查该滴灌小区是否发生爆管、连接处漏水等故障现象，若判断流量没有明显上升，则向滴灌系统首部的水泵或水泵控制器发送命令，提升系统工作水压，同时提示滴灌系统管理人员检查首部过滤器、水泵等工作状况，检查是否发生过滤器堵塞等故障，流程返回压力调节步骤。

将灌溉小区的压力调整至设计工作压力后，监测装置主体再次采集流量与温度数据，其中温度数据为前置温度传感器2和后置温度传感器8采集到水温的平均值。将采集到的流量、温度参数上传至远程服务器，由远程服务器内程序进行温度-流量校正，校正完成后通过不同的用户终端进行参数的实时展示、统计等，并分析流量的变化情况，分析滴灌系统工作状态。

3)温度—流量校正方法

滴灌系统的出流流量受到温度变化的影响显著，通过温度-流量校正模型，消除水温对于滴灌系统出流流量的影响，能够更加精准的评估滴灌系统的堵塞程度。温度-流量校正模型的基本公式如下式所示。

式中：q_Tj为根据每次测量水温进行校正后的流量，单位为m³/s；q₂₀为滴灌系统在20℃时的实测流量，单位为m³/s；x为在水温为20℃时该灌水器的流态指数，由实测或厂家提供；T_i为该次测试时滴灌系统的水温。

本发明采用的温度传感器能够准确且实时地监测经过装置的水温，将实际水温条件下的滴灌系统出流流量传送至远程服务器，根据温度-流量校正模型算法将测试后得到的流量换算成20℃时的标准流量，并与滴灌产品在水温为20℃条件下的初始流量进行比对，得出滴灌系统随着运行过程流量的下降程度，进而分析分析滴灌系统的堵塞程度，该方法能够解决原位测试时测试结果受水温影响较大的问题，并能更加合理的对滴灌系统堵塞情况进行评估和诊断。

4)诊断建议

通过对规模化农田滴灌系统的压力和流量进行监测，进而对整个系统的性能进行评价和诊断。

(1)压力监测和诊断

滴灌系统管理人员通过在用户终端向服务器发送监测指令，压力传感器将首先工作。前后压力传感器将分别监测装置前后压力。

①当前置压力传感器3监测到管道压力为0时，诊断为当前小区处于关闭状态，提示用户当前小区处于关闭状态，若监测到管道压力不为0时，说明滴灌系统已开始运行，进入下一步监测诊断。

②当后置压力传感器9监测集到的压力低于滴灌小区设计压力时，对流量传感器4采集流量数据与设计流量进行分析比较，判断当前流量是否高于设计流量，若流量相比设计流量上升，则通过用户终端提醒系统管理人员检查该滴灌小区是否发生爆管、连接处漏水等故障现象，若判断流量没有明显上升，则向滴灌系统首部的水泵或水泵控制器发送命令，提升系统工作水压，同时提示用户检查首部过滤器、水泵等工作状况，检查是否发生过滤器堵塞等故障。

③后置压力传感器9用于监测小区工作水压并与服务器中所设置的设计工作压力进行比较，若高于该压力则进行调节；

(2)流量监测和诊断

在日常田间原位监测时，对系统工作压力诊断结束后，将进入流量监测和诊断阶段，通过装置内部压力调节器将系统压力调节至设计工作压力，并在此基础上采集流量与水温数据，其中水温数据为前置温度传感器2和后置温度传感器8采集到的水温平均值，装置将采集到的流量、温度参数上传至远程服务器，由远程服务器内程序进行温度-流量校正，校正完成后通过手机、电脑等终端进行参数的实时展示、统计等，并与系统初设流量进行对比，分析出流量的变化情况和滴灌系统工作状态，对滴灌系统的堵塞程度、综合性能进行诊断。

以位于北京市通州区的中国农业大学北京通州实验站某规模化农田滴灌系统为例，在滴灌系统设计流量为3.4m³/h，设计工作压力为10m水头的滴灌轮灌小区的实例中，田间原位监测装置主体安装在该小区入口支管6上。进行测试前，滴灌系统管理人员将设计参数通过手机输入到服务器中。进行测试时，滴灌系统管理人员使用手机下发开始监测命令，该命令通过互联网发送到远程服务器上，远程服务器接收到用户终端指令后，向监测装置主体发送命令，监测装置主体通过无线传输模块接收命令后，由处理器模块控制启动测试流程。

首先，前置压力传感器3上电，检测到当前入口压力为11.5m水头，滴灌系统正在工作，同时检测到高于服务器中设置的小区设计工作压力10m水头。此时处理器模块驱动压力调节模块5，本实例中压力调节模块5为开度可调节电动阀，通过驱动阀门降低开度将压力调整为10m水头。测量此时稳定的流量为3.3m³/h，装置主体监测到的稳定水温为30℃，由无线传输模块将上述数据传输至远程服务器。远程服务器收到数据后，开始执行流量的温度校正。

远程服务器收到数据：参数为30℃水温条件下的灌水器出流流量为3.3m³/h，由厂家提供的滴灌带水力性能参数流态指数x为0.52。据此，通过温度-流量校正模型算法进行校正，校正完毕后，可以得到在20℃标准水温条件下的校正流量为3.24m³/h，与初始设计流量相比下降5％，从而得出该农田滴灌系统的堵塞程度已在5％左右，将诊断后的结果发至滴灌系统管理人员处，提示滴灌系统管理人员可采取定期冲洗等措施来降低滴灌系统的堵塞程度，从而确保整个规模化农田滴灌系统的性能处于一个良好的水平。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，其特征在于：包括：监测装置主体、远程服务器和用户终端；监测装置主体与远程服务器连接，远程服务器与用户终端连接；

所述监测装置主体包括防护外壳(7)、主机(1)、前置温度传感器(2)、前置压力传感器(3)、后置温度传感器(8)、后置压力传感器(9)、流量传感器(4)和压力调节模块(5)；所述主机(1)通过电缆分别与前置温度传感器(2)、前置压力传感器(3)、后置温度传感器(8)、后置压力传感器(9)、流量传感器(4)和和压力调节模块(5)连接，所述前置温度传感器(2)和前置压力传感器(3)与压力调节模块(5)连接，压力调节模块(5)与流量传感器(4)连接，流量传感器(4)与后置温度传感器(8)和后置压力传感器(9)连接，所述防护外壳(7)置于监测装置主体的外部，监测装置主体安装在滴灌系统小区的入口支管(6)上；

所述主机(1)内含有处理器模块、无线传输模块以及供电模块；

所述远程服务器为所述监测装置主体的控制中心，用于运行与监测诊断相关的程序，处理分析并储存采集到的数据，进行监测装置主体的配置，提出滴灌系统管理建议；

所述用户终端用于滴灌系统管理人员与远程服务器进行交互以下发监测命令、查看相关数据、进行数据统计、设置监测模块参数以及获取管理建议；

所述防护外壳(7)用于整合监测装置主体的各部件，防止内部精密的监测设备受到外界条件干扰和损坏；

所述前置温度传感器(2)用于监测滴灌系统小区入口支管(6)内的水温；

所述前置压力传感器(3)用于监测滴灌系统小区入口处的工作水压；

所述压力调节模块(5)用于调节测试压力，将测试压力调节至所测试小区的设计工作压力；

所述流量传感器(4)用于监测滴灌系统小区入口处的流量；

所述后置温度传感器(8)用于监测经过所述监测装置主体的水温，为温度校正提供参数；

所述后置压力传感器(9)用于监测滴灌系统小区水压是否达到滴灌系统小区的设计工作压力；

所述处理器模块用于数据采集、控制、驱动各模块工作；

所述无线传输模块用于通过无线通讯的方式将数据发送至远程服务器并接受由远程服务器发送来的命令；

所述供电模块用于为所述监测装置主体提供电源。

2.如权利要求1所述的规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，其特征在于：所述监测装置主体的配置包括设置设计流量和设计工作压力。

3.如权利要求1所述的规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，其特征在于：所述前置温度传感器(2)和后置温度传感器(8)采用接触式原理温度传感器。

4.如权利要求1所述的规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，其特征在于：所述流量传感器(4)采用电磁流量计、涡轮流量计或超声波流量计不同原理的流量传感器。

5.如权利要求1所述的规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，其特征在于：所述压力调节模块(5)采用可调节开度的电动阀、滴灌压力调节器或控制滴灌系统首部水泵变频器的模块。

6.如权利要求1所述的规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，其特征在于：所述处理器模块采用单片机。

7.如权利要求1所述的规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，其特征在于：所述供电模块采用蓄电池与太阳能电池组合的供电方式。

8.如权利要求1所述的规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置，其特征在于：所述通讯方式为GPRS、4G、WiFi、无线自组网方式。

9.应用权利要求1-8任一权利要求所述的规模化农田滴灌系统性能的田间原位监测装置对滴灌系统性能的诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)滴灌系统管理人员通过用户终端向远程服务器发送监测指令，远程服务器将接收到的监测指令发送给监测装置主体，监测装置主体接收到监测指令后，处理器模块驱动各传感器通电并开始监测流程；

(2)压力监测和诊断

①压力传感器首先工作，前置压力传感器(3)监测该小区滴灌系统是否开启，若测试到管道压力为0，则通过用户终端提示滴灌系统管理人员当前小区处于关闭状态，若监测到管道压力不为0时，说明该小区滴灌系统已开始运行，进入下一步监测诊断；

②后置压力传感器(9)监测滴灌系统小区水压并与滴灌系统小区的设计工作压力进行比较，若高于该设计工作压力，压力调节模块(5)调节水压至设计工作压力；

③当后置压力传感器(9)监测到的水压低于滴灌系统小区的设计工作压力时，远程服务器对流量传感器(4)采集的流量数据与设计流量进行分析比较，判断当前流量是否高于设计流量，若流量相比设计流量上升，则通过用户终端提醒滴灌系统管理人员检查该滴灌系统小区是否发生爆管、连接处漏水故障现象，若流量相比设计流量没有明显上升，则向滴灌系统首部的水泵或水泵控制器发送命令，提升滴灌系统工作水压，同时提示滴灌系统管理人员检查首部过滤器、水泵的工作状况，检查是否发生故障；

(3)流量监测和诊断

通过压力调节模块(5)将压力调节至设计工作压力，对系统压力诊断结束后，进入流量监测和诊断阶段，采集流量与水温参数，其中水温数据为前置温度传感器(2)和后置温度传感器(8)采集到的水温的平均值，监测装置主体将采集到的流量和温度参数上传至远程服务器，由远程服务器内的程序进行温度-流量校正，校正完成后通过用户终端进行参数的实时展示和统计，并分析流量的变化情况和滴灌系统工作状态，对滴灌系统的综合性能进行诊断。

10.如权利要求9所述的诊断方法，其特征在于：步骤3)中所述温度-流量校正通过温度-流量校正模型，消除水温对流量的影响，

所述温度-流量校正模型的基本公式如下式所示：

<mrow> <msub> <mi>q</mi> <msub> <mi>J</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>162.54</mn> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mn>81.11</mn> </mrow> <mn>100</mn> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>J</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mn>20</mn> </mrow> <mn>20</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>q</mi> <mn>20</mn> </msub> </mrow>

式中：q_Tj为根据每次测量水温进行校正后的流量，单位为m³/s；q₂₀为滴灌系统在20℃时的实测流量，单位为m³/s；x为在水温为20℃时滴灌系统的流态指数，由实测或厂家提供；T_i为测试时滴灌系统的水温。