CN116908037A - 设施作物冠层水面蒸发量检测装置、灌溉系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及设施农业生产技术领域，提供一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置、灌溉系统及方法。上述设施作物冠层水面蒸发量检测装置包括：水面蒸发器、升降调节架、称重组件、补水组件和控制器；称重组件设于升降调节架上，并且承托于水面蒸发器的底端，以用于检测水面蒸发器的重量信息；升降调节架用于对水面蒸发器进行高度调节；称重组件和控制器电性连接，控制器和补水组件电性连接；其中，控制器根据重量信息确定作物冠层的水面蒸发量，根据水面蒸发量确定补水量，以及根据补水量控制补水组件向水面蒸发器定量地补水。本发明可根据水面蒸发量对水面蒸发器进行补水量，以实现水面蒸发信息的连续检测，以便对设施作物进行精准灌溉。
Description
技术领域
本发明涉及设施农业生产技术领域，尤其涉及一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置、灌溉系统及方法。
背景技术
设施作物具有生长快和水分消耗量大的特点，科学地对设施作物进行灌溉是确保其优质高产的重要前提。设施作物冠层的水面蒸发量受到作物类型和环境等多种因素影响，反映了设施作物的水分需求情况，获取设施作物冠层水面蒸发量是实现精准地灌溉设施作物的必要条件。
目前，常规的水面蒸发量测量装置通过人工观测水位高度的变化测量水面蒸发量以及测定高度不能随着作物高度的变化而调整，当测量装置内的水位不足时，还需要通过人工的方式手动地加水，这种测量和补水的方式操作不便，不能实现对作物冠层的水面蒸发信息的连续检测，存在检测效率低下的问题；当作物高度增加时，水面蒸发量观测装置的高度无法频繁变动和调平，导致测定结果不准确，测定结果也不能代表作物冠层的水面蒸发信息，导致不便于精准地对设施作物进行自动化灌溉。
发明内容
本发明提供一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置、灌溉系统及方法，用以解决当前不能实现对作物冠层的水面蒸发信息的连续检测，存在检测效率低下的问题。
第一方面，本发明提供一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，包括：水面蒸发器、升降调节架、称重组件、补水组件和控制器；
所述称重组件设于所述升降调节架上，并且承托于所述水面蒸发器的底端，以用于检测所述水面蒸发器的重量信息；
所述升降调节架用于对所述水面蒸发器进行高度调节，以使得所述水面蒸发器内的水位高度与设施作物的冠层高度一致；
所述称重组件和所述控制器电性连接，所述控制器和所述补水组件电性连接；
其中，所述控制器根据所述重量信息确定作物冠层的水面蒸发量，根据所述水面蒸发量确定补水量，以及根据所述补水量控制所述补水组件向所述水面蒸发器定量地补水。
根据本发明提供的一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，所述升降调节架包括固定座、伸缩杆和承托底座；
所述固定座用于设于地面上，所述伸缩杆的底端和所述固定座连接，所述伸缩杆的顶端和所述承托底座连接；
所述水面蒸发器设于所述承托底座上，所述称重组件设于所述水面蒸发器的底壁和所述承托底座的顶面之间。
根据本发明提供的一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，所述承托底座的顶面设有凹槽；
所述水面蒸发器设于所述凹槽中，所述凹槽的槽壁和所述水面蒸发器的周壁贴合，所述称重组件设于所述水面蒸发器的底壁和所述凹槽的槽底之间。
根据本发明提供的一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，所述称重组件包括多个压力传感器；
多个所述压力传感器相对于所述水面蒸发器的中轴线沿周向排布，每个所述压力传感器均设于所述水面蒸发器的底端和所述升降调节架的顶端之间。
根据本发明提供的一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，所述补水组件包括蠕动泵、第一阀控组件和补水管路；
所述蠕动泵和所述第一阀控组件分别设于所述补水管路上，所述补水管路的一端用于与水源连通，另一端与所述水面蒸发器连通；
所述控制器分别与所述蠕动泵和所述第一阀控组件电性连接，所述控制器根据所述补水量控制所述蠕动泵和所述第一阀控组件的工作状态，以实现向所述水面蒸发器定量地补水。
根据本发明提供的一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，还包括：电源模块；
所述电源模块分别与所述称重组件、所述补水组件以及所述控制器电性连接；
所述升降调节架的顶端设有容纳腔，所述电源模块、所述控制器、至少部分所述称重组件以及至少部分所述补水组件设于所述容纳腔。
根据本发明提供的一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，还包括：人机交互模块；
所述人机交互模块和所述控制器电性连接，或者所述控制器被配置为所述人机交互模块；
所述人机交互模块用于显示所述重量信息、所述水面蒸发量以及所述补水量，以及用于设定补水参数，以便所述补水组件根据所述补水参数向所述水面蒸发器定量地补水。
第二方面，本发明还提供一种基于上述设施作物冠层水面蒸发量检测装置的灌溉系统，包括：灌溉管路和第二阀控组件；
所述灌溉管路的一端用于与水源连通，另一端用于延伸至设施作物所对应的灌溉区；
所述控制器和所述第二阀控组件电性连接，所述控制器根据所述水面蒸发量、设施作物的种类，以及设施作物的生育阶段确定灌溉参数，根据所述灌溉参数控制所述第二阀控组件的工作状态，以实现对设施作物的定量灌溉。
第三方面，本发明还提供一种如上所述的灌溉系统的控制方法，包括：获取设施作物的冠层高度，根据所述冠层高度对升降调节架进行调节，使得水面蒸发器内的水位高度与设施作物的冠层高度一致；
获取水面蒸发器的重量信息，根据所述重量信息确定作物冠层的水面蒸发量；
根据所述水面蒸发量确定补水量，根据所述补水量控制所述补水组件向所述水面蒸发器定量地补水；
根据所述水面蒸发量、设施作物的种类，以及设施作物的生育阶段确定灌溉参数，根据所述灌溉参数控制所述第二阀控组件的工作状态，以实现对设施作物的定量灌溉。
根据本发明提供的一种如上所述的控制方法，根据所述补水量控制所述补水组件向所述水面蒸发器定量地补水的步骤，包括：
在作物冠层在第1天至第n天累计的水面蒸发量∑En大于或等于CEn的情形下，按照MH-Mn的补水量，控制补水组件向水面蒸发器内补水；
∑En＝(M0-Mn)/(0.1×A×ρ)；
在上式中，CEn为补水设定参数，CEn的优选取值范围是30～50mm，MH为水面蒸发器在达到最大补水量时的检测重量，M0为水面蒸发器初始的检测重量，Mn为第n天采集的水面蒸发器的检测重量，A为水面蒸发器的蒸发面积，ρ为水的密度。
本发明提供的设施作物冠层水面蒸发量检测装置、灌溉系统及方法，通过配置水面蒸发器、升降调节架、称重组件、补水组件和控制器，升降调节架可调节水面蒸发器的高度，使得水面蒸发器内的水位高度与设施作物冠层高度一致，称重组件通过检测水面蒸发器的重量信息，可以获取水面蒸发器在一定时间段内水体的重量变化值，进而获得设施作物冠层的水面蒸发量，控制器可根据水面蒸发量控制补水组件向水面蒸发器定量地进行补水，以此实现连续地检测设施作物冠层的水面蒸发量，避免造成设施作物冠层的水面蒸发量数据缺失。
由上可知，本发明可根据水面蒸发量对水面蒸发器进行补水，以实现水面蒸发信息的连续检测，从而对设施作物的精准灌溉提供有利条件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的设施作物冠层水面蒸发量检测装置的结构示意图；
图2是本发明提供的基于设施作物冠层水面蒸发量检测装置的灌溉系统的结构示意图；
图3是本发明提供的基于设施作物冠层水面蒸发量检测装置的灌溉系统的控制方法的流程示意图；
附图标记：
11、水面蒸发器；
12、升降调节架；121、固定座；122、伸缩杆；123、承托底座；
13、称重组件；131、压力传感器；
14、补水组件；141、蠕动泵；142、第一阀控组件；143、补水管路；
15、控制器；16、电源模块；17、人机交互模块；18、水平仪；
21、灌溉管路；22、第二阀控组件；23、水源；24、灌溉区。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图3，通过具体的实施例及其应用场景，对本发明实施例提供的设施作物冠层水面蒸发量检测装置、灌溉系统及方法进行详细地说明。
在一些实施例中，如图1所示，本发明提供一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，包括：水面蒸发器11、升降调节架12、称重组件13、补水组件14和控制器15。
称重组件13设于升降调节架12上，并且承托于水面蒸发器11的底端，以用于检测水面蒸发器11的重量信息。
升降调节架12用于对水面蒸发器11进行高度调节，以使得水面蒸发器11内的水位高度与设施作物的冠层高度一致。
称重组件13和控制器15电性连接，控制器15和补水组件14电性连接。
其中，控制器15根据重量信息确定作物冠层的水面蒸发量，根据水面蒸发量确定补水量，以及根据补水量控制补水组件14向水面蒸发器11定量地补水。
可理解的是，本实施例的水面蒸发器11呈杯状，水面蒸发器11的周壁上设置有刻度线，以便测试人员通过刻度线读取水面蒸发器11内水位的高度。
与此同时，为了便于水面蒸发器11加水，可以在水面蒸发器11的周壁上靠近顶端的位置设置加水口，加水口和补水组件14连通。
本实施例的称重组件13可配置为单个或多个压力传感器，在此不做具体限定。
在一些示例中，当称重组件13配置为单个压力传感器时，压力传感器承托水面蒸发器11底端的中心位置，便于压力传感器测量水面蒸发器11的重量。
在一些示例中，当称重组件13配置为多个压力传感器时，多个压力传感器承托与水面蒸发器11的底端，以提高称重组件13承托水面蒸发器11时的稳定性，基于多个压力传感器的测量值以及对这些测量值的处理，可以更为准确地得到水面蒸发器11的重量。
相应地，通过在一定时间内先后测量水面蒸发器11的重量，以得到水面蒸发器11的重量变化值，将重量变化值除以水的密度以得到水的体积，由于水面蒸发器11呈杯状，再将水的体积除以水面蒸发器11的底面积，以得到水的高度变化，以此得到设施作物冠层水面蒸发量的信息。
与此同时，通过将测量得到的水面蒸发器11的重量减去水面蒸发器11本体的重量，以得到水面蒸发器11内水的重量，进而可以得到水面蒸发器11内水位高度。
本实施例可对升降调节架12既可以是手动调节架，也可以是电动调节架。
为了获得设施作物的冠层高度，本实施例可配置摄像头，摄像头可设于升降调节架12的顶端，摄像头与控制器15电性连接，摄像头可以拍摄得到设施作物的图片，控制器15可以采用本领域公知的图像处理算法对图片进行处理，计算得到设施作物的冠层高度。
当升降调节架12是电动调节架时，电动调节架与控制器15电性连接，当摄像头获取到设施作物的冠层高度时，冠层高度减去水面蒸发器11内的水位高度，可得到电动调节架的起升高度，此时摄像头向控制器15发送信号，控制器15控制升降调节架12根据起升高度进行起升，将水面蒸发器11起升至设施作物的冠层高度。
相应地，电动调节架可配置滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构的执行末端设有安装板，安装板可承托称重组件13和水面蒸发器11，滚珠丝杠机构的丝杠沿竖直方向设置，滚珠丝杠机构可驱动安装板沿竖直方向移动，便于调节水面蒸发器11内的水位高度与设施作物的冠层高度一致。
在一些示例中，本实施例可对补水组件14配置蓄水器和阀门，蓄水器设于水面蒸发器11的上侧，阀门的一端连接蓄水器的出水端，阀门的另一端连接水面蒸发器11的加水口，并且阀门与控制器15电性连接。
当称重组件13检测到水面蒸发器11的重量低于预设值时，控制器15控制阀门开启，由于蓄水器高于水面蒸发器11，蓄水器内的水在可在重力作用下流入水面蒸发器11，以此实现对水面蒸发器11进行补水，当称重组件13检测到水面蒸发器11的重量达到预设值时，控制器15控制阀门关闭。
在一些示例中，本实施例可对补水组件14配置水泵，水泵的进水端连接水源，水泵的出水端连接水面蒸发器11的进水口，水泵与控制器15电性连接，当称重组件13检测到水面蒸发器11的重量低于预设值时，称重组件13向控制器15发送信号，控制器15控制水泵启动，进而将水从水源23输送至水面蒸发器11，当称重组件13检测到水面蒸发器11的重量达到预设值时，称重组件13向控制器15发送信号，控制器15控制水泵关闭。
其中，控制器15可以是工控机、单片机或中央处理器，在此不做具体限定。
在实际应用中，上述检测装置可设于无遮挡、遮阴，并且远离风口的位置，以减小环境因素对测量水面蒸发量的影响。
在此应指出的是，本实施例可在水面蒸发器11上设置水平仪18，水平仪18可监测水面蒸发器11的水平度，便于对上述检测装置进行调平。
本发明提供的设施作物冠层水面蒸发量检测装置、灌溉系统及方法，通过配置水面蒸发器11、升降调节架12、称重组件13、补水组件14和控制器15，升降调节架12可调节水面蒸发器11的高度，使得水面蒸发器11内的水位高度与设施作物冠层高度一致，称重组件13通过检测水面蒸发器11的重量信息，可以获取水面蒸发器11在一定时间段内水体的重量变化值，进而获得设施作物冠层的水面蒸发量，控制器15可根据水面蒸发量控制补水组件14向水面蒸发器11定量地进行补水，以此实现连续地检测设施作物冠层的水面蒸发量，避免造成设施作物冠层的水面蒸发量数据缺失。
由上可知，本发明可根据水面蒸发量对水面蒸发器11进行补水，以实现水面蒸发信息的连续检测，从而对设施作物的精准灌溉提供有利条件。
在一些实施例中，如图1所示，本实施例的升降调节架12包括固定座121、伸缩杆122和承托底座123。
固定座121用于设于地面上，伸缩杆122的底端和固定座121连接，伸缩杆122的顶端和承托底座123连接。
水面蒸发器11设于承托底座123上，称重组件13设于水面蒸发器11的底壁和承托底座123的顶面之间。
可理解的是，本实施例的伸缩杆122包括第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆，第一伸缩杆的外径、第二伸缩杆的外径和第三伸缩杆的外径依次增大，第一伸缩杆套设于第二伸缩杆中，第二伸缩杆套设于第三伸缩杆中，第三伸缩杆垂直设于固定座121上。
第三伸缩杆的周壁设有锁紧件，当锁紧件处于松开状态时，可以改变第二伸缩杆与第三伸缩杆的相对位置，当锁紧件处于锁紧状态时，锁紧件可对第三伸缩杆和第二伸缩杆进行锁紧，阻止第三伸缩杆和第二伸缩杆之间产生相对移动。
在此应指出的是，本实施例的锁紧件可以是锁紧螺栓，锁紧螺栓设有多个，各个锁紧螺栓沿第三伸缩杆的周向排布，各个锁紧螺栓分别与第三伸缩杆的周壁螺纹连接，并且各个锁紧螺栓的端部与第二伸缩杆的周壁相抵接，以此对第二伸缩杆进行紧固，通过旋转各个锁紧螺栓以改变各个锁紧螺栓对第二伸缩杆紧固力的大小，以此实现锁紧件对第二伸缩杆和第三伸缩杆的锁紧和松开，便于改变第二伸缩杆和第三伸缩杆相对位置。
相应地，第二伸缩杆相对第一伸缩杆的伸缩调节原理同上，在此不再一一赘述。
优选地，第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的长度均是50cm，以此实现伸缩杆122的长度可在50cm～150cm的范围内进行调节，以满足水面蒸发器11内的水位能够达到大部分设施作物的冠层高度。
在一些实施例中，如图1所示，承托底座123的顶面设有凹槽，水面蒸发器11设于凹槽中，凹槽的槽壁和水面蒸发器11的周壁贴合，称重组件13设于水面蒸发器11的底壁和凹槽的槽底之间。
第一伸缩杆的顶端连接承托底座123，承托底座123承托水面蒸发器11，通过调节第一伸缩杆和第二伸缩杆的相对位置以及第二伸缩杆和第三伸缩杆的相对位置，可以改变第一伸缩杆的顶端的高度，从而改变承托底座123的高度，以此实现调节水面蒸发器11的高度。
在此应指出的是，本实施例的固定座121呈圆盘状，固定座121可配置地针，地针穿设于固定座121上，并且沿着固定座121的周向排布，地针可嵌入土壤中，以此通过多个地针将固定座121可靠地固定在地面上。
在一些实施例中，如图1所示，称重组件13包括多个压力传感器131，多个压力传感器131相对于水面蒸发器11的中轴线沿周向排布，每个压力传感器131均设于水面蒸发器11的底端和升降调节架12的顶端之间。
可理解的是，本实施例的多个压力传感器131可沿水面蒸发器11的周向均匀排布，提高称重组件13承托水面蒸发器11的稳定性。
各个压力传感器131分别与控制器15电性连接，各个压力传感器131可将压力测量值传送至控制器15，控制器15可以对各个压力传感器131的压力测量值进行处理，以此可得到水面蒸发器11的重量，以此实现测量设施作物冠层水面蒸发量。
在一些实施例中，如图1所示，补水组件14包括蠕动泵141、第一阀控组件142和补水管路143。
蠕动泵141和第一阀控组件142分别设于补水管路143上，补水管路143的一端用于与水源23连通，另一端与水面蒸发器11连通。
控制器15分别与蠕动泵141和第一阀控组件142电性连接，控制器15根据补水量控制蠕动泵141和第一阀控组件142的工作状态，以实现向水面蒸发器11定量地补水。
可理解的是，第一阀控组件142可以是电磁阀或球阀，当称重组件13检测到水面蒸发器11的重量低于预设值时，称重组件13向控制器15发送信号，控制器15控制蠕动泵141和第一阀控组件142处于开启状态，在蠕动泵141的驱动下，水源处的水依次经过第一阀控组件142和蠕动泵141进入水面蒸发器11。
当称重组件13检测到水面蒸发器11的重量达到预设值时，称重组件13向控制器15发送信号，控制器15控制蠕动泵141和第一阀控组件142处于关闭状态。
在一些实施例中，如图1所示，本实施例的设施作物冠层水面蒸发量检测装置，还包括：电源模块16。
电源模块16分别与称重组件13、补水组件14以及控制器15电性连接。
升降调节架12的顶端设有容纳腔，电源模块16、控制器15、至少部分称重组件13以及至少部分补水组件14设于容纳腔。
可理解的是，电源模块16可以是电池组件，电池组件具体包括锂电池或铅酸蓄电池，以提高上述检测装置在户外使用时的便捷性，便于电源模块16独立地对称重组件13、补水组件14和控制器15供电，确保能够连续地进行水面蒸发量的检测工作。
容纳腔设于承托底座123上，容纳腔呈环状，电源模块16、控制器15和部分补水组件14均匀地装载于容纳腔内，以确保承托底座123的重心位置与伸缩杆122的重心位于同一竖直线上，避免升降调节架12失稳。
在一些实施例中，本实施例的设施作物冠层水面蒸发量检测装置还包括：人机交互模块17。
人机交互模块17和控制器15电性连接，或者控制器15被配置为人机交互模块17。
人机交互模块17用于显示重量信息、水面蒸发量以及补水量，以及用于设定补水参数，以便补水组件14根据补水参数向水面蒸发器11定量地补水。
可理解的是，人机交互模块17可以是触摸屏控制器或笔记本电脑，在此不做具体限定。
本实施例的补水参数可以包括单次向水面蒸发器11补水的补水量，以及水面蒸发器11的重量最小值和重量最大值。
为了便于操作人员对控制器15进行设置，操作人员通过人机交互模块17设定好补水参数后，人机交互模块17可将补水参数发送至控制器15，当称重组件13检测到水面蒸发器11的重量小于重量最小值时，称重组件13向控制器15发送信号，控制器15从而控制补水组件14启动，以对水面蒸发器11进行补水，补水量为水面蒸发器11的重量最大值减去当前水面蒸发器11的重量，当称重组件13检测到水面蒸发器11的重量到达重量最大值时，称重组件13向控制器15发送信号，控制器15从而控制补水组件14关闭。
在一些实施例中，如图2所示，本实施例提供一种基于上述设施作物冠层水面蒸发量检测装置的灌溉系统，包括：灌溉管路21和第二阀控组件22。
灌溉管路21的一端用于与水源23连通，另一端用于延伸至设施作物所对应的灌溉区24。
控制器15和第二阀控组件22电性连接，控制器15根据水面蒸发量、设施作物的种类，以及设施作物的生育阶段确定灌溉参数，根据灌溉参数控制第二阀控组件22的工作状态，以实现对设施作物的定量灌溉。
可理解的是，第二阀控组件22可以是电磁阀或球阀，在此不做具体限定。
在实际应用中，本实施例的第一阀控组件142设于补水管路143上，第二阀控组件22设于灌溉管路21上，补水管路143的一端和灌溉管路21的一端共同连接水源，实现水面蒸发量检测装置和灌溉系统共用一处水源23。
在一些实施例中，如图3所示，本实施例提供一种上述灌溉系统的控制方法，包括：
步骤310，获取设施作物的冠层高度，根据冠层高度对升降调节架12进行调节，使得水面蒸发器11内的水位高度与设施作物的冠层高度一致。
步骤320，获取水面蒸发器11的重量信息，根据重量信息确定作物冠层的水面蒸发量。
步骤330，根据水面蒸发量确定补水量，根据补水量控制补水组件14向水面蒸发器11定量地补水。
步骤340，根据水面蒸发量、设施作物的种类，以及设施作物的生育阶段确定灌溉参数，根据灌溉参数控制第二阀控组件22的工作状态，以实现对设施作物的定量灌溉。
可理解的是，当进行步骤310时，通过调节伸缩杆122的长度以改变承托底座123的高度，确保水面蒸发器11内的水位高度与设施作物的冠层高度一致，以便水面蒸发器11内的水位变化可以反映作物冠层的水面蒸发量。
当进行步骤320时，在一定时间段内，通过称重组件13先后检测水面蒸发器11的重量，可得到水面蒸发器11的重量信息的变化，通常情况下是水面蒸发器11的重量的减少量，将减少量除以水的密度和水面蒸发器11的底面积之积，可以得到水面蒸发器11内水位的变化量，进而确定作物冠层的水面蒸发量。
在作物冠层在第1天至第n天累计的水面蒸发量∑En大于或等于CEn的情形下，按照MH-Mn的补水量，控制补水组件14向水面蒸发器11内补水。
∑En＝(M0-Mn)/(0.1×A×ρ)。
式中，CEn为补水设定参数，单位为mm，CEn的优选取值范围是30～50mm，MH为水面蒸发器11在达到最大补水量时的检测重量，单位为g，M0为水面蒸发器11初始的检测重量，单位为g，Mn为第n天采集的水面蒸发器11的检测重量，单位为g，A为水面蒸发器11的蒸发面积，单位为cm2，ρ为水的密度，单位为g/cm3。
其中，CEn可以是30mm、40mm或50mm。
当进行步骤330时，在水面蒸发器11的重量达到MH±10g的情形下，称重组件13向控制器15发送信号，控制器15控制补水组件14停止向水面蒸发器11补水。
当进行步骤340时，本实施例的水面蒸发量通过上述检测装置获得，设施作物种类可以是番茄。
本实施例的灌溉参数包括定量灌溉量，定量灌溉量可通过如下公式计算：
Iw＝kcp×∑En
式中，Iw为设施作物灌溉量，∑En为第n天累计的作物冠层的水面蒸发量，kcp为作物水面蒸发系数。
其中，番茄在苗期、花期和座果期的作物水面蒸发系数kcp为0.5、0.7和0.9。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种设施作物冠层水面蒸发量检测装置，其特征在于，包括：水面蒸发器、升降调节架、称重组件、补水组件和控制器；
所述称重组件设于所述升降调节架上，并且承托于所述水面蒸发器的底端，以用于检测所述水面蒸发器的重量信息；
所述升降调节架用于对所述水面蒸发器进行高度调节，以使得所述水面蒸发器内的水位高度与设施作物的冠层高度一致；
所述称重组件和所述控制器电性连接，所述控制器和所述补水组件电性连接；
其中，所述控制器根据所述重量信息确定作物冠层的水面蒸发量，根据所述水面蒸发量确定补水量，以及根据所述补水量控制所述补水组件向所述水面蒸发器定量地补水。
2.根据权利要求1所述的设施作物冠层水面蒸发量检测装置，其特征在于，所述升降调节架包括固定座、伸缩杆和承托底座；
所述固定座用于设于地面上，所述伸缩杆的底端和所述固定座连接，所述伸缩杆的顶端和所述承托底座连接；
所述水面蒸发器设于所述承托底座上，所述称重组件设于所述水面蒸发器的底壁和所述承托底座的顶面之间。
3.根据权利要求2所述的设施作物冠层水面蒸发量检测装置，其特征在于，所述承托底座的顶面设有凹槽；
所述水面蒸发器设于所述凹槽中，所述凹槽的槽壁和所述水面蒸发器的周壁贴合，所述称重组件设于所述水面蒸发器的底壁和所述凹槽的槽底之间。
4.根据权利要求1所述的设施作物冠层水面蒸发量检测装置，其特征在于，所述称重组件包括多个压力传感器；
多个所述压力传感器相对于所述水面蒸发器的中轴线沿周向排布，每个所述压力传感器均设于所述水面蒸发器的底端和所述升降调节架的顶端之间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的设施作物冠层水面蒸发量检测装置，其特征在于，所述补水组件包括蠕动泵、第一阀控组件和补水管路；
所述蠕动泵和所述第一阀控组件分别设于所述补水管路上，所述补水管路的一端用于与水源连通，另一端与所述水面蒸发器连通；
所述控制器分别与所述蠕动泵和所述第一阀控组件电性连接，所述控制器根据所述补水量控制所述蠕动泵和所述第一阀控组件的工作状态，以实现向所述水面蒸发器定量地补水。
6.根据权利要求1至4任一项所述的设施作物冠层水面蒸发量检测装置，其特征在于，还包括：电源模块；
所述电源模块分别与所述称重组件、所述补水组件以及所述控制器电性连接；
所述升降调节架的顶端设有容纳腔，所述电源模块、所述控制器、至少部分所述称重组件以及至少部分所述补水组件设于所述容纳腔。
7.根据权利要求1至4任一项所述的设施作物冠层水面蒸发量检测装置，其特征在于，还包括：人机交互模块；
所述人机交互模块和所述控制器电性连接，或者所述控制器被配置为所述人机交互模块；
所述人机交互模块用于显示所述重量信息、所述水面蒸发量以及所述补水量，以及用于设定补水参数，以便所述补水组件根据所述补水参数向所述水面蒸发器定量地补水。
8.一种基于权利要求1至7任一项所述的设施作物冠层水面蒸发量检测装置的灌溉系统，其特征在于，包括：灌溉管路和第二阀控组件；
所述灌溉管路的一端用于与水源连通，另一端用于延伸至设施作物所对应的灌溉区；
所述控制器和所述第二阀控组件电性连接，所述控制器根据所述水面蒸发量、设施作物的种类，以及设施作物的生育阶段确定灌溉参数，根据所述灌溉参数控制所述第二阀控组件的工作状态，以实现对设施作物的定量灌溉。
9.一种如权利要求8所述的灌溉系统的控制方法，其特征在于，包括：获取设施作物的冠层高度，根据所述冠层高度对升降调节架进行调节，使得水面蒸发器内的水位高度与设施作物的冠层高度一致；
获取水面蒸发器的重量信息，根据所述重量信息确定作物冠层的水面蒸发量；
根据所述水面蒸发量确定补水量，根据所述补水量控制所述补水组件向所述水面蒸发器定量地补水；
根据所述水面蒸发量、设施作物的种类，以及设施作物的生育阶段确定灌溉参数，根据所述灌溉参数控制所述第二阀控组件的工作状态，以实现对设施作物的定量灌溉。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，根据所述补水量控制所述补水组件向所述水面蒸发器定量地补水的步骤，包括：
在作物冠层在第1天至第n天累计的水面蒸发量∑En大于或等于CEn的情形下，按照MH-Mn的补水量，控制补水组件向水面蒸发器内补水；
∑En＝(M0-Mn)/(0.1×A×ρ)；
在上式中，CEn为补水设定参数，CEn的取值范围是30～50mm，MH为水面蒸发器在达到最大补水量时的检测重量，M0为水面蒸发器初始的检测重量，Mn为第n天采集的水面蒸发器的检测重量，A为水面蒸发器的蒸发面积，ρ为水的密度。
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