CN205538793U - 一种植物临界冻害温度检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种植物临界冻害温度检测仪，属于农业气象灾害监测与控制领域。所述检测仪包括以功耗微控制器为核心的检测仪主机与植物临界冻害温度无线传感器，检测仪主机与植物临界冻害无线传感器通过无线传输通信协议进行无线通信。本实用新型实现植物临界冻害温度的便捷与有效测量，结构简单、成本低，且无线传感器与检测仪进行数据无线传输，实现植物临界冻害温度的多点监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业气象灾害监测与控制领域，具体涉及一种植物临界冻害温度检测仪技术。
背景技术
早春晚霜冻害，对植物生长和发育造成严重伤害。近年来国外开发了机械化防霜装备与技术，专利号为201310539973.8的中国专利，公开了一种植物自动喷灌防霜系统及方法；专利号为JP2006238767的日本专利，公开了一种霜冻害防止装置；专利号为201410620814.5的中国专利公开了一种小型无人直升机防除植物霜冻害的飞行方法；专利号为US20110247263的美国专利，提出了基于临界低温逆温差控制和反逆温延停控制，这两种控制方式都是以茶树发生冻害的临界温度为必要条件；临界冻害温度是机械化防霜的重要控制参数之一；专利号为201410405693.2的中国专利，公开了一种植物临界冻害温度测试方法及系统，可以有效测试临界冻害温度，但是测试系统复杂繁琐，不能有效用于多点监测；专利号为201310683539.7的中国专利，公开了一种热电偶温度测量仪及其调试装置，利用温度校验数据建立分段数据表，平时温度测量时采用查表计算方法实现非线性纠正和误差补偿，并通过步进电机实现每次多台热电偶温度测量仪的出厂调试，但这个测量仪不能用于测量植物的冻害温度；专利号为201420438236.9的中国专利，公开了一种非接触式温度测量仪，用于以非接触的方式测量目标物体温度，但不能有效用于测试植物临界冻害温度。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种植物临界冻害温度检测仪，以实现植物临界冻害温度的便捷、有效和多点监测。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种植物临界冻害温度检测仪，包括低功耗微控制器为核心的检测仪主机(1)和植物临界冻害温度无线传感器(2)，其特征在于，所述低功耗微控制器为核心的检测仪主机(1)包括：低功耗微控制器(11)、主机无线模块(12)、主机电源模块(13)、按键模块(14)和LCD显示模块(15)，低功耗微控制器(11)的数据接收端与主机无线模块(12)的数据发送端相连，主机电 源模块(13)的电压输出端与低功耗微控制器(11)的供电端相连，按键模块(14)与低功耗微控制器(11)的控制位相连，LCD显示模块(15)显示数据发送端与低功耗微控制器(11)的显示数据接收端相连；所述植物临界冻害温度无线传感器(2)包括电容测量模块(21)、温度测量模块(22)、传感器电源模块(23)和传感器无线模块(24)，传感器无线模块(24)的信号接收端与电容测量模块(21)和温度测量模块(22)的信号发送端相连，传感器无线模块(24)通过无线通信协议与主机无线模块(12)通讯，传感器电源模块(23)电压输出端与传感器无线模块(24)、电容测量模块(21)和温度测量模块(22)的供电端相连；低功耗微控制器为核心的检测仪主机(1)通过无线传输通信协议与植物临界冻害温度无线传感器(2)进行数据传输。
所述植物临界冻害温度无线传感器(2)中的电容测量模块(21)用以检测植物的电容信号，温度测量模块(22)用以检测植物温度信号；所述低功耗微控制器为核心的检测仪主机(1)中的低功耗微控制器(11)用以对接收主机无线模块(12)发送的数据进行A/D转换和电容的尖峰判定，识别有效电容尖峰点，通过将电容出现尖峰时刻与此刻叶片温度比对，由此得到电容出现尖峰时的温度，此温度为植物临界冻害温度。
本实用新型的工作原理。电容测量模块检测植物的电容，温度测量模块检测植物的温度，经过传感器无线模块转换为电压信号传送给低功耗微控制器，低功耗微控制器对采集的信号进行A/D转换，转换成数字信号，对电容的尖峰进行判定，识别有效电容尖峰点，通过将电容出现尖峰时刻与此刻叶片环境温度比对，由此得到电容出现尖峰时的温度，此温度可用于表征茶树叶片的临界冻害温度，并输出显示临界冻害温度。
本实用新型具有的有益效果。本实用新型通过对植物电容的检测和有效识别临界冻害温度，并采用无线传感技术，从而实现植物临界冻害温度的便捷与有效测量，结构简单、成本低，且无线传感器与检测仪进行数据无线传输，实现植物临界冻害温度的多点监测。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中：1低功耗微控制器为核心的检测仪主机，2植物临界冻害温度无线传感器，11低功耗微控制器，12主机无线模块，13主机电源模块，14按键模块， 15LCD显示模块，21电容测量模块，22温度测量模块，23传感器电源模块，24传感器无线模块；虚线代表无线传输协议。
图2为本实用新型检测仪结构示意图；
图3为本实用新型检测仪主程序流程图；
图4为本实用新型临界冻害判定程序流程图；
图5为本实用新型数据记录程序流程；
图6为本实用新型参数测量流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
以茶园中茶树为例。
基于茶树叶片电容在低温胁迫下的典型响应特征，及其与临界冻害度之间的相关性，可选择叶片电容和温度作为主测参数，开发一套集成的茶树叶片临界冻害检测仪，便于实验室和田间茶树叶片临界冻害温度的多点监测，也可为茶园防霜装备控制提供实时的主控参数。
本实用新型结构组成如图1所示，包括：低功耗微控制器为核心的检测仪主机1和植物临界冻害温度无线传感器2，低功耗微控制器为核心的检测仪主机1通过无线传输通信协议与植物临界冻害温度无线传感器2进行数据传输；检测仪主机1包括：低功耗微控制器11、主机无线模块12、主机电源模块13、按键模块14和LCD显示模块15；植物临界冻害温度无线传感器2包括：电容测量模块21、温度测量模块22、传感器电源模块23和传感器无线模块24。
检测仪设计思路如图2所示，首先对茶树叶片的电容参数和叶片温度进行测试，对电容的尖峰进行判定，识别有效电容尖峰点，通过将电容出现尖峰时刻与此刻叶片环境温度比对，由此得到电容出现尖峰时的温度，此温度可用于表征茶树叶片临界冻害温度。
本实用新型的传感器无线模块24的信号接收端与电容测量模块21和温度测量模块22的信号发送端相连，传感器无线模块24通过无线通信协议与主机无线模块24通讯，传感器电源模块23电压输出端与传感器无线模块24、电容测量模块21和温度测量模块22的供电端相连；低功耗微控制器11的数据接收端与主机无线模块12的数据发送端相连，主机电源模块13的电压输出端与低功耗微 控制器11的供电端相连，按键模块14与低功耗微控制器11的控制位相连，LCD显示模块15显示数据发送端与低功耗微控制器11的显示数据接收端相连。
本实施例中，低功耗微控制器为核心的检测仪主机1中的低功耗微控制器11的主控芯片选用TI公司研制的MSP430F149单片机。它是一种十六位超低功耗单片机，其内部有5个低功耗模块，最大程度上保护电池的寿命，适合在便携式仪器上使用。单片机采用16位精简指令系统，集成16位寄存器和常数发生器，发挥最大的代码效率，具有87个I/O口，256KB的闪存，16KB的RAM，高速12位A/D转换器。单片机供电电压为3.3V。LCD显示模块15采用ILI9320TFT带背光LCD触摸显示屏，供电电压为3.3V。主要接口有AD0-AD7、R/W、RS、EN、PSB和RST等，其电压由单片机供给。
按键模块14分别为P2.0、P2.1、P2.2和P2.3。MSP430F149单片机通过P6.0和P6.1采集主机无线模块12的电压信号。LCD显示模块15的数据段AD0-AD7与低功耗微控制器11的I/O口P9.0-P9.7相连，其他控制位分别连接P4.1-P4.6。MSP430F149单片机为各个模块的连接提供丰富的I/O口资源。
检测仪工作原理：电容测量模块21用以检测茶树叶片的电容信号，温度测量模块22用以检测茶树叶片温度信号；低功耗微控制器11通过主机无线模块12接收传感器无线模块24发送的数据，进行A/D转换和电容的尖峰判定，识别有效电容尖峰点，通过将电容出现尖峰时刻与此刻叶片温度比对，由此得到电容出现尖峰时的温度，此温度为茶树叶片临界冻害温度。
图3为检测仪主程序流程图，检测仪主程序分三个主要模块：参数测量、数据查询和数据删除。用户通过按键模块14进行选择。
图4为临界冻害判定程序流程图，读取已存电容数据，并查找出电容最大值，当最大值大于100nF时，输出对应的温度，即为茶树临界冻害温度；当最大值小于或者等于100nF时，输出未知。
图5为参数测量流程图，启动测量参数模块时，电容测量模块21采集茶树叶片的电容的电压信号，温度测量模块22采集茶树叶片温度的电压信号，把信号通过传感器无线模块12和主机无线模块24送入低功耗微控制器11，通过单低功耗微控制器11自身的A/D转换，把模拟信号转换成数字信号，然后再进行计算和显示。
图6为数据记录程序流程，数据显示采用连续型刷新模式，用户可随时记录数据。
Claims (2)
1.一种植物临界冻害温度检测仪，包括低功耗微控制器为核心的检测仪主机(1)和植物临界冻害温度无线传感器(2)，其特征在于：所述低功耗微控制器为核心的检测仪主机(1)包括：低功耗微控制器(11)、主机无线模块(12)、主机电源模块(13)、按键模块(14)和LCD显示模块(15)，低功耗微控制器(11)的数据接收端与主机无线模块(12)的数据发送端相连，主机电源模块(13)的电压输出端与低功耗微控制器(11)的供电端相连，按键模块(14)与低功耗微控制器(11)的控制位相连，LCD显示模块(15)显示数据发送端与低功耗微控制器(11)的显示数据接收端相连；所述植物临界冻害温度无线传感器(2)包括电容测量模块(21)、温度测量模块(22)、传感器电源模块(23)和传感器无线模块(24)，传感器无线模块(24)的信号接收端与电容测量模块(21)和温度测量模块(22)的信号发送端相连，传感器无线模块(24)通过无线通信协议与主机无线模块(12)通讯，传感器电源模块(23)电压输出端与传感器无线模块(24)、电容测量模块(21)和温度测量模块(22)的供电端相连；低功耗微控制器为核心的检测仪主机(1)通过无线传输通信协议与植物临界冻害温度无线传感器(2)进行数据传输。
2.根据权利要求1所述一种植物临界冻害温度检测仪，其特征在于：所述植物临界冻害温度无线传感器(2)中的电容测量模块(21)用以检测植物的电容信号，温度测量模块(22)用以检测植物温度信号；所述低功耗微控制器为核心的检测仪主机(1)中的低功耗微控制器(11)用以对接收主机无线模块(12)发送的数据进行A/D转换和电容的尖峰判定，识别有效电容尖峰点，通过将电容出现尖峰时刻与此刻叶片温度比对，由此得到电容出现尖峰时的温度，此温度为植物临界冻害温度。
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| CN201620197362.9U CN205538793U (zh) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | 一种植物临界冻害温度检测仪 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105606664A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-05-25 | 江苏大学 | 一种植物临界冻害温度检测仪 |
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2016
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