CN206115670U

CN206115670U - 一种自动化分析作物产量影响因素的系统

Info

Publication number: CN206115670U
Application number: CN201620865957.7U
Authority: CN
Inventors: 王志强; 马云飞; 张宝军; 范春波
Original assignee: MINISTRY OF CIVIL AFFAIRS NATIONAL DISASTER REDUCTION CENTER
Current assignee: MINISTRY OF CIVIL AFFAIRS NATIONAL DISASTER REDUCTION CENTER
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2026-08-10

Abstract

本实用新型公开了一种自动化分析作物产量影响因素的系统，该系统包括终端机1、传输模块2、采集控制装置3、农作物参数监测单元4、土壤参数监测器5；采集控制装置3分别连接农作物参数监测单元4、土壤参数监测器5；采集控制装置3通过传输模块2连接终端机1。采集控制装置3采集农作物参数监测单元4获取的农作物参数、土壤参数监测器5获取的土壤参数并经过传输模块2上传至终端机1。本实用新型的系统可以完成数据采集和上传的自动化。

Description

一种自动化分析作物产量影响因素的系统

技术领域

本实用新型属于农业领域，涉及一种自动化分析作物产量影响因素的系统。

背景技术

作物参数是评价环境条件(包括作物生长的土壤环境、农田小气候、农业气象灾害等)对作物生长影响的重要依据，也是了解作物生长、病虫害及作物营养供给状况、预测产量的重要依据，便于及时有针对性地采取各种管理措施，从而保证作物的正常生长。目前作物参数，如发育期、密度、叶面指数、株高、长势等，主要依靠人工观测。由于人工观测工作量大，在观测业务中仅规定在作物生长的主要发育期进行作物参数的观测，不能连续、动态获取作物参数的变化情况以及作物随天气条件变化的动态影响情况。因此开发一种自动收集并储存信息且自动传输到终端进行数据分析的系统是亟待解决的问题。

EPIC作物生长模型(Environmental Policy Integrated Climate Model)可以较好地模拟作物在不同气象条件及灌溉水平下的产量，从而应用到作物旱灾致灾强度及因旱损失风险评估中。EPIC模型早期被称为侵蚀-土地生产力影响评估模型(the ErosionProductivi-ty Impact Calculator Model)，是美国农业部为评价美国水土资源现状，分析土壤侵蚀和生产力关系而开发的综合模型，包括气象、水文、土壤侵蚀、作物生长等模块。作物生长模型(crop growth model)是EPIC模型的重要子模型之一，考虑了作物生长过程中的气象条件、作物类型、田间管理等众多因素。模型输入的气象因子包括降雨、气温、风速、相对湿度、太阳辐射等；作物参数包括株高、叶面积、发育期、植株密度、单株分蘖数等；土壤环境参数包括土壤水分、土壤透气性、土壤肥力等，通过对比逐日累计热量单元和潜在热量单元，进行作物产量计算，即当累计热量单元达到作物成熟所需时，模型输出结果即为模拟的作物产量。利用EPIC作物生长模型，可以测算不同生育期水分胁迫与农作物产量的影响，从而指导农业灌溉。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种自动化分析作物产量影响因素的系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型提供了自动化分析作物产量影响因素的系统，所述系统包括终端机1、传输模块2、采集控制装置3、农作物参数监测单元4、土壤参数监测器5。所述采集控制装置3分别连接所述农作物参数监测单元4、所述土壤参数监测器5；所述采集控制装置3通过所述传输模块2连接所述终端机1。

所述采集控制装置3采集所述农作物参数监测单元4获取的农作物参数、所述土壤参数监测器5获取的土壤环境参数并经过所述传输模块2上传至终端机1。

进一步，所述终端机1包括处理器11、触屏显示器12；所述处理器包括收集单元111、计算分析单元112。

进一步，所述农作物参数监测单元4包括叶面积指数仪41、株高传感器42、发育期传感器43。

进一步，所述土壤参数监测器5中设有土壤水分传感器51、土壤氧气传感器52、土壤肥力传感器53。

进一步，所述采集控制装置3包括主控制器31、采集器32、储存单元33、通讯单元34、供电单元35；所述主控制器31分别电连接所述采集器32、所述储存单元33、所述通讯单元34、所述供电单元35。

所述传输模块2采用的通讯网络可以采用多种通讯方式，包括有线通讯、ZIGBEE局域无线通讯或GPRS广域无线通讯，在终端机1与传输模块2距离较近的情况下可通过有线传输；在终端机1与采集控制装置3距离不是太远的情况下(十公里以内)，可采用ZIGBEE局域无线通讯，ZIGBEE模块可自组网，扩展也较容易；在终端机1与采集控制装置3距离较远的情况下，选用GPRS无线通讯网络。

所述传输模块2的本质是通讯接口模块，当选用GPRS网络作为数据传输的通道，则所述传输模块2需要选择GPRS无线通讯模块。

叶面积指数仪41的型号为TRAC-II；

株高传感器42的型号为SA-20P；

发育期传感器43实质上是图像传感设备(CCD)，实时拍摄作物图像，采集控制装置3将采集到的图像及时地处理和识别，通过自动提取作物发育期的图像特征信息分析作物所处的发育期。

土壤水分传感器51的型号为MH-SFC，用于反映土壤湿度。

土壤氧气传感器52的型号为SO-110，用于反映土壤的透气性。

土壤肥力传感器53的型号为W-NK-TP01，用于反映土壤的氮磷含量。

主控制器：以工控机、单板机等为核心的控制器，与采集器、存储单元、通讯单元、供电单元等协调工作。

采集器：由传感器接口、信号调理电路、数据采集电路及其它一些辅助电路组成。

存储单元：由较大的电子存储器件组成，存储一定时间(如一个月)逐分钟采集处理的各个要素数据值和系统工作状态记录等。

通讯单元：主要负责与终端机的通讯，由GPRS/CDMA承担通讯任务，建立所述气象监测装置与终端机的通讯协议，完成上传数据记录和下达任务指令。

供电单元：太阳能供电、AC220V供电及相应转化工作。

进一步，所述采集器的型号为DT50或DT500。

本实用新型的土壤参数监测器5放于地面上，其中设置的土壤水分传感器、土壤氧气传感器、土壤肥力传感器插入土壤内检测。

计算分析单元：将接收的各项数据，包括气象数据、作物参数数据、田间管理数据等按照EPIC作物生长模型进行计算。本领域技术人员熟知利用EPIC作物生长模型进行测算不同生育期水分胁迫对作物产量损失的贡献率的计算方法，或者可以参考申请号为2014106882068的专利文献，进而编制可以运行上述计算方法的计算程序，将该计算程序装入所述计算分析单元中，测算出影响作物产量的水分关键期。

在此介绍申请号为2014106882068的专利文献中公开的利用EPIC作物生长模型进行测算不同生育期水分胁迫对作物产量损失的贡献率：

(1)运用EPIC作物生长模型确定评价作物的作物参数；

(2)根据步骤(1)中确定的作物参数以及站点气象数据，确定作物产量的水分关键期；运用EPIC作物生长模型模拟作物生长过程，以全生育期水分充足处理的模拟结果为对照，分别减少各个生育期i的灌溉量，根据下列公式计算减产率y_i：

其中，Y_s是全生育期水分充足情况下的作物产量，Y_i是不同生育期在水分亏缺条件下的产量损失；

根据不同生育期水分亏缺条件下得到的减产率，计算不同生育期水分胁迫对产量损失的贡献率α_i：

其中，m是作物生育期的数量。

该方法通过计算作物生长期内不同阶段的水分胁迫对作物产量损失的贡献率，较为直观的反映了影响作物产量的水分关键期，从而确定了影响作物产量的关键因素。

本实用新型的优点和有益效果：

本实用新型的系统可以实现农作物参数和土壤参数的自动采集和自动上传功能，节省了操作人员的强度，提高了工作效率；

利用本实用新型的系统可以确定影响作物产量的关键因素。

附图说明

图1显示本实用新型的自动化分析作物产量影响因素的系统的结构示意图；

图2显示终端机的结构示意图；

图3显示采集控制装置的结构示意图；

其中，1：终端机；11：处理器；111：收集单元；112：计算分析单元；12：触屏显示器；2：传输模块；3：采集控制装置；31：主控制器；32：采集器；33：储存单元；34：通讯单元；35：供电单元；4：农作物参数监测单元；41：叶面积指数仪；42：株高传感器；43：发育期传感器；5：土壤参数监测器；51：土壤水分传感器、52：土壤氧气传感器、53：土壤肥力传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1一种自动化分析作物产量影响因素的系统

一种自动化分析作物产量影响因素的系统，系统包括终端机1、传输模块2、采集控制装置3、农作物参数监测单元4、土壤参数监测器5。采集控制装置3分别连接农作物参数监测单元4、土壤参数监测器5；采集控制装置3通过传输模块2连接终端机1。

采集控制装置3采集农作物参数监测单元4获取的农作物参数、土壤参数监测器5获取的土壤环境参数并经过传输模块2上传至终端机1。

终端机1包括处理器11、触屏显示器12；处理器包括收集单元111、计算分析单元112。

农作物参数监测单元4包括叶面积指数仪41、株高传感器42、发育期传感器43。

土壤参数监测器5中设有土壤水分传感器51、土壤氧气传感器52、土壤肥力传感器53。

采集控制装置3包括主控制器31、采集器32、储存单元33、通讯单元34、供电单元35；主控制器31分别电连接采集器32、储存单元33、通讯单元34、供电单元35。

传输模块2采用的通讯网络采用有线传输的方式。

实施例2一种自动化分析作物产量影响因素的系统

传输模块2采用的通讯网络采用ZIGBEE局域无线通讯的方式或者采用GPRS无线通讯网络的方式。选用GPRS网络作为数据传输的通道，则传输模块2选择GPRS无线通讯模块。

以上实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种自动化分析作物产量影响因素的系统，其特征在于，所述系统包括终端机(1)、传输模块(2)、采集控制装置(3)、农作物参数监测单元(4)、土壤参数监测器(5)；所述采集控制装置(3)分别连接所述农作物参数监测单元(4)、所述土壤参数监测器(5)；所述采集控制装置(3)通过所述传输模块(2)连接所述终端机(1)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端机(1)包括处理器(11)、触屏显示器(12)；所述处理器包括收集单元(111)、计算分析单元(112)。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述农作物参数监测单元(4)包括叶面积指数仪(41)、株高传感器(42)、发育期传感器(43)。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述土壤参数监测器(5)设有土壤水分传感器(51)、土壤氧气传感器(52)、土壤肥力传感器(53)。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集控制装置(3)包括主控制器(31)、采集器(32)、储存单元(33)、通讯单元(34)、供电单元(35)；所述主控制器(31)分别电连接所述采集器(32)、所述储存单元(33)、所述通讯单元(34)、所述供电单元(35)。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传输模块(2)选择GPRS无线通讯模块。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述采集器(32)的型号为DT50或DT500。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述叶面积指数仪(41)的型号是TRAC-II；所述株高传感器(42)的型号为SA-20P；所述发育期传感器(43)是图像传感设备。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述土壤水分传感器(51)的型号为MH-SFC；所述土壤氧气传感器(52)的型号为SO-110；所述土壤肥力传感器(53)的型号为W-NK-TP01。