CN214066307U - 一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于盆栽苗重变化监测技术领域，具体涉及一种用于恒温实验室盆栽植物生育期苗重变化监测装置。装置包括：盆栽盆，在盆栽盆底部的载物玻璃片，与载物玻璃片相连的薄片式压力传感器。本实用新型提供的恒温实验室盆栽植物生育期苗重变化监测装置，具有定时监测管理，记录苗重变化情况，可以一次监测较多的盆栽，且大大提高了数据的准确性，有效的降低了劳动强度的特点。
Description
技术领域
本实用新型是一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，属于盆栽苗重变化监测技术领域。
背景技术
在盆栽苗重变化监测技术领域中，通常的管理措施是在盆栽苗各个生育期把苗拔出一株用电子天平称其苗重，用于估算盆栽中剩余苗的总重量，以达到监测盆栽植物的生育期苗重变化的目的。此方法仅适合数量少的盆栽，且数据不精确，劳动强度大。传统方法不适用于恒温实验室盆栽苗重监测研究，目前针对恒温实验室盆栽植物生育期苗重变化监测，尚未有可行有效的管理方法或技术。
实用新型内容
本实用新型提出的是一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其目的在于针对现有技术中的问题，提供一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置。
本实用新型的技术解决方案：一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化监测装置，包括盆栽盆、载物玻璃片、土壤湿度传感器、薄片式压力传感器、控制模块、自动旋转装置、太阳能电池板和储能电容，所述载物玻璃片设于盆栽盆底部，薄片式压力传感器的薄片设于载物玻璃片和盆栽盆中间，薄片式压力传感器信号输出端连接控制模块信号输入端，土壤湿度传感器探头设于盆栽盆内，土壤湿度传感器信号输出端连接控制模块信号输入端；所述盆栽盆置于自动旋转装置上，可随自动旋转装置旋转，自动旋转装置型号输入端连接控制模块信号输出端；太阳能电池板和储能电容给各元件提供电源。所述薄片式压力传感器为电流输出型压力传感器，包括感受压力的薄片和信号接收装置。
所述薄片式压力传感器为电流输出型压力传感器，包括感受压力的薄片和外接显示器。
所述土壤湿度传感器为电容式土壤湿度传感器，包括传感头和外接显示器，传感头均匀分布于土壤内。
所述盆栽盆下底面圆半径为10cm，上底面圆半径为15cm，整体高为30cm。
还包括自动供水装置，包括水箱、供水管道、电磁阀和出水口，所述出水口通过供水管道连接水箱，供水管道上设有电磁阀，所述电磁阀控制信号输入端连接控制模块控制信号输出端。还包括自动报警器，土壤湿度传感器信号输出端连接自动报警器信号输入端。
所述控制模块为PLC或计算机。
所述自动旋转装置包括底座、转轴、托盘、电路开关和电机，电路开关和储能电容通过导线连接电机。
控制模块设定测量湿度值和湿度上、下限值，盆栽盆中湿度为所设测定值是自动记录薄片式压力传感器所测数值，确保排除苗重以外干扰情况。当湿度低于下限值，控制模块打开电磁阀，自动供水装置工作，向盆栽盆自动注水至湿度达到上限值，若湿度长时间高于上限值，自动报警器报警。
盆栽鹏可随自动旋转装置旋转以保证植株均匀日照，控制模块设定旋转时间，夜间停止旋转。
本实用新型的有益效果：
1)本实用新型盆栽苗重变化监测装置通过薄片式压力传感器可实时监测记录盆栽苗各个生育期的苗重动态变化情况，及所需水分量的具体情况，通过土壤湿度传感器排除干扰因素。
2)本实用新型盆栽苗重变化监测装置通过载物玻璃片可以承载盆栽中苗、水分及土壤的重量，由于其有已知的固定受力面积，所以可以较为方便的算出苗重变化量。
3)盆栽盆下底面圆半径为10cm，上底面圆半径为15cm，整体高为30cm，该盆栽盆有关参数的设计有利于盆栽苗的光合作用、呼吸作用及水分吸收。
4)自动供水装置和报警装置保证植物土壤湿度适中，有利于植物生长，同时减轻人工成本和时间成本。
附图说明
附图1是苗重变化监测装置结构示意图。
图中，1是土壤湿度传感器、2是薄片式压力传感器、3是电磁阀、4是自动旋转装置、5是载物玻璃片、6是盆栽盆。
具体实施方式
对照附图1，一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化监测装置，包括盆栽盆、载物玻璃片、土壤湿度传感器、薄片式压力传感器、控制模块、自动旋转装置、太阳能电池板和储能电容，所述载物玻璃片设于盆栽盆底部，薄片式压力传感器的薄片设于载物玻璃片和盆栽盆中间，薄片式压力传感器信号输出端连接控制模块信号输入端，土壤湿度传感器探头设于盆栽盆内，土壤湿度传感器信号输出端连接控制模块信号输入端；所述盆栽盆置于自动旋转装置上，可随自动旋转装置旋转，自动旋转装置型号输入端连接控制模块信号输出端；太阳能电池板和储能电容给各元件提供电源。所述自动旋转装置包括底座、转轴、托盘、电路开关和电机，电路开关和储能电容通过导线连接电机。
所述薄片式压力传感器为电流输出型压力传感器，包括感受压力的薄片和外接显示器。所述土壤湿度传感器为电容式土壤湿度传感器，包括传感头和外接显示器，传感头均匀分布于土壤内。
所述盆栽盆下底面圆半径为10cm，上底面圆半径为15cm，整体高为30cm。
还包括自动供水装置，包括水箱、供水管道、电磁阀和出水口，所述出水口通过供水管道连接水箱，供水管道上设有电磁阀，所述电磁阀控制信号输入端连接控制模块控制信号输出端。
实施例1
一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，本装置分为三部分，包括：盆栽盆，在盆栽盆底部的载物玻璃片，与载物玻璃片相连的薄片式压力传感器。
其中，所述载物玻璃片在盆栽盆最底部，薄片式压力传感器的薄片在载物玻璃片下方。载物玻璃片、薄片式压力传感器的薄片与盆栽盆底呈现三层结构。所述薄片式压力传感器由感受压力的薄片和外接的电流显示器相连(即为电流输出型压力传感器)。
公式推导与说明：
由P＝F/S，F＝mg，
得m＝ps/g，
m1＝m土+m玻璃+m苗+m水
m2＝m土+m玻璃+m苗’+m水’
m1为测量时间段初总重量；
m2为测量时间段末总重量；
m水为初始灌溉量；
m水’为时间段末含水量；
m水’＝m蒸发+m蒸腾+(m光合-m呼吸)＝ET+(m光合-m呼吸)；
一般正常生长情况下，m光合＞m呼吸，由于m光合和m呼吸的差值极小，此处可忽略不计；
S＝πR2，g＝10m/s2,
根据土壤水分平衡方程得，
Δw＝P+I+U-ET-R-In-D,
式中:△W表示时段末与时段初土壤储水量之差(mm)；P表示时段内降水量 (mm)；I表示计算时段内灌溉量(mm)；U表示时段内上行水总量(mm)；ET表示土面蒸发量与植物蒸腾量之和，称为蒸散量(mm)；R表示时段内地面径流损失量(mm)；In表示计算时段内植物冠层截留量(mm)；D表示时段内下渗水量(mm)。截留是降水或喷灌时被植冠所截获而未达到土表的那部分水量，苗期自然很少，但生长中后期有时可占降水量的2％～5％，这部分水未参与土面蒸发而直接从植冠上蒸发掉，因此又常合并到ET。可是截留量较难统计，且数量不大，许多情况下予以忽略。地表径流与截留有着同样的情况。不过对于恒温实验室来说，不出现暴雨或降雨，也可以忽略，P＝0，R＝0，In＝0，在恒温实验室，人工调控下，U＝0，D＝0。
于是土壤水分平衡式可简化为:Δw＝I-ET,
Δw＝w2-w1，
w1为测量时间段初土壤含水率，
w2为测量时间段末土壤含水率，
利用驻波比法测量土壤含水率，即测w1与w2，
驻波比法：自从Topp等人在1980年提出了土壤含水率与土壤介电常数之间存在着确定性的单直多项式关系，从而为士壤水分测量的研究开辟了一种新的研究方向，即通过测量土壤的介电常数来求得士壤含水率从电磁学的角度来看，所有的绝绿体都有可以看着是电介质，而对于土壤来说，则是于士壤固相物质、水和空气三种电介质组成的混合物。在常温状态下，水的介电常数约为80，土壤固相物质的介电常数约为3～5，空气的介电常数为1，可以看出，景响土壤介电常数主要是含水率。Roth等提出了利用土、水和空气三相物质的空间分配比例来计算士壤介电常数，并经Gardn等改进后，为采用介电方法测量土壤水分含量提供了进一步的理论依据，并利用这些原理进行土壤含水率的测量。
m水＝I,
ET＝m蒸发+m蒸腾；
Δm苗＝m苗’-m苗
＝(m2-m1)-(m水’-m水)
＝(P2-P1)s/g-(ET-m水)
＝(P2-P1)πR2/10-(w2-w1)+2m水
＝π/1000(P2-P1)-Δw+2m水
Claims (9)
1.一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是包括盆栽盆、载物玻璃片、土壤湿度传感器、薄片式压力传感器、控制模块、自动旋转装置、太阳能电池板和储能电容，所述载物玻璃片设于盆栽盆底部，薄片式压力传感器的薄片设于载物玻璃片和盆栽盆中间，薄片式压力传感器信号输出端连接控制模块信号输入端，土壤湿度传感器探头设于盆栽盆内，土壤湿度传感器信号输出端连接控制模块信号输入端；所述盆栽盆置于自动旋转装置上，可随自动旋转装置旋转，自动旋转装置型号输入端连接控制模块信号输出端；太阳能电池板和储能电容给各元件提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是所述薄片式压力传感器为电流输出型压力传感器，包括感受压力的薄片和外接显示器。
3.根据权利要求1所述的一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是所述土壤湿度传感器为电容式土壤湿度传感器，包括传感头和外接显示器，传感头均匀分布于土壤内。
4.根据权利要求1所述的一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是所述盆栽盆下底面圆半径为10cm，上底面圆半径为15cm，整体高为30cm。
5.根据权利要求1所述的一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是还包括自动供水装置，包括水箱、供水管道、电磁阀和出水口，所述出水口通过供水管道连接水箱，供水管道上设有电磁阀，所述电磁阀控制信号输入端连接控制模块控制信号输出端。
6.根据权利要求1所述的一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是所述控制模块为PLC或计算机。
7.根据权利要求1所述的一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是所述自动旋转装置包括底座、转轴、托盘、电路开关和电机，电路开关和储能电容通过导线连接电机。
8.根据权利要求1所述的一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是还包括自动报警器，土壤湿度传感器信号输出端连接自动报警器信号输入端。
9.根据权利要求1所述的一种用于恒温实验室盆栽植物生育期状态变化的监测装置，其特征是所述薄片式压力传感器为电流输出型压力传感器，包括感受压力的薄片和信号接收装置。
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