基于虛擬儀器楊樹苗木水脅迫聲發(fā)射監(jiān)測(cè)與灌溉系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器正在逐漸成為測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展方向，采用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射信號(hào)監(jiān)測(cè)與分析也成為現(xiàn)代測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。為此，本課題研究開發(fā)了以PC為硬件平臺(tái)、以美國(guó)國(guó)家儀器(NI)公司開發(fā)的LabView為軟件開發(fā)平臺(tái)，配合必要的傳感器、信號(hào)調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集卡組成的多通道水脅迫聲發(fā)射監(jiān)測(cè)及灌溉控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)由溫度傳感器、十壤濕度傳感器和聲發(fā)射傳感器將大氣的溫度、土壤的含水量變化以及由于水脅迫所引起的植株的聲發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)化

2、為電壓變化，然后剛虛擬儀器對(duì)輸入到數(shù)據(jù)采集卡的電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)日志文件類型存儲(chǔ)起米，同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時(shí)顯示并通過(guò)數(shù)據(jù)采集控制卡輸出開關(guān)信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)開啟，以控制電磁閥實(shí)現(xiàn)滴水的控制，調(diào)節(jié)土壤的濕度，降低聲發(fā)射信號(hào)的發(fā)生頻次，同時(shí)還將反饋信號(hào)顯示在操作平臺(tái)上。 論文首先對(duì)水分虧缺的監(jiān)測(cè)理論的進(jìn)行了深入的介紹，對(duì)監(jiān)測(cè)的方法及發(fā)展進(jìn)行了深入的剖析；然后闡述了在虛擬儀器下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)運(yùn)行于Wind

3、ows XP環(huán)境下，整個(gè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、信號(hào)調(diào)理、處理、存儲(chǔ)、自動(dòng)控制和顯示。各部分均采用模塊化編程。 灌溉試驗(yàn)是以楊樹苗木為研究對(duì)象進(jìn)行的，研究了聲發(fā)射信號(hào)同植株的生理需水及環(huán)境因子間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，楊樹苗木由水脅迫產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)控制灌溉與其它的灌溉控制相比對(duì)植株的生長(zhǎng)幾乎沒有太大的差異，且對(duì)水分虧缺反應(yīng)敏感，是一個(gè)良好的灌水自動(dòng)控制指標(biāo)。為此，本文在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了系統(tǒng)功能，建立了基于楊樹苗木的生理需水信息的

4、滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了灌溉控制效果實(shí)驗(yàn)。采用一種高節(jié)水型的灌溉方式一苗木兩側(cè)開溝滴頭兩側(cè)均衡分布的分根區(qū)干濕交替灌溉方式，同定時(shí)灌溉及全濕灌溉方式相比，按聲發(fā)射信息控制灌溉可分別節(jié)水31％和39％，而作物生長(zhǎng)幾乎不受影響，節(jié)水效果與經(jīng)濟(jì)效益顯著。在保定市南郊試驗(yàn)田內(nèi)實(shí)際試用結(jié)果表明，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、操作方便靈活、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，適應(yīng)了現(xiàn)代化農(nóng)林業(yè)科學(xué)生產(chǎn)和自動(dòng)化管理的需要，并為開展植物生理、生態(tài)及節(jié)水灌溉研究提供了一個(gè)嶄新的研究手