專利名稱：便攜式作物參考蒸發(fā)蒸騰量測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測定儀，特別是涉及一種便攜式測定儀。本儀器屬現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉、氣象及科研測量儀器領(lǐng)域，能夠?qū)崟r測量空氣溫度、濕度、光照強度、風(fēng)速、土壤濕度等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)測量結(jié)果計算出作物參考蒸發(fā)蒸騰量，從而獲得作物需水量，制定地區(qū)作物灌溉制度及地區(qū)灌溉用水量，并為水資源利用規(guī)劃、灌排工程規(guī)劃設(shè)計及管理、土壤水分動態(tài)預(yù)報等領(lǐng)域提供基本依據(jù)。
背景技術(shù)：
參考作物蒸發(fā)蒸騰量，一直是計算作物需水量的關(guān)鍵，是實時灌溉預(yù)報和農(nóng)田水分管理的主要參數(shù)。目前基于參考作物蒸發(fā)蒸騰量的計算方法有空氣動力學(xué)法、水量平衡法、蒸滲儀法、渦度相關(guān)法及遙感法，這些方法存在使用過程測定儀器昂貴、維護困難、計算公式復(fù)雜、所需參數(shù)過多且難以獲取、通訊方式擴展性不強、操作復(fù)雜等問題，在實際生產(chǎn)過程中受到很大限制。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題，本發(fā)明提供便攜式作物參考蒸發(fā)蒸騰量測定儀，可用于對溫度、濕度、光照強度、風(fēng)速、土壤濕度等環(huán)境參數(shù)測量，采用回歸公式以較少的參數(shù)準(zhǔn)確獲取月、日、時不同階段作物參考蒸發(fā)蒸騰量，以語音方式指導(dǎo)報警，USB、以太網(wǎng)、RS232/485多種方式通信，大容量存儲，大容量鋰電池供電，儀器封裝完全密閉，具有操作簡單、低成本等特點。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如圖1、圖2所示，便攜式作物參考蒸發(fā)蒸騰量測定儀，其外觀結(jié)構(gòu)特征為，由128*64點陣液晶2、鋰電池接口3、固定孔4、按鍵排線接口7組成電路板1的上表面；JTAG編程口8、語音系統(tǒng)9、跳線設(shè)置10、DB15通訊口6、四個傳感器接口5、以太網(wǎng)模塊20插到接口11、電源處理模塊12、單片機模塊13、時鐘系統(tǒng)14、數(shù)據(jù)存儲模塊15、串口模塊16組成電路板背面；語音系統(tǒng)的外殼的喇叭19卡在塑料外殼背殼18；貼膜按鍵23粘到塑料外殼上殼21，電池22固定在上殼內(nèi)部；上下殼體通過密封圈17配合，通過螺絲與電路板1固定密封成一體。
如圖3所示，便攜式作物參考蒸發(fā)蒸騰量測定儀的電路板1的電路結(jié)構(gòu)特征為，主單片機選用超低功耗型單片機MSP430F149，片內(nèi)有2kB數(shù)據(jù)存儲器和60kBFLASH程序存儲器，2個全雙工的串行接口，2個硬件SPI接口，8通道12位A/D轉(zhuǎn)換器；DS1302組成了系統(tǒng)實時時鐘模塊；AT89C4051、PM50100和喇叭組成的語音模塊，實現(xiàn)語音提示和報警功能；鐵存儲器FM24CL64、Flah存儲器AT45DB081組成的存儲模塊，實現(xiàn)儀器的大容量存儲功能；LCD液晶顯示128*64TS136-3和貼膜觸摸按鍵組成了供用戶操作的人機界面；鋰電池充電管理芯片LTC4055，線性電源NCP500SN33給語音系統(tǒng)供電，TPS7333電源芯片為系統(tǒng)供電，TPS2044管理傳感器模塊的供電；MSP430F149的串口1與語音系統(tǒng)通訊，串口2與CP2101轉(zhuǎn)成USB接口，單片機SPI接口通過GM8141擴展成3個串口，分別連接以太網(wǎng)模塊DNE-18、RS232芯片MAX3221、RS485芯片SN65HVD3082，組成了多串口通訊模塊，提供多種通信方式；傳感器接口分別連接由SHT11組成的溫濕度傳感器，TSL230B芯片研制的光照強度傳感器，同時還留有2個通用模擬接口，可以選擇連接土壤濕度或風(fēng)速傳感器。
本發(fā)明專利的有益效果可以根據(jù)需要隨時更換傳感器，可以同時對多種環(huán)境參數(shù)進行測量；作物參考蒸發(fā)蒸騰量需要參數(shù)少，在測溫濕度，光照情況下其相關(guān)系數(shù)達0.945；大容量存儲空間，可以存儲相關(guān)數(shù)據(jù)達60000組；USB、RS232、RS485、以太網(wǎng)多種傳輸方式；1500mAh大容量鋰電池供電，采用低功耗設(shè)計，工作時間長；以語音的方式指導(dǎo)灌溉量及具有報警功能；儀器殼全部密封，適合溫室、大田或野外操作。
圖1是本發(fā)明的實物結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；圖2是本發(fā)明的電路圖正反示意圖；圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)框具體實施例方式電池通過USB或交流適配器給測定儀充電，同時也可以給整個系統(tǒng)供電。按貼膜按鍵23開關(guān)2秒后，鋰電池22開始通過電源處理模塊12給整個系統(tǒng)供電，根據(jù)公式選擇連接所需傳感器；128*64 TS136-3點陣液晶2、貼膜按鍵23組成人機界面，通過人機界面可以設(shè)置儀器機號、系統(tǒng)時間和日期、傳感器參數(shù)、測量保存間隔、語音設(shè)置、串口設(shè)置、存儲間隔及刪除存儲數(shù)據(jù)、作物參考蒸發(fā)蒸騰量公式選擇、背光開關(guān)等；設(shè)置完成以后采集的數(shù)據(jù)和計算的作物參考蒸發(fā)蒸騰量會在液晶上輪流滾動顯示，并按照設(shè)置時間進行存儲，如打開語音功能的話，會以女生的語音連續(xù)讀測量數(shù)據(jù)；四個傳感器接口5可以根據(jù)需要選擇相應(yīng)傳感器，其中有兩路模擬接口，可以對標(biāo)準(zhǔn)電壓電流輸出的模擬傳感器進行測量，以進一步提高作物參考蒸發(fā)蒸騰量計算精度；通訊接口6實現(xiàn)USB、交流適配器充電、以太網(wǎng)接口，RS232通信、RS485通信，使用USB接口還可以與上位機軟件進行通訊，RS232/485接口連接不同的模塊可以實現(xiàn)有線或無線通訊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取。
權(quán)利要求
1.便攜式作物參考蒸發(fā)蒸騰量測定儀，其外觀結(jié)構(gòu)特征為，由128*64點陣液晶(2)、鋰電池接口(3)、固定孔(4)、按鍵排線接口(7)組成電路板(1)的上表面；JTAG編程口(8)、語音系統(tǒng)(9)、跳線設(shè)置(10)、DB15通訊口(6)、四個傳感器接口(5)、以太網(wǎng)模塊(20)插到接口(11)、電源處理模塊(12)、單片機模塊(13)、時鐘系統(tǒng)(14)、數(shù)據(jù)存儲模塊(15)、串口模塊(16)組成電路板(1)背面；語音系統(tǒng)的外殼的喇叭(19)卡在塑料外殼背殼(18)；貼膜按鍵(23)粘到塑料外殼上殼(21)，電池(22)固定在上殼內(nèi)部；上下殼體通過密封圈(17)配合，通過螺絲與電路板(1)固定密封成一體。
2.如權(quán)利要求1所述便攜式作物參考蒸發(fā)蒸騰量測定儀的電路板(1)，其電路結(jié)構(gòu)特征為，主單片機選用超低功耗型單片機MSP430F149，片內(nèi)有2kB數(shù)據(jù)存儲器和60kBFLASH程序存儲器，2個全雙工的串行接口，2個硬件SPI接口，8通道12位A/D轉(zhuǎn)換器；DS1302組成了系統(tǒng)實時時鐘模塊；AT89C4051、PM50100和喇叭組成的語音模塊，實現(xiàn)語音提示和報警功能；鐵存儲器FM24CL64、Flah存儲器AT45DB081組成的存儲模塊，實現(xiàn)儀器的大容量存儲功能；LCD液晶顯示128*64TS136-3和貼膜觸摸按鍵組成了供用戶操作的人機界面；鋰電池充電管理芯片LTC4055，線性電源NCP500SN33給語音系統(tǒng)供電，TPS7333電源芯片為系統(tǒng)供電，TPS2044管理傳感器模塊的供電；MSP430F149的串口1與語音系統(tǒng)通訊，串口2與CP2101轉(zhuǎn)成UJSB接口，單片機SPI接口通過GM8141擴展成3個串口，分別連接以太網(wǎng)模塊DNE-18、RS232芯片MAX3221、RS485芯片SN65HVD3082，組成了多串口通訊模塊，提供多種通信方式；傳感器接口分別連接由SHT11組成的溫濕度傳感器，TSL230B芯片研制的光照強度傳感器，同時還留有2個通用模擬接口，可以選擇連接土壤濕度或風(fēng)速傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供的便攜式作物參考蒸發(fā)蒸騰量測定儀屬現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉、氣象及科研測量儀器領(lǐng)域，能夠?qū)崟r測量空氣溫度、濕度、光照強度、風(fēng)速、土壤濕度等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)回歸公式獲取作物參考蒸發(fā)蒸騰量，并以語音方式指導(dǎo)報警，以USB、以太網(wǎng)、RS232/485多種方式通信，大容量存儲功能。本發(fā)明電路正面由128*64點陣液晶(2)、鋰電池接口(3)連接鋰電池、按鍵排線接口(7)連接外殼貼膜按鍵；背面語音系統(tǒng)(9)、DB15通訊口(6)、四個傳感器接口(5)、以太網(wǎng)模塊(20)插到接口(11)、電源處理模塊(12)、單片機模塊(13)、時鐘系統(tǒng)(14)、數(shù)據(jù)存儲模塊(15)、串口模塊(16)實現(xiàn)測定儀所有功能。
文檔編號A01G25/16GK101067622SQ20071012318
公開日2007年11月7日 申請日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者王成, 喬曉軍, 趙春江, 張馨, 張云鶴, 徐志龍, 侯瑞鋒, 楊軍 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心