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

1、隨著計算機和軟件技術的發(fā)展，虛擬儀器正在逐漸成為測試領域的發(fā)展方向，采用虛擬儀器實現(xiàn)聲發(fā)射信號監(jiān)測與分析也成為現(xiàn)代測試領域的發(fā)展趨勢。為此，本課題研究開發(fā)了以PC為硬件平臺、以美國國家儀器(NI)公司開發(fā)的LabView為軟件開發(fā)平臺，配合必要的傳感器、信號調(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)射信號轉(zhuǎn)化

2、為電壓變化，然后剛虛擬儀器對輸入到數(shù)據(jù)采集卡的電壓信號進行實時采集。數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)日志文件類型存儲起米，同時進行統(tǒng)計分析，實時顯示并通過數(shù)據(jù)采集控制卡輸出開關信號，控制電動機開啟，以控制電磁閥實現(xiàn)滴水的控制，調(diào)節(jié)土壤的濕度，降低聲發(fā)射信號的發(fā)生頻次，同時還將反饋信號顯示在操作平臺上。 論文首先對水分虧缺的監(jiān)測理論的進行了深入的介紹，對監(jiān)測的方法及發(fā)展進行了深入的剖析；然后闡述了在虛擬儀器下監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案設計。該系統(tǒng)運行于Wind

3、ows XP環(huán)境下，整個系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、信號調(diào)理、處理、存儲、自動控制和顯示。各部分均采用模塊化編程。 灌溉試驗是以楊樹苗木為研究對象進行的，研究了聲發(fā)射信號同植株的生理需水及環(huán)境因子間的關系。試驗結(jié)果表明，楊樹苗木由水脅迫產(chǎn)生的聲發(fā)射信號控制灌溉與其它的灌溉控制相比對植株的生長幾乎沒有太大的差異，且對水分虧缺反應敏感，是一個良好的灌水自動控制指標。為此，本文在監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上擴展了系統(tǒng)功能，建立了基于楊樹苗木的生理需水信息的

4、滴灌自動控制系統(tǒng)，并進行了灌溉控制效果實驗。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％，而作物生長幾乎不受影響，節(jié)水效果與經(jīng)濟效益顯著。在保定市南郊試驗田內(nèi)實際試用結(jié)果表明，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、操作方便靈活、測試結(jié)果準確，適應了現(xiàn)代化農(nóng)林業(yè)科學生產(chǎn)和自動化管理的需要，并為開展植物生理、生態(tài)及節(jié)水灌溉研究提供了一個嶄新的研究手