温室育苗微喷灌精量控制方法

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  5年才能具有一定的经验进行育苗喷灌。这种育苗喷灌方式不仅耗时耗力，更重要的是为了使育苗湿度从始至终保持在恒定湿度上而对育苗施水过量，从而易造成育苗失败。近几年，各国各地的工厂化育苗技术在蔬菜、花卉、茶园等育苗上快速地发展起来，微喷灌又是育苗的重要环节之一，微喷灌技术不但可以有效提升水资源的利用效率，更重要的是能大大的提升育苗的生产质量。

  3.我国的温室生产起步较晚，属于新兴的产业，温室育苗更是处于起步阶段，自动化程度较低，不利于大规模生产，现阶段正处于微喷灌的初始阶段，目前很少有关于育苗如何灌溉喷水才能使苗不受水的冲击、如何自动进行喷水的研究。而已有的半自动化的研究成果中，没检验测试叶面水分的设备，而是主要以土壤温度、土壤湿度、空气温度作为植株的灌溉控制参数，这些操控方法存在着如下的不足：(1)无法准确的实现植物需水量的调节；(2)容易受到土壤中温度、盐分累积等多种因素的干扰；(3)已有的半自动化装置不仅昂贵而且对不同植物需要喷灌的程度难以把握，喷灌对幼苗容易冲击损伤。

  4.本发明的目的是克服现存技术存在的上述缺陷，提出了一种温室育苗微喷灌精量操控方法，其可以准确测量幼苗生产环境的相对湿度值，精确的控制微喷灌过程中的需水量，能轻松实现温室育苗的自动化、大规模化、远程化生产，并能大大提高温室育苗的生产质量。

  5.本发明的技术方案是：一种温室育苗微喷灌精量操控方法，其中，包括以下步骤：

  6.s1.根据不同的作物生长周期所需湿度和需水量，建立作物生长周期模型，对多极传感器的电极进行多极组合：

  7.所述多极传感器包括圆柱形的绝缘体和位于绝缘体内的数个沿轴向设置的电极，电极在绝缘体内间隔设置，且各电极之间的间距不等，电极的一端暴露于绝缘体的外端，电极的另一端位于绝缘体内，且数个电极的任意两电极之间连接有模拟电阻；

  8mm的电极，利用多极传感器测量非微喷灌状态时幼苗周围的相对湿度，当测量的相对湿度低于设定值时，启动微喷灌喷头，相对湿度(％)测量的计算公式为

  其中，f为相对湿度值，y为两工作电极之间的间距，单位为mm，z为连接两工作电极的模拟电阻值，单位为kω；

  s3.启动微喷灌喷头的同时，自动切换多级传感器的两工作电极，接通多级传感器

  通过控制微喷灌时间实现微喷灌状态的需水量测量，微喷灌喷头的微喷时间l的计算公式为

  0.7424+1.3440x+22.1517/z其中，l的单位为s，x为工作电极之间的间距，单位为mm，z为连接两工作电极的模拟电阻值，单位为kω，当微喷灌喷头的微喷灌时间达到l值时，关闭微喷灌喷头；

  s4.微喷灌结束后，自动切换多级传感器的两工作电极，接通多级传感器中间距为2

  本发明中，所述绝缘体内可设为六个电极，六个电极中的任意电极两两组合，可以组成十五组电极传感器，每一组电极传感器能完成非喷灌状态相对湿度的测量或者喷灌状态需水量的测量。

  所述微喷灌喷头包括钢柱、喷嘴、连接水管和u型弹簧，喷嘴呈竖直方向设置，喷嘴内设有喷水孔，喷嘴的长度为2

  4cm，喷嘴通过其底部的连接水管与供水管道连接，喷嘴的上方设有钢柱，喷嘴的顶部通过u型弹簧与其上方的钢柱连接，喷水孔直径d的计算公式为

  其中，d为喷嘴直径，单位为mm，p为喷射压力，单位为bar，q为喷射流量，单位为l/min，n为喷嘴的个数，η为喷嘴效率系数，η＝1.05

  1.2mm。当喷水孔的直径为0.8mm时的喷洒效果最好，喷洒水分均匀，水滴密度合理。

  本申请所述的温室育苗微喷灌精量控制方法是通过温室育苗精量微喷灌系统实现的，温室育苗精量微喷灌系统包括多级传感器、微喷灌喷头和控制机构，控制机构分别与多级传感器、微喷灌喷头连接，控制机构采用基于单片机的主控系统。单片机可以采用型号为stc15系列的单片机，也可采用其它型号的单片机。

  (1)本发明中的多极传感器放置在土壤外侧空间，与幼苗同步感触喷雾量，能够准确的检测幼苗生产环境的湿度值，直观的反应育苗过程的实际需水量，并可以对育苗过程中的微喷灌量需水量进行精确控制，保证对幼苗提供合适充足的水分；

  (2)该多级传感器可以与控制系统连接，多级传感器检测到的信号经过控制系统的电路和单片机处理后，可以自动驱动微喷灌喷头工作，实现了自动控制，为温室育苗的工厂化、自动化、大规模化生产提供了关键性的技术支持；

  为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

  在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

  第一步，根据不同的作物生长周期所需湿度和需水量，建立作物生长周期模型，对多极传感器上的电极进行多极组合。

  多极传感器包括圆柱形的绝缘体1和位于绝缘体1内的多个沿轴向设置的电极2，电极2在绝缘体1内间隔设置，且各电极2之间的间距不等，电极之间的间距为2

  12mm。电极2的一端暴露于绝缘体的外端，电极2的另一端位于绝缘体1内，且每两个电极2之间连接有模拟电阻，因此上述多个电极2中任意两个电极组合，可以组成一组电极传感器。

  8mm时，此时包括上述两工作电极的电极传感器用于非微喷灌状态时幼苗周围的相对湿度的测量。多极传感器中参与工作的两电极之间的间距相对较大，一般为6

  12mm时，此时包括上述两工作电极的电极传感器用于微喷灌状态时需水量的测量。

  本实施例中，如图1所示，绝缘体1内设有六个电极2，六个电极中的任意电极两两组合，可以组成十五组电极传感器，每一组电极传感器能够实现非喷灌状态相对湿度的测量或者喷灌状态需水量的测量。本实施例中，利用上述十五组电极传感器建立了十五种作物生长周期模型，如下所述。

  第二步，根据实际作物生长周期模型，接通多级传感器中的两个间距较小的电极，利用多极传感器测量非微喷灌状态时幼苗周围的相对湿度，当相对湿度低于设定值，例如66％时，启动微喷灌喷头。

  工作过程中，接通间距相对较小的两电极，使多极传感器处于非微喷灌时相对湿度的测量状态，对幼苗周围的相对湿度进行测量，当相对湿度值降至66

  其中，f为相对湿度值；y为间距相对较小的两电极之间的间距，单位为mm；z为连接两工作电极的模拟电阻值，单位为kω。

  第三步，启动微喷灌喷头的同时，自动切换多级传感器的两工作电极，接通多级传感器中两个间距较大的电极，利用多极传感器测量微喷灌状态的需水量。

  在上述步骤二中，当多极传感器测量到的相对湿度降低至设定值后，自动切换多极传感器的两工作电极，此时间距相对较大的两电极被接通，对幼苗周围的相对湿度进行测量，同时启动微喷灌喷头，对幼苗进行微喷灌。当多级传感器对幼苗周围的相对湿度值检测达到70

  本发明中，通过控制微喷灌时间实现微喷灌状态的需水量测量，设微喷灌喷头的微喷时间为l，则微喷时间测量的计算公式为

  其中，l的单位为s，x为间距相对较大的两工作电极之间的间距，单位为mm；z为连接两工作电极的模拟电阻值，单位为kω。

  如图2所示，微喷灌喷头包括钢柱3、喷嘴4、连接水管5和u型弹簧6，喷嘴4呈竖直方向设置，喷嘴4内设有喷水孔，喷嘴4的长度为2

  1.2mm。喷嘴4通过其底部的连接水管5与供水管道连接，喷嘴4的上方设有钢柱3，喷嘴4的顶部通过u型弹簧6与其上方的钢柱3连接。供水管道内具有一定压力的流水，流经喷嘴4内的喷水孔过程中，将流水变成细雾状的喷雾，从喷水孔的顶部喷出后，直接喷射至喷嘴上方的钢柱3上，喷雾中的水滴与钢柱3碰撞后向外弹射出去。由于向上喷射的喷雾流速较快，向上喷射的喷雾在与钢柱3撞击的过程中，使连接喷嘴4和钢柱3的u型弹簧6振动，u型弹簧6振动更有利于水珠四处散发，提高了水滴的散射效果，提高了该喷头的喷洒均匀性和喷洒范围；另外，水滴打在u型弹簧6上时，通过u型弹簧6的振动，对水滴进一步雾化，对幼苗无伤害。喷水孔直径d的计算公式为：

  其中，d为喷嘴直径，单位为mm；p为喷射压力，单位为bar；q为喷射流量，单位为l/min；n为喷嘴的个数；η为喷嘴效率系数，η＝1.05

  1.2mm。当喷水孔的直径为0.8mm时的喷洒效果最好，喷洒水分均匀，水滴密度合理。

  第四步，微喷灌结束后，自动切换多级传感器的两工作电极，接通多级传感器中两个间距较小的电极，再次利用多极传感器测量非微喷灌状态时幼苗周围的相对湿度，重复上述步骤二至步骤三。

  本申请所述的育苗微喷灌精量操控方法是通过育苗精量微喷灌系统实现的，育苗精量微喷灌系统包括多极传感器、微喷灌喷头和控制机构，控制机构分别与多级传感器、微喷灌喷头连接，控制机构采用基于单片机的控制系统，本实施例中，单片机、通讯接口连接的上位机、多极传感器和微喷灌喷头组成大中型精量微喷灌系统，单片机能够使用型号为stc15系列的单片机，也可以采用其他型号的单片机。单片机不仅可用来接收多极传感器的信号，并对其进行处理操作(即通过触摸屏对下位机操作)、控制显示与输出，而且可以与上位机进行通信，实现微喷灌控制。通过上位机，不仅可以进行参数设置，对运行状态进行管理，而且可同时连接多台下位机，进行控制，实现远距离，大规模，工厂化的人性化集中管理，适合大规模、工厂化的温室育苗企业，该系统的结构图如图3所示。

  实际使用过程中，通过上位机进行检测和控制，当育苗湿度在合适范围内时，单片机没有被触发，微喷灌喷头没有进行喷水。随着育苗环境湿度的降低，当降低到设定值时，单片机被触发，微喷灌喷头进行微喷灌。由于不同的育苗所需要的湿度不同，所以所设定的相关触发值也就不同，此时可以通过上位机进行相关参数的设定。

  以上对本发明所提供的温室育苗微喷灌精量操控方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业方面技术人员可以在一定程度上完成或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业方面技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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