基于活立木生理需水的灌溉策略与控制系统研究

发布时间：2023-05-13 13:49

　　现代林木培育已经朝着精细化、高效化的方向发展,在影响林木保存率的众多因素中,水分条件是关键因素之一。及时准确地判断活立木水分亏缺、并基于活立木生理需水制定灌溉策略是确保林木高效培育的必要条件。本研究将茎干含水率作为灌溉决策指标、结合土壤含水率,以盆栽海棠树为研究对象,开展了基于活立木生理需水的灌溉策略与控制系统研究。本文的主要研究内容、方法与结论包括:(1)探究了基于活立木生理需水的灌溉理论基础,结合活立木茎干生理结构及茎干组织内的水分交换机理,在前人研究的基础上提出了以茎干含水率为开始灌溉的指标、以土壤含水率为停止灌溉的指标的精准灌溉策略。(2)根据制定的灌溉策略,设计了一套自动灌溉控制系统。系统硬件设计部分完成了AD采集模块、数据存储模块、RTC时钟模块、数据传输模块和电磁阀门控制模块的硬件设计;系统软件设计部分完成了I²C和SPI总线驱动程序的编写,以及串口程序、数据采集程序、SD卡存储程序、阀门控制程序和数据传输协议的设计。(3)将所设计的灌溉系统和灌溉策略相结合,进行了灌溉实验。实验以5年生海棠为研究对象,通过干旱胁迫试验,以茎干含水率为研究参数、结合土...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 植物生理需水检测研究现状
        1.2.2 灌溉决策指标研究现状
    1.3 本文主要研究工作
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
        1.3.3 论文框架
2 灌溉策略制定的理论基础
    2.1 植物生理学依据
        2.1.1 活立木茎干结构基础知识
        2.1.2 植物茎干中的水分运移机理
    2.2 灌溉控制策略的整体思路
    2.3 本章小结
3 灌溉控制系统硬件设计
    3.1 总体方案设计
    3.2 硬件模块介绍
        3.2.1 微处理器简介
        3.2.2 调试接口电路
        3.2.3 电源管理模块
        3.2.4 EEPROM
        3.2.5 时钟电路
        3.2.6 AD采集模块
        3.2.7 RS232接口电路
        3.2.8 RS485总线接口电路
        3.2.9 GPRS模块
        3.2.10 SD卡存储模块
        3.2.11 电磁阀控制电路
        3.2.12 灌溉控制器实物图
    3.3 传感器的选择
    3.4 本章小结
4 灌溉控制系统软件设计
    4.1 总体方案
    4.2 软件开发环境
    4.3 程序设计
        4.3.1 串口驱动
        4.3.2 I²C总线驱动
        4.3.3 SPI总线驱动
        4.3.4 数据采集程序
        4.3.5 SD卡存储程序
        4.3.6 阀门控制程序设计
        4.3.7 数据传输协议
    4.4 本章小结
5 结果与分析
    5.1 具体灌溉阈值的探索试验
        5.1.1 试验目的
        5.1.2 试验地概况
        5.1.3 试验设计
        5.1.4 传感器安装与数据获取
        5.1.5 茎干含水率的标定
        5.1.6 灌溉阈值的分析
        5.1.7 茎干含水率阈值的确定
        5.1.8 土壤含水率阈值的确定
    5.2 灌溉策略验证
    5.3 系统性能分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢



本文编号：3815943