農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，該農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置包括傳感器、管道、位于該管道一端的風機以及位于該管道另一端的空氣射流出口；該風機用于將空氣從該管道一端吸入以及將空氣通過該空氣射流出口驅(qū)出；該傳感器設置于待測作物的莖稈上，用于獲取該待測作物莖稈的應力及應變數(shù)據(jù)。本實用新型可在田間環(huán)境下，真實模擬自然風場，并實時、準確、快速、高效地獲取農(nóng)作物在彎折、倒伏過程中與倒伏直接相關的瞬時局部應力、應變等傳感數(shù)據(jù)，為作物品種的定量化、標準化評價提供新的技術裝置，從而提高大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及作物品種評價的質(zhì)量和效果。
【專利說明】農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及農(nóng)業(yè)自動化領域，尤其涉及一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置。

【背景技術】
[0002]在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物倒伏已經(jīng)成為影響農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。以玉米、水稻、小麥為代表的大田作物在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有很大比重，以玉米為例，每年因倒伏造成的減產(chǎn)達上百萬噸。因此，開展主要農(nóng)作物的抗倒伏定量化、標準化研究十分必要。隨著現(xiàn)代信息化、自動化技術手段的發(fā)展，特別是傳感器、材料力學、計算機以及機械自動化技術在農(nóng)業(yè)領域的深入應用，為傳統(tǒng)的農(nóng)作物性狀參數(shù)獲取、測量與分析帶來全新的技術手段和實用工具，通過模擬真實環(huán)境構建大田自然風場環(huán)境并進行農(nóng)作物抗倒伏測試分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和品種選育提供實時準確的數(shù)據(jù)支持，從而提高作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)能力，對于推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展有著巨大的促進作用。
[0003]然而，大田生產(chǎn)過程中，環(huán)境變化不可預知，在大田中開展農(nóng)作物抗倒伏研究計算和分析具有較大難度。當前針對力學性能的研究主要包括莖桿彎折力、莖桿壓碎力、硬皮穿刺力等間接參數(shù)的測量與評價。針對田間自然狀態(tài)下的作物抗倒伏研究，難以構建系統(tǒng)化、定量化、標準化外部環(huán)境，不能獲取與倒伏直接相關的彎曲、彎折瞬時局部的應力、應變數(shù)據(jù)，從而影響大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及作物品種評價的質(zhì)量和效果。
實用新型內(nèi)容
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，能夠真實模擬自然風場，并實時、準確、快速、高效地獲取農(nóng)作物在彎折、倒伏過程中與倒伏直接相關的瞬時局部應力及應變數(shù)據(jù)。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案提供了一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，包括傳感器、管道、位于所述管道一端的風機以及位于所述管道另一端的空氣射流出口 ；
[0008]所述風機用于將空氣從所述管道一端吸入以及將空氣通過所述空氣射流出口驅(qū)出；
[0009]所述傳感器設置于待測作物的莖桿上，用于獲取所述待測作物莖桿的應力及應變數(shù)據(jù)。
[0010]進一步地，還包括支架，所述管道設置在所述支架上，通過所述支架實現(xiàn)所述管道在垂直水平方向上的移動以及所述空氣射流出口朝向的調(diào)整。
[0011 ] 進一步地，還包括導軌，所述支架通過滑輪設置在所述導軌上，通過所述導軌實現(xiàn)所述管道在水平方向上的移動。
[0012]進一步地，所述管道內(nèi)設置有空氣整流器和過濾網(wǎng)。
[0013]進一步地，所述風機包括葉輪、驅(qū)動器以及控制器，所述控制器通過驅(qū)動器控制所述葉輪的轉(zhuǎn)速。
[0014]進一步地，所述驅(qū)動器為電機或者柴油機。
[0015]進一步地，還包括數(shù)據(jù)采集器和計算機，所述傳感器通過所述數(shù)據(jù)采集器連接所述計算機，所述計算機通過所述數(shù)據(jù)采集器采集所述傳感器的應力及應變數(shù)據(jù)并對所述采集的應力及應變數(shù)據(jù)進行分析。
[0016]進一步地，所述風機為多個。
[0017](三)有益效果
[0018]本實用新型提供的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，可在田間環(huán)境下，真實模擬自然風場，并實時、準確、快速、高效地獲取農(nóng)作物在彎折、倒伏過程中與倒伏直接相關的瞬時局部應力、應變等傳感數(shù)據(jù)，為作物品種的定量化、標準化評價提供新的技術裝置，從而提高大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及作物品種評價的質(zhì)量和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型實施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置的側(cè)視圖；
[0020]圖2是本實用新型實施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置的俯視圖；
[0021]圖3是本實用新型實施方式提供的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置風向調(diào)整的示意圖；
[0022]圖4是本實用新型實施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置中風機設置的不意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0024]圖1是本實用新型實施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置的側(cè)視圖，該裝置包括傳感器、管道2、位于所述管道2—端的風機I以及位于所述管道另一端的空氣射流出口 3 ；
[0025]所述風機I用于將空氣從所述管道2 —端吸入以及將空氣通過所述空氣射流出口3驅(qū)出；
[0026]所述傳感器設置于待測作物4的莖桿上，用于獲取所述待測作物莖桿的應力及應變數(shù)據(jù)。
[0027]本實用新型中，通過風機、管道和空氣射流出口可實現(xiàn)穩(wěn)定均勻氣流的模擬，將該裝置安裝在田間實驗小區(qū)側(cè)面，其中風機實現(xiàn)氣流的速度的控制，管道的作用在于使氣流穩(wěn)定、流速均一化，并產(chǎn)生一定的壓力，在空氣射流出口處形成一定區(qū)域的穩(wěn)定風場，使在出口形成的氣流與自然風具有類似屬性，優(yōu)選地，還可在管道2內(nèi)安裝空氣整流器與過濾網(wǎng)。其中，空氣射流出口的規(guī)格根據(jù)待測作物大小確定，以玉米為例，單株玉米約2-2.5m高，橫向Im寬，通常需要2m*lm的出口截面積；小麥水稻等植株Im高左右，需要約2m*lm的出口截面積，管道長度與截面積相關，2m*lm的出口截面積為例，其長度至少需要4m。
[0028]圖2是上述農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置的俯視圖，優(yōu)選地，該農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置還包括支架6，所述管道2設置在所述支架6上，通過所述支架6實現(xiàn)所述管道2在垂直水平方向上的移動以及所述空氣射流出口朝向的調(diào)整。
[0029]優(yōu)選地，該農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置還包括導軌5，所述支架6通過滑輪設置在所述導軌5上，通過所述導軌5實現(xiàn)所述管道2在水平方向上的移動。其中，支架6分前后兩組，可實現(xiàn)獨立的升降，從而實現(xiàn)管道的垂直方向移動，以及上下方向的角度的調(diào)整；支架下方通過滑輪安裝在水平的軌道上，軌道方向與管道的方向垂直，通過滑輪軌道實現(xiàn)水平方向的移動，以適應不同小區(qū)作物的數(shù)據(jù)采集需要。具體地，可根據(jù)模擬倒伏風向的不同，調(diào)整裝置的安裝位置，裝置在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動角度可通過調(diào)整支架的水平相對位置和導軌距離實現(xiàn)，如圖3所示，以實現(xiàn)模擬風場的方向的調(diào)整。
[0030]其中，所述風機包括葉輪、驅(qū)動器以及控制器，所述控制器通過驅(qū)動器控制所述葉輪的轉(zhuǎn)速。不同作物要求的實驗風速不同，以玉米為例，發(fā)生倒伏條件風速要達到25m/s，小麥水稻倒伏風速需要達到15m/s。風機的功率與截面積、風速相關，以2m*lm的空氣射流出口截面積，25m/s風速為例，需要約55kw的驅(qū)動器。風機中的驅(qū)動器可以為電機或柴油機，滿足大田野外環(huán)境的條件。優(yōu)選地，根據(jù)截面形狀不同，設置多個風機并調(diào)整風機在截面內(nèi)的布局，參見圖4，如長方形截面，可使用2臺風機I并列布局。
[0031]其中，上述農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置還包括數(shù)據(jù)采集器和計算機，所述傳感器通過所述數(shù)據(jù)采集器連接所述計算機，所述計算機通過所述數(shù)據(jù)采集器采集所述傳感器的應力及應變數(shù)據(jù)并對所述采集的應力及應變數(shù)據(jù)進行分析。具體地，在作物抗倒伏測試前，可在待測作物莖桿上均勻布設應力、應變傳感器，傳感器通過數(shù)據(jù)采集器連接到控制計算機，計算機記錄作物倒伏測試過程中連續(xù)的的應力及應變數(shù)據(jù)。
[0032]本實用新型實施方式提供的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，可針對不同作物、不同品種、不同密度進行田間測定，并將分析結(jié)果作為農(nóng)作物抗倒伏性評價的量化指標，為品種鑒定和品種選育提供量化參考，并形成田間環(huán)境下作物抗倒伏性測定的標準流程，從而達到提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的目的。具體地，首先，在田間環(huán)境下，在種植的目標作物側(cè)面，利用風機和管道模擬田間狀態(tài)下的自然風，在目標作物器官莖桿重要位置上粘貼傳感器；開啟風機后，可通過數(shù)據(jù)采集器記錄作物莖桿的不同部位在模擬自然環(huán)境下的應力及應變數(shù)據(jù)，而后可將風速逐漸加大，直至發(fā)生彎折、倒伏，從而得到作物莖桿在倒伏、彎折過程中的應力及應變數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)進行計算分析，以實現(xiàn)作物主要器官的抗彎折、倒伏材料力學屬性的計算分析，從而為大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、作物品種評價提供定量化、標準化依據(jù)。
[0033]本實用新型實施方式提供的一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，可在田間環(huán)境下，真實模擬自然風場，并實時、準確、快速、高效地獲取農(nóng)作物在彎折、倒伏過程中與倒伏直接相關的瞬時局部應力、應變等傳感數(shù)據(jù)，為作物品種的定量化、標準化評價提供新的技術裝置，從而提高大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及作物品種評價的質(zhì)量和效果。
[0034]以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的專利保護范圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，包括傳感器、管道、位于所述管道一端的風機以及位于所述管道另一端的空氣射流出口； 所述風機用于將空氣從所述管道一端吸入以及將空氣通過所述空氣射流出口驅(qū)出； 所述傳感器設置于待測作物的莖桿上，用于獲取所述待測作物莖桿的應力及應變數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，還包括支架，所述管道設置在所述支架上，通過所述支架實現(xiàn)所述管道在垂直水平方向上的移動以及所述空氣射流出口朝向的調(diào)整。
3.根據(jù)權利要求2所述的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，還包括導軌，所述支架通過滑輪設置在所述導軌上，通過所述導軌實現(xiàn)所述管道在水平方向上的移動。
4.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述管道內(nèi)設置有空氣整流器和過濾網(wǎng)。
5.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述風機包括葉輪、驅(qū)動器以及控制器，所述控制器通過驅(qū)動器控制所述葉輪的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權利要求5所述的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器為電機或者柴油機。
7.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集器和計算機，所述傳感器通過所述數(shù)據(jù)采集器連接所述計算機，所述計算機通過所述數(shù)據(jù)采集器采集所述傳感器的應力及應變數(shù)據(jù)并對所述采集的應力及應變數(shù)據(jù)進行分析。
8.根據(jù)權利要求1至7任一所述的農(nóng)作物抗倒伏測試環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述風機為多個。
【文檔編號】G01N3/00GK204027912SQ201420438427
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權日:2014年8月5日
【發(fā)明者】肖伯祥, 郭新宇, 杜建軍, 王傳宇, 溫維亮 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術研究中心