用于小型灌區(qū)的水田灌溉水利用系數(shù)測試系統(tǒng)及測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)水利工程領域，涉及一種適用于灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)自動化測定系統(tǒng)，本發(fā)明同時公開了其測試方法。
【背景技術】
[0002]我國水資源不足，供需矛盾突出，已成為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵制約因素。加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與人口、資源、環(huán)境相協(xié)調，是今后一項長期而緊迫的任務。目前，全國灌溉用水量約占總用水量的60%以上，灌溉面積的98%為地面灌溉，灌溉方式粗放，灌溉水的利用率和利用效益較低，因此，灌溉節(jié)水是建設節(jié)水型社會的首要內(nèi)容。
[0003]灌溉水有效利用系數(shù)是在某次或某一時間內(nèi)被農(nóng)作物利用的凈灌溉水量與水源渠首處總灌溉引水量的比值，它與灌區(qū)自然條件、工程狀況、用水管理水平、灌水技術等因素有關，是評價灌溉用水效率的重要指標。跟蹤分析灌溉用水有效利用系數(shù)變化情況，合理評價節(jié)水潛力與節(jié)水灌溉發(fā)展成效，對于促進灌溉節(jié)水健康發(fā)展具有重要意義。
[0004]目前灌溉水有效利用系數(shù)大多采用水利部推薦采用首尾法進行測試，測試選取典型點多、覆蓋面大、測試時間長，且不同監(jiān)測點采集的數(shù)據(jù)存在時間誤差，基本覆蓋作物全生育期，以人工測試為主，測試過程中人力成本高，且測試時間受天氣、作物、土壤墑情等影響條件多，需配備較多人工冗余量，進一步推高了測試的人力成本，且人工測試過程中受讀數(shù)誤差等人為干擾因素影響，降低了灌溉水有效利用系數(shù)的準確性。因此，一種用于小型灌區(qū)的水田灌溉水有效利用系數(shù)自動測試系統(tǒng)借助于測試自動化、精確度高、無線通訊、數(shù)據(jù)便于集中處理等優(yōu)勢，具有較好的發(fā)展空間。同時，無線通訊技術網(wǎng)絡覆蓋范圍不斷增加，灌區(qū)也成為無線通訊技術網(wǎng)絡覆蓋范圍，更使得本系統(tǒng)的大面積推廣成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種灌溉水有效利用系數(shù)自動化測試系統(tǒng)，本發(fā)明同時公開了其測試方法。
[0006]技術方案:本發(fā)明采用如下技術手段加以實現(xiàn):一種用于小型灌區(qū)的水田灌溉水有效利用系數(shù)自動測試系統(tǒng)，包括設置在農(nóng)田的傳感器、數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)及PC客戶端，傳感器與數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)采集分控制系將數(shù)據(jù)通過射頻網(wǎng)絡傳送給數(shù)據(jù)采集總控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集總控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)通過GSM模塊傳送給PC機客戶端。
[0007]所述傳感器包括田間水位傳感器、土壤濕度傳感器、渠道水位傳感器，水位傳感器、土壤濕度傳感器均和數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)相連。
[0008]在數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)上設置電源休眠管理電路，數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)使用太陽能和可充電鋰電池加以供電。
[0009]一種用于小型灌區(qū)的水田灌溉水有效利用系數(shù)自動測試系統(tǒng)的測試方法，包括如下步驟:
[0010]I)數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)發(fā)出巡檢命令，將數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)進行喚醒；
[0011]2)數(shù)據(jù)分控系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)收集指令，將傳感器中的數(shù)據(jù)加以收集，而后通過射頻網(wǎng)絡傳輸至數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)；
[0012]3)數(shù)據(jù)主控系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)后，通過GSM模塊上傳至PC機客戶端；
[0013]4) PC機客戶端收到數(shù)據(jù)后，發(fā)出休眠指令，令數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)休眠。
[0014]主控點和分控點采用定時喚醒式工作機制，主控點自醒的同時，分控點被同時喚醒，同時進行數(shù)據(jù)采集。
[0015]主控點和分控點同步喚醒，完成一個數(shù)據(jù)采集周期后，同時休眠，此時定時器清零，重新從零開始計時，可避免多次喚醒，休眠周期的累計誤差，提高系統(tǒng)可靠性。
[0016]所述PC機客戶端軟件依據(jù)設定的計算參數(shù)進行灌溉水利用系數(shù)的計算。
[0017]系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)時間周期可調。
[0018]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，系統(tǒng)采用低功耗設計，采用太陽能加可充電鋰電池供電，避免田間鋪設電纜。超低功耗設計及定時喚醒機制，適用于不方便使用市電的場合。測量周期間隔可調、測量速度快、精度高，避免測量時間間隔誤差和人為誤差，節(jié)省人力物力成本。
【附圖說明】
[0019]圖1是系統(tǒng)實現(xiàn)原理框圖；
[0020]圖2是數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)原理框圖；
[0021]圖3是數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)原理框圖；
[0022]圖4是超低功耗硬件電路定時器喚醒休眠電路圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合說明書附圖對本發(fā)明進行進一步詳述:
[0024]本發(fā)明涉及一種用于小型灌區(qū)的水田灌溉水有效利用系數(shù)自動測試系統(tǒng)，包括設置在農(nóng)田的傳感器、數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)及PC客戶端，傳感器與數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)采集分控制系將數(shù)據(jù)通過射頻網(wǎng)絡傳送給數(shù)據(jù)采集總控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集總控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)通過GSM模塊傳送給PC機客戶端。如圖1所示，所述傳感器包括田間水位傳感器、土壤濕度傳感器、渠道水位傳感器，傳感器測量得到的水位和土壤濕度數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊傳送給數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)把匯總到的數(shù)據(jù)及本點數(shù)據(jù)通過GSM模塊傳送給遠程客戶端。系統(tǒng)采用MSP430超低功耗單片機，外加硬件定時器喚醒和條件喚醒實現(xiàn)休眠、喚醒狀態(tài)切換。當水位達到設定閾值時，觸發(fā)主控系統(tǒng)工作，所有分控系統(tǒng)被同步喚醒，分控系統(tǒng)在主控系統(tǒng)的控制下，進行采樣或休眠程序。分控系統(tǒng)和主控系統(tǒng)的原理如圖2及圖3所示，分控系統(tǒng)包括CPU，在CPU上連接flash芯片、AD轉換模塊、通訊管理模塊及電源模塊，AD轉換模塊連接傳感器，通訊管理模塊連接射頻發(fā)射模塊，在CPU上還設置電源休