基于无线信号传输的喷头水量分布测试系统.pdf

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1、第31卷2015笠第17期9月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．31NO．17Sep．2015。27基于无线信号传输的喷头水量分布测试系统汤跃，李晨(江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江212013)摘要：现有喷头水量分布测试中存在雨量筒移动难，雨量传感器寿命低，水量分布软件无法展现水量分布图全貌的问题。该文提出了一套基于无线信号传输的喷头水量分布测试系统的解决方案。该系统采用ZigBee无线技术和霍尔无触点开关改进了传统

2、的双翻斗雨量筒。试验时按照水量分布测试要求将雨量筒以方格或径向布置在整个试验场，每个雨量筒都被编号并作为终端设备于整个网络中发送雨量信号，信号经路由器转送给zigaee协调器节点接收数据，最后通过串口由上位机接收。上位机采用Matlab的GUI编写水量分布测试软件，可以实时接收并绘图，计算相关参数、调整水量分布图观察角度和预测组合喷头喷洒情况。通过雨量筒试验，测试了雨量筒的精度和接收灵敏度，雨量筒精度误差不超过0．1mm／h，接收无遗漏。最后该文对$800型喷头进行了水量分布测试并计算相关参数和绘制水量分布图，测试表明该

3、文的喷头水量分布测试系统满足试验需求。关键词：喷头；水；无线传感器网络；雨量筒；水量分布doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．17．004中图分类号：$277．9+4：S126文献标志码：A文章编号：1002—6819(2015)一17—0027—08汤跃，李晨．基于无线信号传输的喷头水量分布测试系统[J]．农业工程学报，2015，31(17)：27—34．doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．17．004http：／／www．tcsae．orgTangYu

4、e，LiChen．Waterdistributiontestsystemofsprinklerbasedonwirelesstransmissiontechnology[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2015，31(17)：27—34．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．17．004http：／

5、／www．tcsae．org0引言中国作为传统的农业大国，农业用水占了全国总用水量的70％，而高效节水灌溉面积仅为1．43×107hm2[11。喷灌作为节水灌溉的主要方法之一技术成熟，可有效节约水资源[21，喷头是喷灌的关键设备。根据国家标准[3】，喷头的性能测试需在一定工作压力下测量流量、水量分布、射程等参数，喷头的水量分布性能既是喷头性能的重要参数也是喷灌规划的重要指标。通常在进行水量分布测试时，测试点少则几十个，多则几百个，雨量筒的间隔需要根据喷头的有效喷洒直径不同，取0．5、1或2m。这就要求雨量简易于移动、方便

6、读数。如果雨量筒采用标准量杯，那么几百个点的测量需要消耗大量时间和人力。全自动雨量筒比标准量杯更加方便快捷，在中国已经有了一定的发展。重庆水文仪器厂研制了中国第1台长周期翻斗式雨量筒，填补了中国自动雨量筒的空白【4】；南京水利水文自动化研究所设计了JDZ02．1翻斗式雨量采集仪，配备了固态存储器，可以在采集雨量信息时无人工干预pl；叶力建发明了基于全球移动通信系统(GSM，globalsystemformobilecommunication)技术的简易无线雨量筒【6J，使收稿日期：2015．05—21修订日期：2015—

7、07—31基金项目：江苏省农业科技支撑计划项目(BE2012385)作者简介：汤跃，男，江苏镇江人，研究员，主要从事农业灌溉装备及智能化研究。江苏镇江流体机械工程技术研究中心，212013。Email：tomt@ujs．edu．cll雨量筒具备了无线收发功能。虽然雨量筒发展至今已经可以进行数据的无线采集，但多用于气象观测【_71。气象点之间的距离比较远，如果同时测量相隔较近的几百个点，大量数据传输易发生网络拥堵。GSM的运行还需依赖通信厂商，不可靠因素大，运行成本高。另外，水量分布试验至少持续1h，雨量筒根据喷头型号不同

8、每次试验中需接收几毫米多则接收几十毫米的水量，翻斗也要翻转相应次数。现有的双翻斗雨量筒仍然采用的是干簧管作为雨量传感器，从使用情况来看干簧管的故障率比较高，存在干簧管失效、双簧片吸合移位等问题。这些故障都较为隐蔽，不易发觉，影响了试验数据的真实性‘81。在获得水量分布数据后还需进行喷灌均匀度的计算和水量分布图的绘制，