作物葉片生理水分監測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及作物生理信息無損監測【技術領域】，公開了一種作物葉片生理水分監測系統。該系統包括：葉片含水量無損檢測模塊；其中，所述葉片含水量無損檢測模塊包括紅外線光源發射器、檢測樣品臺和透/反射光光強檢測部件；所述檢測樣品臺采用透明玻璃制成，樣品臺表面設置有窄帶濾光片；所述紅外線光源發射器發出的紅外線投射在樣品上，所述透/反射光光強檢測部件分別檢測所述樣品對所述紅外線的透/反射光的強度。本實用新型可快速準確獲取作物的水分狀況信息，操作簡單，可以連續無損檢測，具有體積小、靈敏度高、響應快的優點。
【專利說明】作物葉片生理水分監測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及作物生理信息無損檢測【技術領域】，具體涉及一種作物葉片生理水分監測系統。
【背景技術】
[0002]水分是作物生長的重要物質，同時也是作物生長過程中最大的消耗品。植物葉片的含水量是表征植物體水分信息的重要生理指標，在植物生理和抗旱性研宄中有著廣泛的應用。如何快速準確獲取植物的水分狀況信息，尤其是植物葉片含水量，對于研宄作物生理生化反應、掌握植物的生長發育過程及指導節水灌溉等均有著非常重要的意義。傳統的植物葉片水分測量方法包括烘干法、蒸餾法、滴定法、電測法等，現有方法均需要采集樣品后在實驗室條件下進行測量，通常耗時比較長、操作復雜、檢測成本高、測量數據單一，只具有科研意義，不適用于現場對作物生長情況進行監測和調整。因此，快速、實時、準確測量作物生長的水分狀況尤其是植物葉片含水量是一個亟待解決的問題。
實用新型內容
[0003]針對現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是如何快速、簡便檢測作物葉片含水量，實現在線無損檢測。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種作物葉片生理水分監測系統，其包括:葉片含水量無損檢測模塊；其中，所述葉片含水量無損檢測模塊包括紅外線光源發射器、檢測樣品臺和透/反射光光強檢測部件；所述檢測樣品臺采用透明玻璃制成，樣品臺表面設置有窄帶濾光片；所述紅外線光源發射器發出的紅外線投射在樣品上，所述透/反射光光強檢測部件分別檢測所述樣品對所述紅外線的透/反射光的強度。
[0005]優選地，所述葉片含水量無損檢測模塊還包括:放大器及調理電路、模數轉換器、微處理器；其中，
[0006]所述透/反射光光強檢測部件的輸出端連接所述放大器及調理電路；所述放大器及調理電路的輸出端連接所述模數轉換器；所述模數轉換器的輸出端連接所述微處理器。
[0007]優選地，所述紅外線光源發射器為紅外發光二極管。
[0008]優選地，所述透/反射光光強檢測部件包括光敏二極管和光信號接收電路。
[0009]優選地，所述系統還包括:由設置在作物生長環境周圍的環境信息傳感器節點組成的作物環境信息傳感器模塊。
[0010]優選地，所述傳感器模塊包括:空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風速傳感器、土壤溫濕度傳感器、葉片溫度傳感器、徑流傳感器。
[0011]優選地，所述系統還包括:主控模塊、存儲器和顯示屏；其中，所述主控模塊與所述葉片含水量無損檢測模塊和所述作物環境信息傳感器模塊連接，調用獲取所述檢測模塊和所述傳感器模塊檢測的數據，并將數據存儲到存儲器中。
[0012]優選地，所述存儲器為FLASH存儲器；所述顯示屏為IXD液晶顯示屏。
[0013]優選地，所述系統還包括與葉片含水量無損檢測模塊、作物環境信息傳感器模塊、主控模塊、存儲器和顯示屏連接的電源模塊。
[0014]優選地，所述電源模塊包括太陽能電池板，以及與太陽能電池板通過電線連接的蓄電池。
[0015]上述技術方案的有益效果為:本實用新型可以實時無損檢測作物葉片的水分含量，還可以同步監測與作物含水量密切相關的環境信息，并將所檢測數據存儲在傳感器系統的存儲器中。該系統具有體積小、靈敏度高、響應快的優點，可有效輔助農科科研人員、農技工作者和農戶及時現場診斷作物含水量和需缺水狀況，指導高效節水灌溉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的一個實施例中葉片含水量無損檢測模塊的結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的一個優選實施例中作物葉片生理水分監測系統總體結構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型的一個實施例中作物環境信息傳感器節點和葉片含水量無損檢測模塊同步檢測的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。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。本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0020]現有技術的葉片水分測量主要通過樣品的成分分析實現，通常需要采集樣品并對樣品進行預處理，對試驗環境要求較高。本實用新型中采用光學方式，通過分析葉片對紅外線的透反射性非接觸地測定含水量，其方案易于實施且實時性強，可廣泛用于現場作業。下文參照圖1至圖3，對本實用新型的作物葉片生理水分監測系統的結構和功能進行了描述。
[0021]如圖1所示，在本實用新型的一個實施例中，作物葉片生理水分監測系統主要包括葉片含水量無損檢測模塊，其中，所述葉片含水量無損檢測模塊包括紅外線光源發射器、檢測樣品臺和透/反射光光強檢測部件；所述檢測樣品臺采用透明玻璃制成，樣品臺表面設置有窄帶濾光片(防止自然光對透射光產生影響)；所述紅外線光源發射器發出的紅外線投射在樣品(作物葉片)上，所述透/反射光光強檢測部件分別檢測所述樣品對所述紅外線的透/反射光的強度。本實用新型通過比對透/反射光光強來測定作物葉片的含水量，其中不同作物葉片含水量與其透/反射光光強的對應關系通過預先的試驗測定并校正，實用新型本實用新型實施時系統根據所測定的光強和光強-水分對應關系確定當前樣品的含水量。
[0022]更進一步地，因光強是模擬量，需采用一定手段將其轉換為數字量進行處理和定量分析，故圖1中的葉片含水量無損檢測模塊還包括:放大器及調理電路、模數轉換器、微處理器；其中，所述透/反射光光強檢測部件的輸出端連接所述放大器及調理電路，將光強的模擬信號進行放大和調理；所述放大器及調理電路的輸出端連接所述模數轉換器，將所述模擬信號轉換為數字信號；所述模數轉換器的輸出端連接所述微處理器，對所述數字信號進行處理和定量分析。
[0023]優選地，所述紅外線光源發射器為紅外發光二極管；所述透/反射光光強檢測部件包括光敏二極管和光信號接收電路。
[0024]再參見圖2，本實用新型的作物葉片生理水分監測系統還可進一步對作物的生長環境進一步監測以進行更詳細的分析、指導和/或干預。在圖2的優選實施例中，本實用新型的監測系統還包括:作物環境信息傳感器模塊，其由設置在作物生長環境周圍的環境信息傳感器節點組成，包括:空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風速傳感器、土壤溫濕度傳感器、葉片溫度傳感器、徑流傳感器等。各傳感器通過系統集成，進行綜合檢測。以水稻作物為例，將所述傳感器節點布置于水稻田上方，可同步記錄作物環境信息，輔助監測作物環境對葉片生理水分的影響。
[0025]圖2中還進一步包括:主控模塊、存儲器和顯示屏。其中，所述主控模塊與葉片含水量無損檢測模塊和作物環境信息傳感器模塊連接，調用獲取葉片含水量無損檢測模塊和各傳感器檢測的數據，并將數據存儲到存儲器中。所述存儲器為FLASH存儲器；所述顯示屏為IXD液晶顯示屏。
[0026]如圖3所示，所述監測系統還包括與葉片含水量無損檢測模塊、作物環境信息傳感器模塊、主控模塊、存儲器和顯示屏連接的電源模塊。優選地，所述電源模塊包括太陽能電池板，以及與太陽能電池板通過電線連接的蓄電池。
[0027]由以上實施例可以看出，本實用新型的監測系統可以實時無損檢測作物葉片的水分含量，還可以同步監測與作物含水量密切相關的環境信息，并將所檢測數據存儲在傳感器系統的存儲器中。該系統具有體積小、靈敏度高、響應快的優點，可有效輔助農科科研人員、農技工作者和農戶診斷作物含水量和需缺水狀況，指導高效節水灌溉。
[0028]雖然以上結合優選實施例對本實用新型進行了描述，但本領域的技術人員應該理解，本實用新型所述的方法和系統并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，在不背離由所附權利要求書限定的本實用新型精神和范圍的情況下，可對本實用新型作出各種修改、增加、以及替換。
【權利要求】
1.一種作物葉片生理水分監測系統。其特征在于，所述系統包括:葉片含水量無損檢測模塊；其中， 所述葉片含水量無損檢測模塊包括紅外線光源發射器、檢測樣品臺和透/反射光光強檢測部件； 所述檢測樣品臺采用透明玻璃制成，樣品臺表面設置有窄帶濾光片； 所述紅外線光源發射器發出的紅外線投射在樣品上，所述透/反射光光強檢測部件分別檢測所述樣品對所述紅外線的透/反射光的強度。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述葉片含水量無損檢測模塊還包括:放大器及調理電路、模數轉換器、微處理器；其中， 所述透/反射光光強檢測部件的輸出端連接所述放大器及調理電路；所述放大器及調理電路的輸出端連接所述模數轉換器；所述模數轉換器的輸出端連接所述微處理器。
3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述紅外線光源發射器為紅外發光二極管。
4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述透/反射光光強檢測部件包括光敏二極管和光信號接收電路。
5.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括:由設置在作物生長環境周圍的環境信息傳感器節點組成的作物環境信息傳感器模塊。
6.如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述傳感器模塊包括:空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風速傳感器、土壤溫濕度傳感器、葉片溫度傳感器、徑流傳感器。
7.如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述系統還包括:主控模塊、存儲器和顯示屏；其中， 所述主控模塊與所述葉片含水量無損檢測模塊和所述作物環境信息傳感器模塊連接，調用獲取所述檢測模塊和所述傳感器模塊檢測的數據，并將數據存儲到存儲器中。
8.如權利要求7所述的系統，其特征在于，所述存儲器為FLASH存儲器；所述顯示屏為LCD液晶顯不屏。
9.如權利要求7所述的系統，其特征在于，所述系統還包括與葉片含水量無損檢測模塊、作物環境信息傳感器模塊、主控模塊、存儲器和顯示屏連接的電源模塊。
10.如權利要求9所述的系統，其特征在于，所述電源模塊包括太陽能電池板，以及與太陽能電池板通過電線連接的蓄電池。
【文檔編號】G01N21/3563GK204228602SQ201420712576
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】許世衛, 李燈華, 李哲敏, 張建華, 李干瓊, 王東杰 申請人:中國農業科學院農業信息研究所