Способ выращивания растений Советский патент 1988 года по МПК A01G7/00 

со 00 N to

Изобретение относится к сельскому хозяйству, нредназначено для автоматизации процесса полива растений и может быть использовано при выращивании растений в тепли цпх.

Целью изобретения является повышение точности определения времени полива.

lia фиг. 1 изображен участок растения с местом крепления емкостного датчика; на фиг. 2 - вариант использования акустического датчика зазора.

Сущность предложенного способа заключается в том, что под листьями интакт- ных растений устанавли вают бесконтактные электромагнитные преобразователи зазора, по достоверному увеличению выходного сигнала бесконтактного электромагнитного преобразователя зазора определяют момент полива и производят периодический полив растений.

Зазор между листом и пластиной датчика зависит от тургоресцентности (водного потенциала) черещка листа растения. Уменьшение свободной влаги в растении приводит к уменьшению водного потенциала черешка, опусканию листа растения и уменьшению зазора.

На изменение зазора, кроме тургоресцентности, влияет также ряд случайных факторов (ветер, рост, движение растения и т. п.). Для исключения ложного срабатывания системы включения полива из-за влияния случайных факторов информацию об изменении зазора снимают одновременно с нескольких растений и непрерывно обрабатывают методами статистики.

Статистическая обработка позволяет определить среднее значение измеряемого выходного сигнала с датчиков, а также ошибку среднего, вызванную случайными колебаниями зазора.

После каждого полива при 100%-ной влагообеспеченности выходные сигналы датчиков компенсируются до нуля и регистрируется ошибка среднего. Это позволяет вычислить наименьшую существенную разность (НСР), которая служит главным критерием достоверного различия двух среднеарифметических значений случайного процесса.

Непрерывное измерение среднеарифметического значения сигналов нескольких датчиков и сравнение его с вычисленным значением НСР позволяет зарегистрировать момент достоверного уменьшения выходного сигнала.

Статистическую обработку выходных сигналов датчиков проводят арифметико-логическим устройством по следующему алгоритму.

Вычисляется среднеарифметическое значение выходного сигнала с датчиков по формуле

- «

и

(1)

где п - число датчиков.

Вычисляется ошибка среднего ,

,l,2...( 1,... ;

А/ - интервал дискретизации, по формуле

S -ЛШ -О)

. П()

(2)

Для заданного уровня доверительной вероятности вычисляют НСР по формуле

.

(3)

ra,eSp 2Sy-средняя ошибка разности;

t - . критерий Стьюдента. Вычисленное значение НСР заносится в память.

Вычисляют разницы среднеарифметических значений, измеренных в t-й (Ui) и нулевой (L/o) точках. Условие достоверного уменьшения выходного сигнала

Ui-Up HCP.

(4)

Выполнение условия (4) служит сигналом к включению системы автоматического полива растений.

Пример }. Использование емкостного параметрического преобразователя.

Конструктивно датчик представляет собой металлическую пластину 1, соединенную клеммой 2 с источником питания высокой частоты. Благодаря жесткой фиксации датчика относительно земли пластину 1 можно считать неподвижной обкладкой конденсатора. Функцию второй, подвижной обкладки

конденсатора выполняет лист 3 растения. Лист 3 и установленную под ним пластину 1 датчика с достаточной точностью можно считать плоским конденсатором. Изменение зазора на ДЯ приводит к изменению емкости датчика на величину АС

ДС 5 ДЯ п

(5)

При малых перемещениях листа статическая характеристика емкостного датчика с имеющимся зазором линейна.

Для увеличения чувствительности емкостного датчика зазора использован источник питания высокой частоты (6 МГц). Линейные размеры пластины датчика бООХ Х400Х1 мм, материал - медь. Пример 2. Использование акустического преобразователя зазора.

Датчик зазора (фиг. 2) основан на принципе измерения времени прохождения отраженного от объекта сигнала. Он состоит из излучателя 4 и приемника 5 отраженной волны. Объект измерений - лист 3 растения.

Обычно используют акустические колебания повышенной частоты (ультразвуковые)

или электромагнитные колебания в диапазоне частот 0,1-700 ГГц. В качестве излучателей и приемников используют магнито- стрикционные или пьезоэлектрические вибраторы. Магнитострикционный вибратор сое- тоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, обладающего большой магнитострик- цией (способностью изменять свои размеры при изменении магнитной индукции). При питании обмотки переменным током час- тотой / сердечник совершает продольные колебания с удвоенной частотой 2/, которые переходят в воздух, отражаются от объекта и воспринимаются приемником через время Л/. Величина зазора определяется из зависимости

Выбирают три растения в разных точках теплицы, удаленных на 3-4 м от электрооборудования (во избежание сетевых наводок).

Пластину емкостного датчика зазора укрепляют на жестком штативе с тремя степенями свободы и подводят снизу к одному из листьев среднего яруса. Двумя степенями свободы ориентируют пластину перпендикулярно стеблю. Вертикальным винтом устанавливают рабочий зазор мм.

Такую же операцию проводят с двумя аналогичными емкостными датчиками, устанавливая их под листьями двух других растений.

Установку рабочего зазора производят

Продолжение таблицы

Для доверительной вероятности ,95 критерий существенности разности (критерий Стьюдента) io,,0.

Наименьшая существенная разность определяют по результатам 4 ч измерении.

с 14iu V- -

S,,V2-SB 1,414X1.,6; .io,o5 1,6X2,,2.

JB течение 12 ч после полива U}-Uo НСР. Через 13 ч после полива выходной сигнал достоверно уменьшился

t/,..

30

Достоверное (с вероятностью ,95) уменьщение выходного сигнала

t/,.,

было зафиксировано в 12 ч 36 мин. В это время логическое устройство включает систему автоматического полива растений. Полив в соответствии с потребностями растений позволил повысить урожайность огурцов на 3,8 кг/м (12%) по сравнению с известным способом.

Таким образом достигается повышение урожайности путем повышения точности определения времени полива.

Фиг.1

Фиг, 2