一种喷灌机喷洒雨量分布信息动态测试方法及系统

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的描述以更详细了解本发明的具体实施方式，但并不作为对本发明权利要求的限制。

参考图1及图2，示出了本发明测量系统的构成及其功能，本发明的喷灌机喷洒雨量分布信息动态测试系统包括远程测量控制中心10及若干布置于田间喷灌区的基于无线数传的雨量称重仪11(如图6和图7所示)，所述远程测量控制中心10进一步包括：计算机系统101、无线通讯单元102及天线103；所述计算机系统通过无线通讯单元102和天线103接收所述雨量称重仪传输的雨量数据并进行数据处理。参考图3，所述每个雨量称重仪11进一步包括：单片机110、雨量筒111、称重传感器112、供电电源113、无线通讯单元114及天线115。所述雨量筒111收集雨水通过称重传感器112称重输出雨量数据信息给单片机110进行数据处理，处理结果通过无线通讯单元114和天线115传输给所述测量控制中心的计算机系统101。所述远程测量控制中心10用于对整个测量过程的监视和控制，其通过依次巡检并采集田间雨量称重仪的雨量重量值而计算出喷灌区域相关测点的喷灌强度和喷洒均匀度，还能同时绘制出田间雨量分布图，并进行数据存储和打印，实时显示测量结果和田间雨量分布情况，实现辅助变量喷灌机进行数字化作业。所述若干布置于田间喷灌区的基于无线数传的雨量称重仪11用于实时收集盛放雨水和动态称量雨水的重量，并响应所述测量控制中心10的采样指令通过无线传输方式输出称重数据。

参考图4，示出了本发明测量系统的测量控制程序流程，本发明的喷灌机喷洒雨量分布信息动态测试方法包括：

步骤S21，在大型喷灌机13作业的农田喷灌区域均匀布置多个雨量称重仪11；

步骤S22，所述大型喷灌机13在喷灌区域作业时，所述雨量称重仪11实时收集喷洒的雨量并获取所述雨量数据；

步骤S23，与所述雨量称重仪11无线通讯连接的测量控制中心10获取所述雨量数据信息，并通过计算处理输出所述农田喷灌区域内相应采集点的喷洒雨量数据；

步骤S24，根据所述喷洒雨量数据，所述测量控制中心10计算出所述农田喷灌区域的喷灌强度及喷洒均匀度并得出雨量分布信息数据。

所述步骤S21还包括步骤S210：为所述雨量称重仪按其摆放位置设定编号X_i的步骤。其中i＝1，2，3......k，可赋初始值i＝1。

所述步骤S23进一步包括：

步骤S231，所述测量控制中心以无线通讯方式向所述雨量称重仪X_i发出采样指令读取雨量称重仪X_i的雨量数据信息；

步骤S232，所述雨量称重仪X_i作出响应并以无线通讯方式向所述计算机系统回传数据；

步骤S233，判断是否采集完所有数据分析设定所需的雨量称重仪数据。当判断i等于k时，输出测量结果并赋初始值i＝1；当判断i小于k时，i＝i+1，循环执行步骤S231继续进行数据采集。

下面以平移喷灌机为例参考电动大型喷灌机试验方法的机械行业标准JB/T 6280.2-1992，以雨量称重仪称量的雨水质量代替标准公式中雨量筒的喷灌水深，进一步说明喷洒均匀度和喷灌强度的具体计算方法。

(1)喷洒均匀度的计算：

首先，说明雨量称重仪的布置。雨量称重仪与喷灌机水管路平行的直线布置，每排雨量称重仪的布置应超过喷灌机的有效长度，雨量称重仪的排距应不大于50m，喷灌机供水渠、主驱动台车等运行路面不能种植作物的地域不放置雨量称重仪。

其次，喷洒均匀度系数用克里斯琴森(J.E.Christiansen)均匀度系数表示，按以下公式计算：

$C_{\mathrm{uc}}=100\times (1-\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}|g_i-\bar{g}|}{\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}{g}_i})$

其中，C_uc-克里斯琴森均匀度系数，单位：％；

k-数据分析被采用的雨量称重仪的数量；

g_i-第i个雨量称重仪称量的雨量的重量值，单位：g；

g-雨量称重仪称量的雨量的重量的平均值$\bar{g}=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}{g}_i}{k},$单位：g。

(2)根据下面公式进行喷灌强度的计算：$\bar{p}=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}{p}_i}{k},$

其中，p-平均喷灌强度，单位：g/h；

k-数据分析被采用的雨量称重仪的数量；

i-数据分析被采用的雨量称重仪的编号，i＝1，2，3……k；

p_i-第i个雨量称重仪的点喷灌强度，单位：g/h。

(3)雨量分布图的绘制

根据雨量称重仪实时回传到测量控制中心的重量数据g₁、g₂、g₃......g_k，计算机系统执行雨量分布图的绘制程序，快速产生并显示对应时段的雨量分布平面图。

为了使离散点的数据形成较为平滑的曲线，绘图时采用了反距离加权平方法进行了插值处理。

所述的反距离加权平方法(Inverse distance squared)：是把估算点与实测点间的距离作为权重因子，估算点与实测点间的距离越近，其权重越大，反之越小；权重值由距离平方的反比给出。表达式为：

$G=\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}\frac{g_i}{d_i^2}\right]/\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}\frac{1}{d_i^2}\right]$

式中，G为估算点的雨量重量值，g_i是第i个雨量称重仪称量的雨量重量值，d_i是估算点到第i个雨量称重仪布置点的距离。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。