茶園氣象環(huán)境無線監(jiān)測及防霜控制系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、我國茶葉種植多集中于丘陵山區(qū)，復雜的地形使得茶園中不同區(qū)域近地氣候差異性顯著，晚霜所造成的茶樹凍害程度也有所不同。目前分布在茶園中的多組防霜機的控制，僅以某一種地形上的茶樹冠層處的溫度為依據(jù)進行統(tǒng)一的啟閉控制，易造成空操作、誤操作;此外，由于茶葉種植區(qū)地處偏遠，茶園內(nèi)氣候環(huán)境與外界存在差異，且各種植地塊分散，也增加了霜凍害的監(jiān)測預報和防霜控制的難度?；诖?，本論文在國家863計劃課題“茶園智能化關鍵技術與裝備開發(fā)”和國家自然科學基金項目

2、“茶園氣流擾動防霜控制策略研究”的資助下，首先試驗研究晚霜天氣條件下，茶園中不同地形上氣溫的差異性，以此對茶園監(jiān)測控制區(qū)域進行劃分，并合理布置防霜機;最后構建基于433 MHz無線射頻的茶園氣象環(huán)境無線監(jiān)測及防霜控制系統(tǒng)，并進行測試。
　　(1)晚霜茶園不同地形氣溫的差異性研究在面積為312畝的茶園中，試驗測試晚霜條件下不同地形上茶樹冠層處氣溫及逆溫強度的差異。測試點高度分別為近地上方1.2 m(茶樹冠層溫度)、3.5 m和6.5

3、 m。結果表明:茶園不同地形上，隨著海撥的降低1.2 m處氣溫逐漸降低，且差異性明顯，最大差值可達差6.1℃;茶園內(nèi)的最低溫度明顯低于天氣預報最低溫度，最大相差7℃;茶園近地不同地形在近地6.5m與1.2 m的逆溫強度差異性明顯，最大達5.3℃，隨著海撥的降低，逆溫強度變大。
　　(2)茶園監(jiān)控區(qū)域劃分及防霜機布置基于上述氣溫分布的差異性，將茶園劃分為5個防霜監(jiān)控區(qū)域。以南坡茶園種植區(qū)域為例，為使防霜覆蓋率高于90％，根據(jù)防霜機數(shù)

4、量最少、走線路徑，提出了2種方案;分別計算了2種方案的防霜覆蓋率、防霜機數(shù)量以及線路總長。結果表明:試驗地塊上防霜機布置數(shù)量為15個，安裝俯角為15°，防霜機朝向坡頂?shù)姆桨笧樽罴?，同時降低了整個防霜系統(tǒng)的成本。
　　(3)茶園氣象環(huán)境無線監(jiān)測及防霜控制系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)下位機采用PLC作為采集控制終端的核心，基于433 MHz無線射頻與上位機進行通訊，以實現(xiàn)茶園氣象環(huán)境信息的無線采集和和防霜機控制。首先設計了PLC外圍控制電路和無線數(shù)據(jù)