[发明专利]卡尔曼滤波降雨量与压电式蒸发量一体化检测装置

说明书

本发明公开了一种卡尔曼滤波降雨量与压电式蒸发量一体化检测装置，其包括机架机构、蒸发计、雨量计、雨水传感器；所述机架机构包括步进电机、机壳、斜拉索牵引线、支撑板Ⅰ、支撑板Ⅱ、机架挡板、滑杆；本发明将雨量计和蒸发计整合为结构紧凑、运行可靠的一体化检测装置，能根据天气变化自动切换有雨和无雨检测状态，有效降低了降雨天气对水面蒸发量检测的影响；能快速准确检测小雨及以上等级的降雨开始和停止信号；选用高精度压力传感器连续准确测量降雨量和水面蒸发量，并实现了远程监测。

技术领域

本发明属于节水灌溉、精准灌溉技术领域，具体涉及一种卡尔曼滤波降雨量与压电式蒸发量一体化检测装置。

背景技术

降雨量是指一段时间内从天空降落到地面上的液态降水，未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的水深。土壤蒸发量是指一段时段内土壤水分从土壤表面蒸发进入大气的水量。雨后的农田土壤蒸发过程可以分为3个阶段，即土壤蒸发强度接近水面蒸发强度的稳定蒸发率阶段、土壤蒸发强度随含水率变化的蒸发率递减阶段和土壤水分以汽态形式向表土扩散的水汽扩散阶段。而水面蒸发量是指一段时间内地表自由水体未经渗透和流失而蒸发掉的水深。国内外已有众多学者利用水面蒸发构建农田土壤蒸发的数学模型，实现了农田土壤蒸发量的间接检测，具有操作简单易行、检测结果准确、运行稳定可靠等优点。

长期以来，国内外通常采用蒸发计和雨量计分别检测水面蒸发量和降雨量，但存在数据处理复杂、自动化程度低、检测误差累积等问题。因此，研究降雨量和水面蒸发量一体化远程监测装置的已引起众多学者关注。

在当前设施农业的监测系统中，降雨量与水面蒸发量的一体化远程监测存在下述4点不足：

(1)缺少轻量型便携式检测装置。现阶段对降雨量与水面蒸发量的观测，大多选用雨量计和大型蒸发器直接检测或组建一体化检测系统，主要应用于气象站或水文站；缺少适用于设施农业的轻量型便携式降雨量与水面蒸发量一体化检测装置；

(2)降雨天气对水面蒸发量检测的影响较大。现有蒸发器水面蒸发过程往往会受降雨天气影响，检测结果误差较大；而加盖挡雨监测水面蒸发被认为是能有效减小降雨天气对水面蒸发量检测影响的方式之一，但却少有应用；

(3)难以精准检测降雨起止信号。选用加盖挡雨方法观测蒸发器水面蒸发量时，能否准确检测降雨起止信号是影响加盖、去盖及时性的关键。传统雨水传感器对降雨停止响应滞后、检测灵敏度低，仅当传感器表面雨水自然风干后才能响应降雨停止，且金属表面易被氧化，使用寿命短；

(4)未实现手机远程在线监测。现阶段运用的降雨量与水面蒸发量一体化检测系统虽然能远程传输数据，但未实现用手机随时随地查看数据；

目前未见与本发明内容相关的报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种卡尔曼滤波降雨量与压电式蒸发量一体化检测装置，本装置工作效率高，操作简单，成本低，可以满足降雨量和蒸发量国家标准的检测精度要求，提高了生产的质量，大大节省了人力。