طراحی و ساخت میکرولایسیمتر وزنی تمام اتوماتیک با سیستم ثبت اطلاعات و اطلاع رسانی از راه دور

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه فسا

2 عضو هیئت علمی، گروه مهندسی منابع طبیعی (مرتع و آبخیزداری)، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فسا

چکیده

بیش از 66 درصد مساحت ایران دارای وضعیت اقلیمی فراخشک تا نیمه‌خشک می‌باشد که در این مناطق به طور متوسط تبخیر حدود 8 تا 11 بارندگی سالانه می‌باشد. از طرفی معیشت و اقتصاد درصد زیادی از جمعیت کشور به کشاورزی وابسته است که عمدتا به صورت سنتی و با روش غرقاب انجام می‌شود. بر اساس آمار‌های ارائه شده بالغ بر 80 تا 90 درصد آب مصرفی در ایران در بخش کشاورزی مصرف می‌شود که برنامه‌ریزی جهت استفاده درست از آن می‌تواند در کاهش آب مصرفی، کاهش فشار بر منابع آب زیر‌زمینی، توسعه پایدار، افزایش بهره‌وری آب در بخش کشاورزی و غیره موثر باشد.میزان تبخیر و تعرق در گیاهان اساس برنامه‌ریزی آبیاری جهت مصرف آب در بخش کشاورزی می‌باشد. دقیق‌ترین روش بررسی نیاز آبی گیاهان بررسی بیلان آب در لایسیمترهای وزنی می‌باشد. استفاده از لایسیمتر‌های وزنی متداول دارای مشکلاتی از قبیل نیاز به حضور مستمر کارشناس در محل نصب لایسیمتر می‌باشد. بنابراین هدف از این پژوهش، طراحی و ساخت میکرولایسیمتر وزنی تمام اتوماتیک قابل حمل با دقت بالا و هزینه کم است که در دوره‌های زمانی مشخص (بدون محدودیت زمانی از چند دقیقه تا چند روز) بدون نیاز به حضور کارشناس اقدام به اندازه‌گیری فاکتور‌های مورد نیاز در رابطه با بیلان آب در لایسیمتر نماید، کمبود آب مورد نیاز گیاه را به صورت اتوماتیک به سیتم اضافه نماید، گزارش اقدامات را به کاربر ارسال نماید، داده‌ها را به صورت اتوماتیک روی کارت حافظه ذخیره نماید و امکان اندازه‌گیری دقیق نیاز آبی گیاه و آبیاری اتوماتیک براساس الگوی از پیش تعیین شده را فراهم سازد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and Construction of Full Automatically Micro-lysimeter with Data Recorder and Remote Notification System

نویسندگان [English]

  • Salman Baroumand 1
  • Abdol Rassoul Zarei 2
1 Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Fasa University, Fasa
2 Fasa university
چکیده [English]

The rate of evapotranspiration in the plants is the basis of irrigation planning for water consumption in the agricultural sector. The most accurate method to assess the water requirement in plants is the water balance assessment in weighing lysimeters. The use of conventional weighing lysimeters has different problems such as require to continuous expert presence at the installation site of lysimeter. Therefore, the aim of this study is to design and manufacture of fully automatic portable weighting micro-lysimeter with high accuracy and low cost that in specific time periods (without time limit from a few minutes to a few days) without the need for the presence of an expert, able to measure the required factors in relation to the water balance in the micro-lysimeter, able to automatically add the required water shortage of the plant to the system, able to send the report of measures to the user, able to save the data on the memory card automatically and provide accurate measurement of plant water requirement and automatic irrigation based on the predetermined pattern. In this system, the calculation and sending of the required irrigation information are done by the microcontroller based on the predetermined algorithm. The results of the correlation between the collected data series from the designed Micro-lysimeter and the measured data by the expert person within 10 days (including 6-hour, 12-hour and 24-hour time periods) indicated that the correlations coefficients in all three periods were not different with the perfect reliable line at 99% significant level.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Weighing Micro-lysimeters
  • evapotranspiration
سهرابی ملایوسف، ت.، ح. رحیمی.، ع. خلیلی.، ع. ابراهیمی. 1384. طراحی، ساخت و نصب لایسیمتر وزنی به منظور تعیین نیاز آبی گیاهان زراعی، علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دوره 12، شماره 2، ص 33-43.
فرزانه زردشتی، ف.، ب. بختیاری.، ک. قادری.، م. خانجانی.، م. بنایان. 1397. طراحی و ساخت لایسیمتر کوچک وزنی هوشمند قابل حمل به منظور اندازه‌گیری دقیق نیاز آبی گیاه، تحقیقات آب و خاک ایران، دوره 49، شماره 3، ص 695-704.
علیزاده، ا. 1397. رابطه آب و خاک و گیاه. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد
نشریه 122 کمیته ملی آبیاری و زهکشی، ﺗﺒ.ﺨﯿﺮ و ﺗﻌﺮق ﮔﯿﺎﻫﺎن (دﺳﺘﻮراﻟﻌﻤﻞ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ آب ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﮔﯿﺎﻫﺎن)، 1387
Barani, G. A. and Khanjani, M. J. 2002. A large electronic weighing lysimeter system: Design and installation. Journal of the American Water Resources Association, 38(4): 1053–1060.
Goharian, E. and Azizipour, M. 2020. Integrated Water Resources Management in Iran. In Integrated Water Resource Management (pp. 101-114). Springer, Cham.
Gong, X., Qiu, R., Sun, J., Ge, J., Li, Y. and Wang, S. 2020. Evapotranspiration and crop coefficient of tomato grown in a solar greenhouse under full and deficit irrigation. Agricultural Water Management, 235: 106154.
Jia, X., Dukes, M.D., Jacobs, J.M. and Irmak, S. 2006. Weighing lysimeters for evapotranspiration research in a humid environment. Transactions of the ASABE, 49(2): 401-412.
Lorite, I. J., Santos, C., Testi, L. and Fereres, E. 2012. Design and construction of a large weighing lysimeter in an almond orchard. Spanish journal of agricultural research, 10(1): 238-250.
Payero, J.O. and Irmak, S. 2008. Construction, installation, and performance of two repacked weighing lysimeters. Irrigation Science, 26(2): 191-202.
Ran, H., Kang, S., Hu, X., Li, Ran, H., Kang, S., Hu, X., Li, S., Wang, W. and Liu, F. 2020. Capability of a solar energy-driven crop model for simulating water consumption and yield of maize and its comparison with a water-driven crop model. Agricultural and Forest Meteorology, 287: 107955.
Salehi, S., Dehghani, M., Mortazavi, S.M. and Singh, V.P. 2020. Trend analysis and change point detection of seasonal and annual precipitation in Iran. International Journal of Climatology, 40(1): 308-323.
Schmidt, C.D.S., de Carvalho Pereira, F.A., de Oliveira, A.S., Júnior, J.F.G. and Vellame, L.M. 2013. Design, installation and calibration of a weighing lysimeter for crop evapotranspiration studies. Water Resources and Irrigation Management-WRIM, 2(20): 77-85.
Zarei, A.R. and Mahmoudi, M.R. 2021. Evaluation and Comparison of the Effectiveness Rate of the Various Meteorological Parameters on UNEP Aridity Index Using Backward Multiple Ridge Regression. Water Resources Management, 35(1): 159-177.
Zarei, A.R. and Moghimi, M.M., 2019a. Modified version for SPEI to evaluate and modeling the agricultural drought severity. International journal of biometeorology, 63(7): 911-925.
Zarei, A.R. and Moghimi, M.M. 2019b. Environmental assessment of semi-humid and humid regions based on modeling and forecasting of changes in monthly temperature. International Journal of Environmental Science and Technology, 16(3): 1457-1470.
Zarei, A.R., Shabani, A. and Mahmoudi, M.R., 2019. Comparison of the climate indices based on the relationship between yield loss of rain-fed winter wheat and changes of climate indices using GEE model. Science of The Total Environment, 661: 711-722.
Zhao, C., Hu, C., Huang, W., Sun, X. and Tan, Q., 2010. Design, construction and installation of large soil core lysimeters. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 26(2): 48-53.
Zheng, W., Wan, Y., Li, Y., Liu, Z., Chen, J., Zhou, H., Gao, Y., Chen, B. and Zhang, M., 2020. Developing water and nitrogen budgets of a wheat-maize rotation system using auto-weighing lysimeters: Effects of blended application of controlled-release and un-coated urea. Environmental Pollution, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114383.