農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)，系統(tǒng)由中央控制電腦、自動氣象站、衛(wèi)星分控站、解碼器、電磁閥、灌溉帶灌水器、水泵、遙控器、流量傳感器及CDMA遠(yuǎn)程模塊組成；自動氣象站和衛(wèi)星分控制站都與中央控制電腦連接，衛(wèi)星分控制站還與水泵、遙控器和多個灌溉器相連，每個灌溉器包括解碼器、電磁閥、灌溉帶灌水器和流量傳感器組成；自動氣象站將采集到的蒸發(fā)量ET、降雨量數(shù)據(jù)自動傳輸給中央控制電腦，然后通過有線/無線方式將指令發(fā)送田間的衛(wèi)星分控站；衛(wèi)星分控制站通過解碼器指揮電磁閥、水泵開啟灌溉作業(yè)，完成灌水任務(wù)。該系統(tǒng)能有效提高灌水的精度和水的利用率、防止田間水土流失，保持土壤肥力，給農(nóng)民收入、生態(tài)環(huán)境帶來顯著效益。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)。 農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 目前市場上常用的灌溉控制方式主要有：手動、半自動、網(wǎng)絡(luò)平臺自動灌溉方式。 其中自動灌溉是采用時間控制器與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的一種灌溉系統(tǒng)，灌水時間、灌水延續(xù)時間、 灌水周期均由人工在時間控制器上設(shè)定。氣象信息、土壤濕度、農(nóng)作物類型只用于指導(dǎo)灌溉 或簡單地參與控制。如在達(dá)到一定濕度時啟動灌溉任務(wù)，或者下雨時關(guān)閉灌溉任務(wù)等。
[0003] 為建設(shè)好現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范，建立根據(jù)土壤墑情和農(nóng)作物科學(xué)種植的智能化全自動灌 溉系統(tǒng)是十分必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有灌溉管理系統(tǒng)的不足，本實(shí)用新型提供一種能根據(jù)蒸發(fā)蒸騰量ET 自動設(shè)計灌溉計劃，土壤允許水分消耗量管理，流量優(yōu)化控制，管道故障報警的農(nóng)田智能灌 溉管理系統(tǒng)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)由中央控制電腦、自動氣象站、衛(wèi) 星分控站、解碼器、電磁閥、灌溉帶灌水器、水泵、遙控器、流量傳感器及CDMA遠(yuǎn)程模塊組 成；自動氣象站和衛(wèi)星分控制站都與中央控制電腦連接，衛(wèi)星分控制站還與水泵、遙控器和 多個灌溉器相連，每個灌溉器包括解碼器、電磁閥、灌溉帶灌水器和流量傳感器組成；自動 氣象站將采集到的蒸發(fā)量ET、降雨量數(shù)據(jù)自動傳輸給中央控制電腦，中央控制電腦根據(jù)預(yù) 先輸入的作物需水?dāng)?shù)值，自動計算形成灌溉計劃，然后通過有線/無線方式將指令發(fā)送田 間的衛(wèi)星分控站；衛(wèi)星分控制站通過解碼器指揮電磁閥、水泵開啟灌溉作業(yè)，完成灌水任 務(wù)。
[0007] 每個地塊的衛(wèi)星分控站和自動氣象站通過安裝CDMA通訊模塊，將灌溉形成的水 量報告及氣象站資料傳給園區(qū)的電腦，園區(qū)中心可以不用到達(dá)現(xiàn)場就可以對各個地塊的灌 溉用水及氣象等情況進(jìn)行了解和監(jiān)測。
[0008] 所述的自動氣象站由風(fēng)速傳感器、降雨量傳感器、蒸發(fā)量傳感器、濕度傳感器組 成。
[0009] 本農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)將采集的氣象數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)直接納入灌溉系統(tǒng)，制 定灌溉計劃。根據(jù)ET值設(shè)計的灌溉計劃包括灌水器特性，土壤類型，植物種類，根系深度及 坡度等因素。
[0010] 系統(tǒng)設(shè)計一種循環(huán)入滲功能，對土壤的允許水份消耗量范圍進(jìn)行管理，在排水不 良站點(diǎn)，斜坡，及土壤密度大的地區(qū)優(yōu)化灌水應(yīng)用。即使在高峰用水階段也可自動將水量調(diào) 整至土壤入滲率水平。
[0011] 系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星站流量傳感器提供場地的流量計劃，并將每個灌溉站點(diǎn)的流量控制 設(shè)置在最佳狀態(tài)。管理其灌溉系統(tǒng)動態(tài)流量，確保所有操作按照水泵系統(tǒng)和管道容量的液 壓限制參數(shù)運(yùn)行和閥站的累積流量需求一流量優(yōu)化功能。
[0012] 系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測水力和流量狀態(tài)，能監(jiān)控因管道系統(tǒng)斷裂或閥門故障而導(dǎo)致流量過 低或過高的狀況。如因管道斷裂出現(xiàn)溢水事故能主動關(guān)閉相應(yīng)的閥門及主管道，并發(fā)送警 報訊息，同時將故障區(qū)域主動隔離。在低流量或無流量時，能標(biāo)明故障區(qū)域正在運(yùn)行的閥門 位置，根據(jù)預(yù)案進(jìn)行后續(xù)的處置工作。
[0013] 本實(shí)用新型能有效提高灌水的精度和水的利用率、防止田間水土流失，保持土壤 肥力，給農(nóng)民收入、生態(tài)環(huán)境帶來顯著效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0015] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1
[0017] 以下結(jié)合附圖所示作進(jìn)一步詳述。
[0018] 如圖1所示，一種農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)由中央控制電腦、自 動氣象站、衛(wèi)星分控站、解碼器、電磁閥、灌溉帶灌水器、水泵、遙控器、流量傳感器及CDMA 遠(yuǎn)程模塊組成；自動氣象站和衛(wèi)星分控制站都與中央控制電腦連接，衛(wèi)星分控制站還與水 泵、遙控器和多個灌溉器相連，每個灌溉器包括解碼器、電磁閥、灌溉帶灌水器和流量傳感 器組成；自動氣象站將采集到的蒸發(fā)量ET、降雨量數(shù)據(jù)自動傳輸給中央控制電腦，中央控 制電腦根據(jù)預(yù)先輸入的作物需水?dāng)?shù)值，自動計算形成灌溉計劃，然后通過有線/無線方式 將指令發(fā)送田間的衛(wèi)星分控站；衛(wèi)星分控制站通過解碼器指揮電磁閥、水泵開啟灌溉作業(yè)， 完成灌水任務(wù)。
[0019] 每個地塊均采用一套上述系統(tǒng)，系統(tǒng)還設(shè)有一個總的園區(qū)計算機(jī)，每個地塊的衛(wèi) 星分控站和自動氣象站通過安裝CDMA通訊模塊，將灌溉形成的水量報告及氣象站資料傳 給園區(qū)的計算機(jī)，園區(qū)中心可以不用到達(dá)現(xiàn)場就可以對各個地塊的灌溉用水及氣象等情況 進(jìn)行了解和監(jiān)測。
[0020] 所述的自動氣象站由風(fēng)速傳感器、降雨量傳感器、蒸發(fā)量傳感器、濕度傳感器組 成。
[0021] 技術(shù)參數(shù)和功能：
[0022] 1、氣候參與決策特征與水利系統(tǒng)監(jiān)測；
[0023] 系統(tǒng)按氣候特征和水力系統(tǒng)監(jiān)察現(xiàn)場情況，并根據(jù)監(jiān)測到的信息去決定灌溉澆水 的時間表，必要時對系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)閉。能與氣象站保持?jǐn)?shù)據(jù)上的實(shí)時溝通，可支持無數(shù)個氣象 站（由用戶自己任意添加）的數(shù)據(jù)交換，能夠?qū)龅匦l(wèi)星站就各個指定的氣象站進(jìn)行局部分 組(編程）監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對農(nóng)田的灌溉用水要求做出應(yīng)對。
[0024] 2、根據(jù)ET (蒸發(fā)量）制定運(yùn)行方案；
[0025] 系統(tǒng)能夠控制氣象監(jiān)測器，根據(jù)預(yù)先設(shè)計的灌溉級別關(guān)閉不同種類植物的灌水系 統(tǒng)。能根據(jù)輸入的蒸發(fā)量（ET)值制定灌溉運(yùn)行方案。當(dāng)ET功能啟動，控制器按照由指定氣 象站收集的ET數(shù)據(jù)自動調(diào)整灌溉程序運(yùn)行時間。根據(jù)ET值設(shè)計的灌溉計劃包括灌水器特 性，土壤類型，植物種類，根系深度及坡度等因素，對土壤的允許水份消耗量范圍進(jìn)行管理。
[0026] 3、監(jiān)測雨量調(diào)節(jié)灌溉；
[0027] 系統(tǒng)監(jiān)測雨量計算傳感器，記錄降雨資料，根據(jù)降雨自動中斷灌溉。不斷監(jiān)測天氣 數(shù)據(jù)來源，已計算的ET值應(yīng)包括有效降雨量。根據(jù)景觀灌溉的用水要求自動調(diào)節(jié)各站點(diǎn)的 灌溉時間長短或灌溉日期。
[0028] 4、流量優(yōu)化控制；
[0029] 系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星站流量傳感器提供場地的流量計劃，并將每個灌溉站點(diǎn)的流量控制 設(shè)置在最佳狀態(tài)。管理其灌溉系統(tǒng)動態(tài)流量，確保所有操作按照水泵系統(tǒng)和管道容量的液 壓限制參數(shù)運(yùn)行和閥站的累積流量需求一流量優(yōu)化功能。
[0030] 5、實(shí)時監(jiān)控；
[0031] 系統(tǒng)提供實(shí)時監(jiān)控，能有序地控制閥門的操作以獲取最佳灌溉效果，同時確保不 超過系統(tǒng)的液壓負(fù)荷。流量管理系統(tǒng)協(xié)助多個站點(diǎn)操作以幫助縮短(濃縮)總系統(tǒng)的運(yùn)行時 間及灌水窗口。
[0032] 6、故障警報及處理；
[0033] 系統(tǒng)具備實(shí)地監(jiān)測水力和流量狀態(tài)，能監(jiān)控因管道系統(tǒng)斷裂或閥門故障而導(dǎo)致流 量過低或過高的狀況。如因管道斷裂出現(xiàn)溢水事故，系統(tǒng)自動找出故障發(fā)生地點(diǎn)，能主動關(guān) 閉相應(yīng)的閥門及主管道，并發(fā)送警報訊息，指明故障發(fā)生地點(diǎn)同時采取行動將故障區(qū)域主 動隔離。在低流量或無流量的情況下，系統(tǒng)將發(fā)送警報指明當(dāng)前故障及標(biāo)明故障區(qū)域正在 運(yùn)行的閥門位置，根據(jù)預(yù)案進(jìn)行后續(xù)的處置工作。
[0034] 7、整合衛(wèi)星站與傳感器；
[0035] 系統(tǒng)有能力整合多個衛(wèi)星和傳感器組群，在連續(xù)的實(shí)時監(jiān)察和管理下，允許在站 點(diǎn)各位置均能管理該群組內(nèi)的操作數(shù)據(jù)。
[0036] 8、自動下載運(yùn)行計劃；
[0037] 系統(tǒng)在預(yù)設(shè)時間自動下載系統(tǒng)日常運(yùn)行計劃，系統(tǒng)活動以圖形化或文字日志形式 呈現(xiàn)。
[0038] 9、灌溉日志；
[0039] 系統(tǒng)能夠調(diào)度多個站點(diǎn)的灌溉日志。灌溉日志內(nèi)包含以下內(nèi)容：灌溉日數(shù)，控制閥 的運(yùn)行時間，根據(jù)土壤類型，植物種類，根系深度及坡度因素等計算出的土壤允許水分消耗 量，與灌溉時間表鏈接，與傳感器啟動及循環(huán)入滲程序(重復(fù)運(yùn)行時包含相隔等候）鏈接。
[0040] 10、啟始日期多樣化；
[0041] 系統(tǒng)管理灌溉啟動日期以符合園區(qū)內(nèi)的灌水要求。啟始日期可由用戶自定模式以 周的形式，或以單日/雙日的形式，或以31天的形式，或以無需灌溉日數(shù)的形式。無需灌溉 日包括指定的灌溉啟始日以及在兩次灌溉啟動間跳過的無需灌溉日?；顒尤胀９嗄Ｊ娇扇?許自行設(shè)定非灌水日（如除草日，特別活動等)。
[0042] 11、管理灌溉天數(shù)，循環(huán)入滲；
[0043] 系統(tǒng)管理站點(diǎn)操作時間或操作之間的天數(shù)。就氣象站或其它騰發(fā)量數(shù)據(jù)來源提供 的每天變化騰發(fā)量（ET)值，自動調(diào)節(jié)站點(diǎn)操作時間或操作之間的天數(shù)。中控系統(tǒng)包括一種 循環(huán)入滲功能，在排水不良站點(diǎn)，斜坡，及土壤密度大的地區(qū)優(yōu)化灌水應(yīng)用。即使在高峰用 水階段也可自動將水量調(diào)整至土壤入滲率水平或以下。
[0044] 12、手動靈活；
[0045] 中央控制器及場地衛(wèi)星站控制器手動操作的灌溉系統(tǒng)。
[0046] 13、管理水泵；
[0047] 中央計算機(jī)系統(tǒng)有能力管理水泵，傳感器，或其它配套系統(tǒng)的運(yùn)作。
[0048] 14、設(shè)直最佳管路流量；
[0049] 系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的管道尺寸及流量數(shù)據(jù)，并為灌溉設(shè)置最佳管路流量。
[0050] 15、地圖功能；
[0051] 可以將竣工圖輸入電腦，將站點(diǎn)（電磁閥位置）直接在圖上定位，從而實(shí)時觀察所 處位置閥門開關(guān)及運(yùn)行情況。
[0052] 16、報告日志記錄；
[0053] 系統(tǒng)能夠自動生成報告和日志，并可打印或輸出。包括現(xiàn)場設(shè)備報告及每個場地 衛(wèi)星站的所有活動記錄。每天由軟件自動上傳和下載各衛(wèi)星站報告一次或多次。警報日志 /報告還能夠從現(xiàn)場設(shè)備報告中篩選出故障報告。警報日志/報告能統(tǒng)計所有警報事故，包 括傳感器的輸入，同時也能夠分類顯示不同的灌溉功能，如灌溉時間，地面衛(wèi)星，警報類型 等。警報日志/報告包括各站點(diǎn)的灌水記錄。
[〇〇54] 中控系統(tǒng)包括總流量和詳細(xì)的流量報告：流量報告能夠按控制器、程序及站點(diǎn)進(jìn) 行分類獲取。流量報告可每日獲取，也能夠在可選日期范圍內(nèi)顯示。流量報告能以圖形方 式顯示，可打印，并能以Excel格式輸出。中控系統(tǒng)包括每日蒸騰值報告或可選日期范圍 內(nèi)蒸騰值（ET)報告。顯示方式為圖形和EXCEL表格。報告顯示數(shù)據(jù)應(yīng)包括總參考騰發(fā)量 (ET)，雨量，或任何一臺太陽能傳感器、風(fēng)力傳感器、溫度傳感器、降雨量傳感器的數(shù)據(jù)。 [0055] 中控系統(tǒng)包括場地衛(wèi)星站報告顯示現(xiàn)有的程序和配置，包括場地衛(wèi)星硬件設(shè)置和 灌溉設(shè)置。中控系統(tǒng)包括作分析用途的過去通訊記錄報告及任何嘗試失敗的現(xiàn)場通訊記 錄。中控系統(tǒng)能保存所有5年或以上的報告及日志。
【權(quán)利要求】
1. 一種農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)由中央控制電腦、自動氣象站、衛(wèi)星 分控站、解碼器、電磁閥、灌溉帶灌水器、水泵、遙控器、流量傳感器及CDMA遠(yuǎn)程模塊組成； 自動氣象站和衛(wèi)星分控制站都與中央控制電腦連接，衛(wèi)星分控制站還與水泵、遙控器和多 個灌溉器相連，每個灌溉器包括解碼器、電磁閥、灌溉帶灌水器和流量傳感器組成；自動氣 象站將采集到的蒸發(fā)量ET、降雨量數(shù)據(jù)自動傳輸給中央控制電腦，中央控制電腦根據(jù)預(yù)先 輸入的作物需水?dāng)?shù)值，自動計算形成灌溉計劃，然后通過有線/無線方式將指令發(fā)送田間 的衛(wèi)星分控站；衛(wèi)星分控制站通過解碼器指揮電磁閥、水泵開啟灌溉作業(yè)，完成灌水任務(wù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)，其特征在于，每個地塊的衛(wèi)星分控 站和自動氣象站通過安裝CDMA通訊模塊，將灌溉形成的水量報告及氣象站資料傳給園區(qū) 的電腦。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)田智能灌溉管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的自動氣象站由 風(fēng)速傳感器、降雨量傳感器、蒸發(fā)量傳感器、濕度傳感器組成。
【文檔編號】A01G25/16GK203872713SQ201420114632
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月4日
【發(fā)明者】張式雷, 王寧生, 高金龍, 畢金磊, 崔寶君, 王中瑞 申請人:青島恒訊水利科技發(fā)展有限公司