一種智能澆灌施肥系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能澆灌施肥系統(tǒng)及方法，屬于農(nóng)林灌溉設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，絕大多數(shù)灌溉系統(tǒng)著重于對(duì)灌溉時(shí)間的控制，主要是依據(jù)管理人員對(duì)土壤濕度的判斷和兩次灌溉時(shí)間差來(lái)調(diào)整對(duì)植物的灌溉時(shí)間。每個(gè)管理人員的農(nóng)林、園林專業(yè)水平不同，且受到種植經(jīng)驗(yàn)的影響如此判斷種植物的灌水量缺乏理論依據(jù)，不能根據(jù)種植物的生長(zhǎng)需要及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整灌溉的水量及施肥量，不僅影響種植物的產(chǎn)值，還會(huì)浪費(fèi)水，導(dǎo)致水資源的利用率低。
[0003]隨著科技的發(fā)展，為滿足市場(chǎng)的需求，在園林和農(nóng)林的應(yīng)用領(lǐng)域中出現(xiàn)了各種智能化灌溉系統(tǒng)或裝置。如授權(quán)公告號(hào)為CN102165876B的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)及方法，它是通過(guò)管理人員發(fā)送遠(yuǎn)程或本地指令給控制管理單元，然后開(kāi)始檢測(cè)土壤數(shù)據(jù)，并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)生成灌溉施肥文件，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)智能控制灌溉、施肥。雖然該灌溉系統(tǒng)做到了節(jié)水及智能化灌溉的目的，但它并不是實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤數(shù)據(jù)而是需要人工發(fā)送指令。這可能會(huì)造成因人工未及時(shí)發(fā)出指令，導(dǎo)致澆水施肥的不及時(shí)，進(jìn)而影響果實(shí)的生長(zhǎng)，且它是通過(guò)土壤檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)來(lái)生成澆灌施肥文件，所需處理的數(shù)據(jù)量比較大，系統(tǒng)運(yùn)行慢，不利于系統(tǒng)的流暢運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)種植物生長(zhǎng)時(shí)的濕度及肥力，且無(wú)需處理歷史數(shù)據(jù)也不需要人工操作就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆灌和施肥的智能澆灌施肥系統(tǒng)。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種智能澆灌施肥系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)和至少I個(gè)檢測(cè)控制單元，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)與檢測(cè)控制單元通過(guò)無(wú)線模塊連接，每個(gè)檢測(cè)控制單元對(duì)應(yīng)監(jiān)控一片同一物種的種植園，所述檢測(cè)控制單元包括MCU主控單元及電連接于MCU主控單元輸入端的濕度檢測(cè)模塊、養(yǎng)分檢測(cè)模塊和輸入模塊，MCU主控單元的輸出端經(jīng)一閥門控制模塊后分別與澆水管道和養(yǎng)分輸送管道連接，MCU主控單元由供電模塊進(jìn)行供電；其中
[0007]所述輸入模塊用于根據(jù)種植物所屬類型及生長(zhǎng)時(shí)期輸入相應(yīng)的澆水量和施肥量的參考值，并發(fā)送至MCU主控單元內(nèi)存儲(chǔ)；
[0008]所述濕度檢測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)檢測(cè)種植園內(nèi)土壤中水分的含量，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給MCU主控單元；
[0009]所述養(yǎng)分檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)種植園內(nèi)土壤中所需養(yǎng)分的含量，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給MCU主控單元；
[0010]所述MCU主控單元用于接收或響應(yīng)濕度檢測(cè)模塊和養(yǎng)分檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的參考值進(jìn)行比較和分析后向閥門控制模塊發(fā)出開(kāi)啟或關(guān)閉澆水管道及養(yǎng)分輸送管道的指令，同時(shí)將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)存儲(chǔ)；
[0011]所述閥門控制模塊用于接收或響應(yīng)MCU主控單元發(fā)出的指令，并控制澆水管道和養(yǎng)分輸送管道上相應(yīng)閥門的啟閉。
[0012]上述方案中，所述檢測(cè)控制單元還可以包括故障檢測(cè)模塊，所述故障檢測(cè)模塊的一端分別與濕度檢測(cè)模塊和養(yǎng)分檢測(cè)模塊的輸出端信號(hào)連接，其另一端與MCU主控單元連接。
[0013]上述方案中，所述檢測(cè)控制單元還可以包括有流量監(jiān)測(cè)模塊，所述流量監(jiān)測(cè)模塊設(shè)于澆水管道和養(yǎng)分輸送管道的出口處，并與MCU主控單元信號(hào)連接。用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)澆水管道和/或養(yǎng)分輸送管道的澆水量和施肥量的大小，并將數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，然后發(fā)送給MCU主控單元。
[0014]所述供電模塊可以包括蓄電池和主要由多晶硅光伏太陽(yáng)能電池板組成的太陽(yáng)能供電裝置，所述太陽(yáng)能供電裝置分別與MCU主控單元、蓄電池電連接。
[0015]上述方案中，所述閥門控制模塊可以為繼電器閥門開(kāi)關(guān)，為了防止繼電器開(kāi)合時(shí)對(duì)電路造成電流沖擊，所述繼電器閥門開(kāi)關(guān)連接有一保護(hù)電路。
[0016]上述方案中，所述濕度檢測(cè)模塊可以為濕度傳感器，并埋設(shè)于土壤內(nèi)。
[0017]上述方案中，所述養(yǎng)分檢測(cè)模塊可以為離子傳感器，并埋設(shè)于土壤內(nèi)。
[0018]本發(fā)明還提供了上述智能澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法，該方法包括以下步驟:
[0019]S1:供電模塊給檢測(cè)控制單元供電，并通過(guò)輸入模塊向MCU主控單元內(nèi)輸入澆水量和施肥量的參考值；
[0020]S2:濕度檢測(cè)模塊和養(yǎng)分檢測(cè)模塊對(duì)土壤實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送到MCU主控單元；
[0021]S3:MCU主控單元接收步驟S2的數(shù)據(jù)后，與步驟SI設(shè)定的參考值進(jìn)行比較、分析，當(dāng)檢測(cè)到土壤水的含量和/或所需養(yǎng)分的含量低于參考值時(shí)，向閥門控制模塊發(fā)出開(kāi)啟澆水管道和/或養(yǎng)分輸送管道的指令；反之，當(dāng)檢測(cè)到澆水量和/或施肥量達(dá)到設(shè)定的參考值時(shí)，關(guān)閉澆水管道和/或養(yǎng)分輸送管道；
[0022]S4:MCU主控單元將步驟S2檢測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
[0023]上述澆灌施肥方法，還包括步驟S5:故障檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)濕度檢測(cè)模塊和養(yǎng)分檢測(cè)模塊的傳輸數(shù)據(jù)是否正常，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)將故障信號(hào)發(fā)給MCU主控單元，MCU主控單元將相應(yīng)故障模塊的編號(hào)及故障數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0024]上述澆灌施肥方法，步驟S3中，所述養(yǎng)分具體為事先配制好的植物營(yíng)養(yǎng)溶液。
[0025]本發(fā)明的有益效果為:
[0026]本發(fā)明的智能澆灌施肥系統(tǒng)及方法通過(guò)濕度檢測(cè)模塊、養(yǎng)分檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)種植物的土壤數(shù)據(jù)，并直接發(fā)送給MCU主控單元，MCU主控單元通過(guò)閥門控制模塊來(lái)控制澆水管道和養(yǎng)分輸送管道的打開(kāi)與關(guān)閉，并通過(guò)輸入模塊根據(jù)不同的種植品種及其生長(zhǎng)時(shí)期輸入相應(yīng)的澆水量和施肥量的參考值、且存儲(chǔ)于MCU主控單元內(nèi)。設(shè)定的參考值科學(xué)合理，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)種植物生長(zhǎng)時(shí)的水分及肥力，且無(wú)需人工發(fā)送控制指令、也無(wú)需調(diào)用及處理歷史數(shù)據(jù)，具有智能控制程度高，節(jié)約水資源，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本智能澆灌施肥系統(tǒng)的框圖。
[0028]圖2為檢測(cè)控制單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0029]圖3為本智能澆灌施肥系統(tǒng)的工作流程圖。
[0030]圖4為遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，但不用以限制本發(fā)明。
[0032]如圖1所示，一種智能澆灌施肥系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)和至少I個(gè)檢測(cè)控制單元，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)與檢測(cè)控制單元通過(guò)無(wú)線模塊連接，每個(gè)檢測(cè)控制單元對(duì)應(yīng)監(jiān)控一片同一物種的種植園，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)用于實(shí)時(shí)接收檢測(cè)控制單元發(fā)送的濕度檢測(cè)模塊和養(yǎng)分檢測(cè)模塊檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，同時(shí)也接收MCU主控單元發(fā)送的故障信息，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。所述遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)的工作流程如圖4所示:
[0033]濕度檢測(cè)模塊和養(yǎng)分檢測(cè)模塊對(duì)土壤實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)故障檢測(cè)模塊也實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)濕度檢測(cè)模塊、養(yǎng)分檢測(cè)模塊是否有異常，MCU主控單元將上述數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理:收到的數(shù)據(jù)是常規(guī)的澆水量和/或施肥量的檢測(cè)值、還是故障信息，若為前者直接保存；若為后者發(fā)出警報(bào)并顯示故障信息，然后保持該故障信息。所述故障信息包括濕度檢測(cè)模塊和/或養(yǎng)分檢測(cè)模塊的編號(hào)、發(fā)生故障的時(shí)間以及故障類型。
[0034]如圖2所示，所述檢測(cè)控制單元包括MCU主控單元及電連接于MCU主控單元輸入端的濕度檢測(cè)模塊、養(yǎng)分檢測(cè)模塊和輸入模塊，MCU主控單元的輸出端經(jīng)一閥門控制模塊后分別與澆水管道和養(yǎng)分輸送管道連接，MCU主控單元由供電模塊進(jìn)行供電；為及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，檢測(cè)控制單元還包括故障檢測(cè)模塊，故障檢測(cè)模塊的一端分別與濕度檢測(cè)模塊和養(yǎng)分檢測(cè)模塊的輸出端信號(hào)連接，其另一端與MCU主控單元連接；為實(shí)時(shí)記錄監(jiān)測(cè)澆水量和施肥量，檢測(cè)控制單元還包括流量監(jiān)測(cè)模塊，流量監(jiān)測(cè)模塊設(shè)于澆水管道和養(yǎng)分輸送管道的出口處，并與MCU主控單元