一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，包括環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀、控制監(jiān)測(cè)模塊和噴灌裝置；環(huán)境信息采集模塊包括濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和蒸發(fā)傳感器；噴灌量信息采集模塊包括出口壓力傳感器和渦輪流量計(jì)；環(huán)境信息采集模塊和噴灌量信息采集模塊將采集到的信息傳遞至數(shù)據(jù)采集儀；數(shù)據(jù)采集儀將接收到的信息傳遞至控制監(jiān)測(cè)模塊；控制監(jiān)測(cè)模塊分析、處理接收到的信息、發(fā)出相應(yīng)指令給噴灌裝置，且顯示處理后的信息；噴灌裝置接收控制監(jiān)測(cè)模塊發(fā)出的指令后依指令執(zhí)行。本實(shí)用新型能夠根據(jù)作物的生長(zhǎng)規(guī)律和生長(zhǎng)環(huán)境實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)灌溉水量，按作物生長(zhǎng)所需，避免了水資源的浪費(fèi)，且實(shí)時(shí)對(duì)作物遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
【專利說(shuō)明】
一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于節(jié)水灌溉領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，人均占有量為2200立方米，僅為世界平均水平的I/
4。而我國(guó)又正值經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，對(duì)水資源的需求量很大，水資源緊缺已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的障礙。合理的利用有限的水資源，根據(jù)作物需水量為依據(jù)并以天氣作為參考，高效控制變頻栗給水量，是促進(jìn)節(jié)約用水的必要科學(xué)手段，因此實(shí)施高效智能噴灌系統(tǒng)勢(shì)在必行。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，不論傳統(tǒng)的人工澆灌還是自動(dòng)化噴灌或者精準(zhǔn)的滴管等方式，都只解決了灌溉均勻、澆灌覆蓋性等問(wèn)題，無(wú)法解決灌溉的適度性問(wèn)題，不能達(dá)到按需澆灌的效果，且不能達(dá)到通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)作物遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。專利號(hào)為CN201510687308.2的實(shí)用新型公開(kāi)了一種植物智能噴灌系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)靶的智能噴灌，且精確度很高，但實(shí)現(xiàn)過(guò)程較為復(fù)雜，未能實(shí)現(xiàn)通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境和灌溉過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本實(shí)用新型提供了一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，能夠根據(jù)作物的生長(zhǎng)規(guī)律和作物生長(zhǎng)所處的環(huán)境實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)灌溉水量，按作物生長(zhǎng)所需灌溉，避免了水資源的浪費(fèi)，且能夠?qū)崟r(shí)對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境和灌溉過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006]—種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，包括環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀、控制監(jiān)測(cè)模塊和噴灌裝置;所述環(huán)境信息采集模塊包括濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和蒸發(fā)傳感器，所述濕度傳感器用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程中的土壤濕度信息；所述風(fēng)速傳感器用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程的風(fēng)速信息;所述蒸發(fā)傳感器用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程中的蒸發(fā)量信息;所述噴灌量信息采集模塊包括出口壓力傳感器和渦輪流量計(jì);所述出口壓力傳感器用于采集深井水栗的揚(yáng)程信息;所述渦輪流量計(jì)用于采集深井水栗的流量信息;所述環(huán)境信息采集模塊和噴灌量信息采集模塊將采集到的信息傳遞至數(shù)據(jù)采集儀;所述數(shù)據(jù)采集儀將接收到的信息傳遞至控制監(jiān)測(cè)模塊;所述控制監(jiān)測(cè)模塊分析、處理接收到的信息、發(fā)出相應(yīng)指令給噴灌裝置，且顯示處理后的信息;所述噴灌裝置接收控制監(jiān)測(cè)模塊發(fā)出的指令后依指令執(zhí)行。
[0007]進(jìn)一步的，所述控制監(jiān)測(cè)模塊為計(jì)算機(jī)。
[0008]進(jìn)一步的，所述控制監(jiān)測(cè)模塊還包括手機(jī)。
[0009]進(jìn)一步的，所述噴灌裝置包括深井水栗、深水井、配電柜、變頻器、電機(jī)、開(kāi)關(guān)閥、噴管、噴頭和栗出水管;所述深井水栗放置于深水井中，深井水栗上端接栗出水管;所述栗出水管上依次設(shè)有出口壓力傳感器、渦輪流量計(jì)和開(kāi)關(guān)閥；所述栗出水管的出水段設(shè)有多個(gè)噴管，所述噴管末端均連接噴頭。
[0010]一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)的方法，包括如下步驟:
[0011](I):裝配好噴灌裝置，連接并開(kāi)啟環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀和控制監(jiān)測(cè)模塊；
[0012](2):環(huán)境信息采集模塊中的濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、蒸發(fā)傳感器實(shí)時(shí)采集作物生長(zhǎng)過(guò)程的土壤濕度信息、風(fēng)速信息、蒸發(fā)量信息;噴灌量信息采集模塊中的出口壓力傳感器和渦輪流量計(jì)實(shí)時(shí)采集深井水栗的揚(yáng)程和流量信息;數(shù)據(jù)采集儀將采集到的環(huán)境信息和噴灌量信息傳遞至控制監(jiān)測(cè)模塊；
[0013](3):控制監(jiān)測(cè)模塊分析、處理接收到的信息，并發(fā)出指令給噴灌裝置;噴灌裝置接收相應(yīng)指令后調(diào)節(jié)噴灌量和噴頭仰角。
[0014]進(jìn)一步的，步驟(3)中所述控制監(jiān)測(cè)模塊分析、處理過(guò)程如下:
[0015](I)當(dāng)S < S2時(shí)，直接啟動(dòng)噴灌裝置噴灌，直至S = SI時(shí)，停止噴灌;其中，S為該作物生長(zhǎng)的實(shí)時(shí)土壤濕度，S2為該作物最佳澆水土壤濕度，SI為該作物最佳生長(zhǎng)土壤濕度；
[0016](2)當(dāng)S2<S<S1，且V<Vo，且M<Mo時(shí)，啟動(dòng)噴灌，直至滿足S = Sl或V>Vo或M>Mo中任意條件時(shí)，停止噴灌;其中，V為該作物生長(zhǎng)環(huán)境的風(fēng)速;Vo = 5.5m/s ;M為該作物生長(zhǎng)環(huán)境的蒸發(fā)量;Mo為該作物不適宜噴灌的蒸發(fā)量；
[0017](3)當(dāng)該作物的土壤濕度S3 SI時(shí)，不噴灌。
[0018]進(jìn)一步的，還包括步驟(4):通過(guò)手機(jī)的APP端輸入作物特殊需水環(huán)境下的噴灌量信息和噴頭仰角信息進(jìn)行人工干預(yù)，將該指令信息通過(guò)wifi傳遞至計(jì)算機(jī)，進(jìn)而傳遞至噴灌裝置，噴灌裝置接收指令后相應(yīng)執(zhí)行。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果:
[0020]本實(shí)用新型所述的一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)和方法，通過(guò)濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和蒸發(fā)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物的濕度、風(fēng)速和蒸發(fā)量信息，出口壓力傳感器和渦輪流量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)深井水栗的揚(yáng)程和流量信息，進(jìn)而能夠根據(jù)作物的生長(zhǎng)規(guī)律和作物生長(zhǎng)所處的實(shí)時(shí)環(huán)境調(diào)節(jié)灌溉水量，按作物生長(zhǎng)所需澆水，避免了水資源的浪費(fèi);通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件或者手機(jī)APP能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)作物的各個(gè)信息，控制噴灌量和各噴頭的仰角，更加方便且高效的管理農(nóng)田噴灌，達(dá)到高效節(jié)能的目的，填補(bǔ)了無(wú)線智能農(nóng)業(yè)裝備領(lǐng)域的空白。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型所述基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)的示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的控制監(jiān)測(cè)模塊原理圖。
[0023]附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0024]1-計(jì)算機(jī)，2-手機(jī)，3-數(shù)據(jù)采集儀，4-濕度傳感器，5-風(fēng)速傳感器，6_蒸發(fā)傳感器，7-配電柜，8-渦輪流量計(jì)，9-出口壓力傳感器，10-深井水栗，11-電機(jī)，12-變頻器，13-開(kāi)關(guān)閥，14-栗出水管，15-噴頭，16-噴管，17-深水井。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0026]如圖1所示，一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，包括環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀3、控制監(jiān)測(cè)模塊和噴灌裝置;所述環(huán)境信息采集模塊包括濕度傳感器4、風(fēng)速傳感器5和蒸發(fā)傳感器6，所述濕度傳感器4用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程中的土壤濕度信息;所述風(fēng)速傳感器5用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程的風(fēng)速信息;所述蒸發(fā)傳感器6用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程中的蒸發(fā)量信息;所述噴灌量信息采集模塊包括出口壓力傳感器9和渦輪流量計(jì)8;所述出口壓力傳感器9用于采集深井水栗的揚(yáng)程信息;所述渦輪流量計(jì)8用于采集深井水栗的流量信息;所述環(huán)境信息采集模塊和噴灌量信息采集模塊將采集到的信息傳遞至數(shù)據(jù)采集儀3;所述數(shù)據(jù)采集儀3將接收到的信息傳遞至控制監(jiān)測(cè)模塊;所述控制監(jiān)測(cè)模塊為計(jì)算機(jī)I和手機(jī)2;所述控制監(jiān)測(cè)模塊分析、處理接收到的信息、發(fā)出相應(yīng)指令給噴灌裝置，且顯示處理后的信息;所述噴灌裝置接收控制監(jiān)測(cè)模塊發(fā)出的指令后依指令執(zhí)行;所述噴灌裝置包括深井水栗10、深水井17、配電柜7、變頻器12、電機(jī)11、開(kāi)關(guān)閥13、噴管16、噴頭15和栗出水管14;所述深井水栗10放置于深水井17中，深井水栗10上端接栗出水管14;所述栗出水管14上依次設(shè)有出口壓力傳感器9、渦輪流量計(jì)8和開(kāi)關(guān)閥13;所述栗出水管14的出水段設(shè)有多個(gè)噴管16，所述噴管16末端均連接噴頭15。
[0027]一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)的方法，具體包括如下步驟:
[0028](I):裝配好噴灌裝置，連接并開(kāi)啟環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀3和控制監(jiān)測(cè)模塊；
[0029](2):環(huán)境信息采集模塊中的濕度傳感器4、風(fēng)速傳感器5、蒸發(fā)傳感器6實(shí)時(shí)采集作物生長(zhǎng)過(guò)程的土壤濕度信息、風(fēng)速信息、蒸發(fā)量信息;噴灌量信息采集模塊中的出口壓力傳感器9和渦輪流量計(jì)8實(shí)時(shí)采集深井水栗的揚(yáng)程和流量信息;數(shù)據(jù)采集儀3將采集到的環(huán)境信息和噴灌量信息傳遞至控制監(jiān)測(cè)模塊；
[0030](3):控制監(jiān)測(cè)模塊分析、處理接收到的信息，并發(fā)出指令給噴灌裝置;當(dāng)SS S2時(shí)，直接啟動(dòng)噴灌裝置噴灌，直至S = Sl時(shí)，停止噴灌;其中，S為該作物的實(shí)時(shí)土壤濕度，S2為該作物最佳澆水土壤濕度，SI為該作物最佳生長(zhǎng)土壤濕度；當(dāng)32<3<31，且￥<￥()，且1<1()時(shí)，啟動(dòng)噴灌，直至滿足S = SlSV>VoSM>M()中任意條件時(shí)，停止噴灌;其中^為該作物生長(zhǎng)環(huán)境的風(fēng)速^() = 5.5111/8;1()為該作物不適宜噴灌的蒸發(fā)量；當(dāng)該作物的土壤濕度3 2 31時(shí)，不噴灌;噴灌裝置接收相應(yīng)指令后調(diào)節(jié)噴灌量和噴頭仰角。在作物特殊需水環(huán)境下，也可以通過(guò)手機(jī)2的APP端直接輸入噴灌量信息和噴頭仰角信息進(jìn)行人工干預(yù)，將該指令信息通過(guò)wif i傳遞至計(jì)算機(jī)I，進(jìn)而傳遞至噴灌裝置，噴灌裝置接收指令后相應(yīng)執(zhí)行。
[0031]所述實(shí)施例為本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，其特征在于，包括環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀(3)、控制監(jiān)測(cè)模塊和噴灌裝置;所述環(huán)境信息采集模塊包括濕度傳感器(4)、風(fēng)速傳感器(5)和蒸發(fā)傳感器(6)，所述濕度傳感器(4)用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程中的土壤濕度信息;所述風(fēng)速傳感器(5)用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程的風(fēng)速信息;所述蒸發(fā)傳感器(6)用于收集作物生長(zhǎng)過(guò)程中的蒸發(fā)量信息;所述噴灌量信息采集模塊包括出口壓力傳感器(9)和渦輪流量計(jì)(8);所述出口壓力傳感器(9)用于采集深井水栗的揚(yáng)程信息;所述渦輪流量計(jì)(8)用于采集深井水栗的流量信息;所述環(huán)境信息采集模塊和噴灌量信息采集模塊將采集到的信息傳遞至數(shù)據(jù)采集儀(3);所述數(shù)據(jù)采集儀(3)將接收到的信息傳遞至控制監(jiān)測(cè)模塊;所述控制監(jiān)測(cè)模塊分析、處理接收到的信息、發(fā)出相應(yīng)指令給噴灌裝置，且顯示處理后的信息;所述噴灌裝置接收控制監(jiān)測(cè)模塊發(fā)出的指令后依指令執(zhí)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，其特征在于，所述控制監(jiān)測(cè)模塊為計(jì)算機(jī)(I)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，其特征在于，所述控制監(jiān)測(cè)模塊還包括手機(jī)(2)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于土壤濕度調(diào)節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，其特征在于，所述噴灌裝置包括深井水栗(10)、深水井(17)、配電柜(7)、變頻器(12)、電機(jī)(11)、開(kāi)關(guān)閥(13)、噴管(16)、噴頭(15)和栗出水管(14);所述深井水栗(10)放置于深水井(17)中，深井水栗(10)上端接栗出水管(14);所述栗出水管(14)上依次設(shè)有出口壓力傳感器(9)、渦輪流量計(jì)(8)和開(kāi)關(guān)閥(13);所述栗出水管(14)的出水段設(shè)有多個(gè)噴管(16)，所述噴管(16)末端均連接噴頭(15)。
【文檔編號(hào)】A01G25/02GK205491998SQ201620153690
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日
【發(fā)明人】李偉, 張揚(yáng), 施衛(wèi)東, 季磊磊, 周嶺, 王川, 蔣小平
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)