一種全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，土壤溫濕度儀、土壤分析儀、氣象分析儀、電控閥門、無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置與太陽能蓄電池供電裝置電連接，無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置與中心接收裝置無線網(wǎng)絡(luò)連接，供肥裝置和供水裝置通過管道與電控閥門連通；土壤溫濕度儀采集土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)、土壤分析儀采集土壤中植物生長所需元素的含量、氣象分析儀采集氣象信息并分別通過終端無線控制裝置發(fā)送給中心控制裝置；中心控制裝置接收數(shù)據(jù)并處理后形成供水和施肥策略傳送給無線閥門控制裝置控制電控閥門供水及傳送給供肥裝置供肥。本實(shí)用新型具有組網(wǎng)靈活、節(jié)水省肥、供水施肥及時(shí)便捷、全天候智能化控制的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種組網(wǎng)靈活、節(jié)水省肥、供水施肥及時(shí)便捷、全天候智能化控制的全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)業(yè)灌溉用水需求量巨大;而且隨著城鎮(zhèn)化率的提高， 綠化用水也隨之急劇增加;此外，隨著氣候變暖、自然災(zāi)害頻繁、水資源的污染，可用水資源更加顯得稀缺。但是，由于技術(shù)、管理水平的落后，導(dǎo)致我國農(nóng)業(yè)和綠化灌溉用水浪費(fèi)十分嚴(yán)重，距世界先進(jìn)水平還有較大差距，節(jié)水潛力很大。另外，由于我國傳統(tǒng)采用憑經(jīng)驗(yàn)翻埋、 澆灌等方式施肥，不僅難以有效掌握施肥植物的養(yǎng)分狀況，容易造成肥效過量或不足，而且集中式施肥還會(huì)形成農(nóng)業(yè)面源污染，不利于農(nóng)業(yè)生態(tài)發(fā)展。
[0003]灌溉施肥一體化技術(shù)作為現(xiàn)代集約化灌溉農(nóng)業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵因素，起源于無土栽培的發(fā)展，主要是隨著灌溉技術(shù)發(fā)展進(jìn)步。灌溉施肥是將灌溉與施肥有機(jī)結(jié)合，借助新型灌溉系統(tǒng)，在灌溉的同時(shí)將肥料配成肥液一起輸入到作物根系土壤，從而達(dá)到精準(zhǔn)控制灌水量、 施肥量和時(shí)間，明顯提高灌溉水資源和肥料的利用率同時(shí)提高作物產(chǎn)量。但是，傳統(tǒng)采用人工觀測(cè)田間是否需要灌水和施肥，然后手動(dòng)操作添加肥料和灌溉設(shè)備實(shí)現(xiàn)交替灌溉及施月巴。現(xiàn)有技術(shù)中灌溉施肥一體化一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在灌溉儲(chǔ)水池中手工或自動(dòng)加入定量的肥料，然后根據(jù)時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)灌溉和施肥，即設(shè)定每天開始灌溉的時(shí)刻和灌溉時(shí)長，控制系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)置時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)灌溉閥門的自動(dòng)開啟和關(guān)閉;此外也有在田間地頭設(shè)置土壤含水量和土壤肥料測(cè)量傳感器與控制裝置連接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉，即利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)灌溉區(qū)域某一點(diǎn)的土壤含水量和生長元素含量，利用控制裝置設(shè)置土壤含水量及相應(yīng)元素的最高和最低閾值，當(dāng)土壤含水量低于設(shè)定最低閾值時(shí)，控制裝置自動(dòng)開啟灌溉閥門進(jìn)行灌溉和施肥， 當(dāng)土壤含水量高于設(shè)定最高閾值時(shí)，控制裝置自動(dòng)關(guān)閉灌溉閥門；另外也有設(shè)置中心控制裝置，在控制裝置中設(shè)置計(jì)算公式，根據(jù)計(jì)算參照作物的需水量、需肥量來推斷和控制供水和施肥量。
[0004]上述傳統(tǒng)人工觀測(cè)和手工施肥及灌溉，不僅維護(hù)成本高、人工觀測(cè)誤差大、控制精度低，而且及時(shí)性也難以保證。其次，上述根據(jù)時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉的控制，不能根據(jù)作物的實(shí)際需求進(jìn)行灌溉和施肥，僅能根據(jù)人為經(jīng)驗(yàn)確定灌溉量和施肥量，往往造成過度灌溉和施肥，不僅水利用率較低，而且過多的肥料容易造成燒苗或貪青晚熟影響結(jié)實(shí)率;此夕卜，上述根據(jù)土壤含水量和生長元素含量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉的控制，由于各傳感器和控制閥門分布于田間地頭，不僅線纜連接復(fù)雜且成本高，而且后期維護(hù)困難、組網(wǎng)靈活性差且影響機(jī)械化作業(yè);另外，上述根據(jù)公式計(jì)算參照作物需水量和需肥量來計(jì)算實(shí)際作物需水量，參照作物需水量是指高度一致、生長旺盛、地面完全覆蓋、土壤水分充足的綠草地的蒸發(fā)蒸騰量，一般是指在這種條件下的苜蓿草的需水量，因?yàn)檫@種參照作物需水量與實(shí)際的作物品種、生長期、土壤狀況并不相同，而且還受氣象條件的影響，不僅測(cè)量參數(shù)較多、外圍設(shè)備復(fù)雜、投資大、維護(hù)困難，而且計(jì)算復(fù)雜，灌溉難以有效、準(zhǔn)確。上述各種方法中，僅部分解決了如何灌溉和施肥的難題，而如何有效、可靠和智能化的供水、供肥，以及如何根據(jù)土壤墑情和天氣來綜合協(xié)調(diào)土灌溉量和施肥量，并能實(shí)現(xiàn)全天候控制等問題并沒有解決，部分的自動(dòng)化灌溉施肥一體化技術(shù)仍然存在精度差、整體協(xié)調(diào)性弱的局限性。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種組網(wǎng)靈活、節(jié)水省肥、供水施肥及時(shí)便捷、全天候智能化控制的全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括土壤溫濕度儀、土壤分析儀、氣象分析儀、 電控閥門、無線閥門控制裝置、終端無線控制裝置、太陽能蓄電池供電裝置、中心接收裝置、 中心控制裝置、供肥裝置、供水裝置，所述土壤溫濕度儀、土壤分析儀、氣象分析儀、電控閥門、無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置分別與就近設(shè)置的太陽能蓄電池供電裝置電連接，所述無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置分別與中心接收裝置無線網(wǎng)絡(luò)連接，所述中心接收裝置與中心控制裝置網(wǎng)絡(luò)連接，所述電控閥門與無線閥門控制裝置電連接，所述供肥裝置和供水裝置分別與中心控制裝置電連接，所述供肥裝置和供水裝置通過管道與電控閥門連通；
[0007]所述土壤溫濕度儀用于采集土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將所述土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)通過終端無線控制裝置發(fā)送給給中心控制裝置；
[0008]所述土壤分析儀用于采集土壤中植物生長所需元素的含量，并將所述所需元素的含量通過終端無線控制裝置發(fā)送給中心控制裝置；
[0009]所述氣象分析儀用于采集氣象信息，并將所述氣象信息通過終端無線控制裝置發(fā)送給中心控制裝置；[〇〇1〇]所述中心控制裝置用于接收土壤溫濕度儀、土壤分析儀和氣象分析儀數(shù)據(jù)，并將接收數(shù)據(jù)處理后形成供水策略和供肥策略，所述供水策略經(jīng)中心接收裝置無線傳送給無線閥門控制裝置以控制電控閥門和直接傳送給供水裝置進(jìn)行供水，所述供肥策略傳送給供肥裝置進(jìn)行供肥。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0012]1、通過各傳感器和電控閥門與控制中心無線連接，避免了常規(guī)傳統(tǒng)纜線鋪設(shè)布置不靈活、維護(hù)不便且影響機(jī)械化作業(yè)的難題，節(jié)約了人力和物力成本，降低了維護(hù)的費(fèi)用；
[0013]2、各傳感器和電控閥門從就近布置的太陽能蓄電池供電裝置供電，解決了地處偏僻的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域供電困難，以及城市綠化用地明線供電影響景觀，而暗線供電成本高、維護(hù)困難的難題，實(shí)現(xiàn)了全天候綠色環(huán)保供電，后期增加、調(diào)整傳感器及閥門靈活便捷；
[0014]3、智能控制系統(tǒng)按照土壤類型、天氣狀況、作物種類和生長期進(jìn)行灌溉及施肥，有利于提高水資源的利用率和施肥精度，與傳統(tǒng)灌溉和施肥相比可節(jié)水40?50%，比傳統(tǒng)施肥方法相比利用率高30?70%，同時(shí)肥料隨水進(jìn)入作物根系附近，有利于防止肥料深層流失， 不僅提高了肥效，增加了作物產(chǎn)量，又使地下水免受肥料及化學(xué)藥劑的污染，從而緩解了農(nóng)業(yè)面源污染的問題，而且還能有效降低用電成本和提高各傳感器和電控閥門的壽命。
[0015]因此，本實(shí)用新型具有組網(wǎng)靈活、節(jié)水省肥、供水施肥及時(shí)便捷、全天候智能化控制的特點(diǎn)?！靖綀D說明】[0〇16]圖1為本實(shí)用新型原理不意圖；[0〇17]圖2為圖1之供水裝置原理不意圖；
[0018]圖3為圖1之供肥裝置原理示意圖；[〇〇19]圖中:1-線纜，2-管道，3-無線網(wǎng)絡(luò)，4-太陽能蓄電池供電裝置?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但不得以任何方式對(duì)本實(shí)用新型加以限制，基于本實(shí)用新型教導(dǎo)所作的任何變更或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型包括土壤溫濕度儀、土壤分析儀、氣象分析儀、電控閥門、 無線閥門控制裝置、終端無線控制裝置、太陽能蓄電池供電裝置、中心接收裝置、中心控制裝置、供肥裝置、供水裝置，所述土壤溫濕度儀、土壤分析儀、氣象分析儀、電控閥門、無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置分別與就近設(shè)置的太陽能蓄電池供電裝置電連接，所述無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置分別與中心接收裝置無線網(wǎng)絡(luò)連接，所述中心接收裝置與中心控制裝置網(wǎng)絡(luò)連接，所述電控閥門與無線閥門控制裝置電連接，所述供肥裝置和供水裝置分別與中心控制裝置電連接，所述供肥裝置和供水裝置通過管道與電控閥門連通；
[0022]所述土壤溫濕度儀用于采集土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將所述土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)通過終端無線控制裝置發(fā)送給給中心控制裝置；[〇〇23]所述土壤分析儀用于采集土壤中植物生長所需元素的含量，并將所述所需元素的含量通過終端無線控制裝置發(fā)送給中心控制裝置；
[0024]所述氣象分析儀用于采集氣象信息，并將所述氣象信息通過終端無線控制裝置發(fā)送給中心控制裝置；[〇〇25]所述中心控制裝置用于接收土壤溫濕度儀、土壤分析儀和氣象分析儀數(shù)據(jù)，并將接收數(shù)據(jù)處理后形成供水策略和供肥策略，所述供水策略經(jīng)中心接收裝置無線傳送給無線閥門控制裝置以控制電控閥門和直接傳送給供水裝置進(jìn)行供水，所述供肥策略傳送給供肥裝置進(jìn)行供肥。
[0026]本實(shí)用新型還包括風(fēng)力發(fā)電裝置和風(fēng)光互補(bǔ)控制器，所述太陽能蓄電池供電裝置包括太陽能發(fā)電裝置、蓄電池組件，所述太陽能發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電裝置通過風(fēng)光互補(bǔ)控制器與蓄電池組件電連接。[〇〇27]本實(shí)用新型還包括與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電連接的直流卸荷器。
[0028]如圖2所示，所述供水裝置包括水栗、水栗控制單元、栗端無線收發(fā)單元、蓄水池、 液位探測(cè)器、池端無線控制單元、池端供電單元，所述液位探測(cè)器設(shè)置于蓄水池內(nèi)并與池端無線控制單元電連接，所述池端無線控制單元的電源端口與池端供電單元電連接，所述栗端無線收發(fā)單元與池端無線控制單元無線通訊連接，所述栗端無線收發(fā)單元與水栗控制單元電連接，所述水栗控制單元根據(jù)收到的栗端無線收發(fā)單元數(shù)據(jù)控制水栗的啟動(dòng)和停止。
[0029]水栗控制單元的電源進(jìn)線端設(shè)置有電流傳感器和電壓傳感器，所述水栗還設(shè)置有溫度傳感器，所述電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器的輸出端分別與水栗控制單元電連接，當(dāng)所述電流傳感器的電流值、電壓傳感器的電壓值和/或溫度傳感器的溫度值超過水栗控制單元預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，所述水栗控制單元切斷水栗電源并將水栗切換到待機(jī)狀態(tài)。
[0030]如圖3所示，所述蓄水池下部設(shè)置出水閥并通過管道與設(shè)置于灌溉支管的電控閥門連通，所述出水閥與電控閥門的管道間分設(shè)有流量傳感器I和過濾器，所述流量傳感器I 和過濾器間的管道還與供肥裝置的供肥管一端連通，所述供肥裝置的供肥管另一端通過流量傳感器n、比例施肥器與儲(chǔ)肥池下設(shè)的施肥閥連通，所述出水閥、流量傳感器1、施肥閥、 流量傳感器n、比例施肥器分別與就近的終端無線控制裝置信號(hào)連接。
[0031]所述儲(chǔ)肥池中設(shè)置有攪拌器、加熱器、溫度傳感器、EC(電導(dǎo)率，下同)值傳感器、PH 值傳感器、添肥閥、添肥控制器，所述攪拌器、添肥閥和加熱器分別與添肥控制器電連接，所述溫度傳感器、EC值傳感器和PH值傳感器分別與添肥控制器信號(hào)連接，所述添肥控制器通過終端無線控制裝置及中心接收裝置與中心控制裝置信號(hào)連接，所述EC值傳感器和PH值傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)肥池中肥液的EC值和PH值并將檢測(cè)值發(fā)送給添肥控制器，所述添肥控制器將檢測(cè)的EC值和PH值肥液與中心控制裝置發(fā)送的肥液理論值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)其差值超過所述肥液理論值的允許誤差范圍時(shí)，所述添肥控制器控制添肥閥以控制肥料的添加量使檢測(cè)肥液的EC值和PH值趨于肥液的理論值，當(dāng)其差值滿足允許誤差范圍時(shí)，所述添肥控制器控制添肥閥關(guān)閉。[〇〇32] 所述土壤溫濕度儀包括土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、測(cè)量控制器，所述土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器分別與測(cè)量控制器電連接，所述測(cè)量控制器分別與終端無線控制裝置信號(hào)連接和太陽能蓄電池供電裝置電連接；
[0033]所述土壤分析儀包括測(cè)量探頭、測(cè)量分析單元，所述測(cè)量探頭與測(cè)量分析單元電連接，所述測(cè)量分析單元分別與終端無線控制裝置信號(hào)連接和太陽能蓄電池供電裝置電連接；
[0034]所述氣象分析儀包括光照強(qiáng)度測(cè)量單元、風(fēng)速測(cè)量單元、空氣溫濕度測(cè)量單元、降雨量測(cè)量單元、氣象分析單元，所述光照強(qiáng)度測(cè)量單元、風(fēng)速測(cè)量單元、空氣溫濕度測(cè)量單元、降雨量測(cè)量單元分別與氣象分析單元電連接，所述氣象分析單元分別與終端無線控制裝置信號(hào)連接和與太陽能蓄電池供電裝置電連接。[〇〇35]所述中心控制裝置設(shè)置有輸入單元和輸出單元，所述輸入單元用于輸入植物品種、生長階段、各種閥值及手動(dòng)或自動(dòng)控制選擇，所述輸出單元用于輸出各傳感器和閥門的測(cè)量值以及控制狀態(tài)信息。[〇〇36] 所述無線閥門控制裝置、終端無線控制裝置和中心接收裝置設(shè)置有GPRS、3G、4G、 5G、WiF1、WiMax或zigbee通訊模塊，所述無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置分別通過各自的通訊模塊與中心接收裝置的通訊模塊無線網(wǎng)絡(luò)連接。
[0037]所述電控閥門分布于本實(shí)用新型各灌溉支管，所述電控閥門與對(duì)應(yīng)布置于相應(yīng)灌溉支管的土壤溫濕度儀、土壤分析儀和氣象分析儀形成一個(gè)灌溉單元，所述中心控制裝置根據(jù)灌溉單元內(nèi)的土壤溫濕度儀、土壤分析儀和氣象分析儀上傳數(shù)據(jù)并結(jié)合作物品種、生長期信息形成供水策略和供肥策略，將所述供肥策略下傳給供肥裝置供肥并檢測(cè)供水裝置的供水狀況，然后下傳供水策略給灌溉單元對(duì)應(yīng)的供水裝置和電控閥門進(jìn)行灌溉。[〇〇38]所述灌溉單元內(nèi)的土壤溫濕度儀、土壤分析儀和氣象分析儀和電控閥門分別與同一太陽能蓄電池供電裝置電連接。
[0039]所述灌溉單元為滴灌單元，所述滴灌單元的滴灌管分設(shè)于作物兩側(cè)并分別與對(duì)應(yīng)的二級(jí)電控閥門連通，所述滴灌單元灌溉和施肥時(shí)設(shè)于作物兩側(cè)的二級(jí)電控閥門交替每次只開啟一側(cè)的二級(jí)電控閥門以控制作物根系分區(qū)交替灌溉。
[0040]本實(shí)用新型工作原理及工作過程:
[0041]本實(shí)用新型通過在田間地頭分散布置的各土壤傳感器、氣象分析儀以及各灌溉支管的電控閥門與就近布置的無線閥門控制裝置、終端無線控制裝置連接，通過無線閥門控制裝置、終端無線控制裝置與中心接收裝置無線網(wǎng)絡(luò)連接，避免了常規(guī)結(jié)構(gòu)中的線纜鋪設(shè)不靈活、維護(hù)不便且影響機(jī)械化作業(yè)的難題，節(jié)約了人力和物力成本，降低了維修和管護(hù)的費(fèi)用;然后在各土壤傳感器、氣象分析儀以及各灌溉支管的電控閥門就近設(shè)置太陽能蓄電池供電裝置等綠色發(fā)電裝置，以解決地處偏僻的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域供電困難和城市綠化用地明線供電影響景觀，而暗線供電成本高、維護(hù)困難的難題，實(shí)現(xiàn)低成本、靈活便捷的全天候灌溉和施肥一體的目的;通過整合土壤傳感器和氣象分析，經(jīng)中心控制裝置分析，能夠根據(jù)作物品種、生長期以及天氣情況，智能化的形成適于的供水策略和供肥策略，無線控制相應(yīng)的供水和供肥裝置以及相應(yīng)的電控閥門，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和綠化灌溉的智能化控制，不僅能夠有效、適時(shí)的提高灌溉用水和施肥的利用率，與傳統(tǒng)灌溉和施肥相比可節(jié)水40? 50%，比傳統(tǒng)施肥方法相比利用率高30?70%，同時(shí)肥料隨水進(jìn)入作物根系附近，有利于防止肥料深層流失，不僅提高了肥效，增加了作物產(chǎn)量，又使地下水免受肥料的污染，從而緩解了農(nóng)業(yè)面源污染的問題，而且同樣灌溉面積下，本實(shí)用新型需要的管理人員比傳統(tǒng)灌溉施肥一體化需要的人少的多，且還能夠降低用電成本和提高各傳感器和電控閥門的壽命。進(jìn)一步在設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置和配套的風(fēng)光互補(bǔ)控制器，通過風(fēng)光互補(bǔ)控制器對(duì)蓄電池裝置進(jìn)行充電，從而克服單獨(dú)采用太陽能和風(fēng)能供電在陰雨天及風(fēng)量較少情況下導(dǎo)致的不能穩(wěn)定、持續(xù)供電的不足，而且能夠充分發(fā)揮白天太陽能充足，晚上風(fēng)能充足，夏天太陽能充足， 冬天風(fēng)能充足的互補(bǔ)性，提供全天候供電的能力。更進(jìn)一步設(shè)置與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電連接的直流卸荷器，即能通過直流卸荷器保護(hù)太陽能電池和風(fēng)機(jī)，而且還能減小充放電控制單元的逆變器容量要求，從而降低蓄電池裝置的成本。進(jìn)一步在水栗端和蓄水池端分設(shè)無線通訊組件，當(dāng)液位探測(cè)器檢測(cè)到蓄水池水位低于或高于預(yù)設(shè)值時(shí)，通過池端無線控制單元與栗端無線收發(fā)單元間的無線通訊，以水栗控制單元控制水栗的啟動(dòng)和停止，實(shí)現(xiàn)栗站的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中遠(yuǎn)程栗站有人值守運(yùn)行成本高，遠(yuǎn)程有線網(wǎng)絡(luò)控制投入成本高和維護(hù)困難、運(yùn)行可靠性低的難題。更進(jìn)一步在水栗的電源進(jìn)線端設(shè)置電流傳感器和電壓傳感器以及內(nèi)設(shè)溫度傳感器，通過各傳感器與水栗控制單元連接，通過水栗控制單元判定供電異常和/或電機(jī)過熱時(shí)，切斷電網(wǎng)電源并切換到待機(jī)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)水栗的智能化保護(hù)，克服現(xiàn)有技術(shù)中采用熱繼電裝置或帶過流保護(hù)的空氣開關(guān)乃至晶體管電機(jī)綜合保護(hù)器存在的智能化保護(hù)程度不高，仍然出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)燒毀的難題。再進(jìn)一步將供肥裝置與供水裝置連通，并設(shè)置出水閥、流量傳感器1、施肥閥、流量傳感器n、比例施肥器與中心控制裝置無線網(wǎng)絡(luò)連接，從而能夠根據(jù)供水策略和供肥策略實(shí)現(xiàn)智能供水及供肥。更進(jìn)一步在儲(chǔ)肥池中設(shè)置攪拌器、加熱器、溫度傳感器、EC值傳感器、PH值傳感器、添肥閥和添肥控制器，使得供肥裝置收到供肥策略后，能夠智能化的實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)配合適的肥液以滿足供肥需要。進(jìn)一步將無線閥門控制裝置、終端無線控制裝置和中心接收裝置設(shè)置GPRS、3G、4G、 56、11?1、111&?或218&66通訊模塊，采用6?1?、36、46或56公共無線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電控閥門的遠(yuǎn)程控制，可以避免傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)安裝、維護(hù)帶來的額外困難和降低網(wǎng)絡(luò)投入成本，且能通過公共無線通信網(wǎng)絡(luò)定時(shí)或滿足條件時(shí)向其綁定的電話號(hào)碼發(fā)送液位和/或水栗運(yùn)行狀況信息，實(shí)現(xiàn)栗站遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)狀態(tài)管理;采用WiF1、WiMax或zigbee無線局域網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電控閥門的遠(yuǎn)程控制，可克服公共無線通訊帶來的后期使用成功高的困難。綜上所述，本實(shí)用新型具有組網(wǎng)靈活、節(jié)水省肥、供水施肥及時(shí)便捷、全天候智能化控制的特點(diǎn)
[0042]如圖1、2和3所示，在坡地上部設(shè)蓄水池并在其內(nèi)設(shè)液位探測(cè)器與蓄水池上設(shè)置的池端無線控制單元信號(hào)連接，在蓄水池下部設(shè)置出水閥且在附近設(shè)置諸如太陽能蓄電池供電裝置，液位探測(cè)器、池端無線控制單元和出水閥分別自太陽能蓄電池供電裝置獲取供電； 在坡地下部水源附近設(shè)置栗站，栗站內(nèi)水栗依次通過水栗控制單元、栗端無線收發(fā)單元與池端無線控制單元無線網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)液位探測(cè)器探測(cè)的水位低于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，水栗控制單元啟動(dòng)水栗向蓄水池供水，當(dāng)液位探測(cè)器探測(cè)的水位高于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，水栗控制單元停止水栗向蓄水池供水，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供水；同時(shí)，在水栗的電源進(jìn)線端設(shè)置電流傳感器和電壓傳感器以及在水栗設(shè)置溫度傳感器，電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器通過與水栗控制單元連接，當(dāng)電流傳感器的電流值、電壓傳感器的電壓值和/或溫度傳感器的溫度值超過水栗控制單元預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，水栗控制單元切斷水栗電源并將水栗切換到待機(jī)狀態(tài)，以保護(hù)水栗和正常時(shí)自動(dòng)恢復(fù)執(zhí)行供水策略。蓄水池下部的出水閥通過管道與設(shè)于灌溉單元的電控閥門連通，并在出水閥與電控閥門的管道間分設(shè)流量傳感器I和過濾器，流量傳感器I 和過濾器間的管道與供肥裝置的供肥管道一端連通，供肥管道的另一端通過流量傳感器 n、比例施肥器與儲(chǔ)肥池下設(shè)的施肥閥連通，出水閥、流量傳感器1、施肥閥、流量傳感器n、 比例施肥器分別通過就近的終端無線控制裝置與中心接收裝置無線通訊連接；同時(shí)，在儲(chǔ)肥池中設(shè)置攪拌器、加熱器、溫度傳感器、EC值傳感器、PH值傳感器、添肥閥、添肥控制器，溫度傳感器、EC值傳感器和PH值傳感器分別與添肥控制器信號(hào)連接，添肥控制器通過終端無線控制裝置及中心接收裝置與中心控制裝置信號(hào)連接，EC值傳感器和PH值傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)肥池中肥液的EC值和PH值并將檢測(cè)值發(fā)送給添肥控制器，添肥控制器將檢測(cè)的EC值和PH 值肥液與中心控制裝置發(fā)送的肥液理論值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)其差值超過所述肥液理論值的允許誤差范圍時(shí)，添肥控制器控制添肥閥以控制肥料添加量使檢測(cè)肥液的EC值和PH值趨于肥液的理論值，當(dāng)其差值滿足允許誤差范圍時(shí)，所述添肥控制器控制添肥閥關(guān)閉，在添肥時(shí)添肥控制器必要時(shí)啟動(dòng)加熱器加熱肥液并啟動(dòng)攪拌器進(jìn)行混勻攪拌。一個(gè)或多個(gè)土壤溫濕度儀、土壤分析儀和氣象分析儀呈組分布于同一灌溉單元，成片的農(nóng)作物或綠化植株按品種、 生長期分成多個(gè)灌溉單元，各灌溉單元通過電控閥門一端與滴灌管道連通，另一端與供水裝置和供肥裝置連通;電控閥門就近設(shè)置一個(gè)無線閥門控制裝置并通過其及中心接收裝置無線通訊與中心控制裝置信號(hào)連接，各灌溉單元設(shè)置至少一個(gè)終端無線控制裝置，灌溉單元內(nèi)的土壤溫濕度儀、土壤分析儀和氣象分析儀通過終端無線控制裝置及中心接收裝置無線通訊與中心控制裝置信號(hào)連接;各灌溉單元設(shè)置至少一個(gè)由太陽能發(fā)電裝置和蓄電池組件構(gòu)成的太陽能蓄電池供電裝置以及風(fēng)力發(fā)電裝置，太陽能發(fā)電裝置所發(fā)的直流電和風(fēng)力發(fā)電裝置所發(fā)的交流電分別通過風(fēng)光互補(bǔ)控制器對(duì)蓄電池組件進(jìn)行充放電，當(dāng)蓄電池組件蓄滿電后，所發(fā)的多余電量通過風(fēng)光互補(bǔ)控制器經(jīng)直流卸荷器卸荷，灌溉單元內(nèi)的土壤溫濕度儀、土壤分析儀、氣象分析儀、電控閥門、無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置，分別與灌溉單元內(nèi)的風(fēng)光互補(bǔ)控制器獲取供電。中心控制裝置通過獲取的土壤溫度、濕度及土壤中諸如N、P、K等生長元素含量和諸如光照強(qiáng)度、風(fēng)俗、降雨量等氣象信息，經(jīng)內(nèi)置軟件分析和計(jì)算形成灌溉供水和供肥策略。中心控制裝置將供水和供肥策略通過中心接收裝置無線傳送給相應(yīng)地址的終端無線控制裝置，控制施肥閥、比例施肥器、出水閥，同時(shí)將供水策略通過中心接收裝置無線傳送給相應(yīng)地址的無線閥門控制裝置以開啟或關(guān)閉閥門，從而實(shí)現(xiàn)智能化供水與施肥一體化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于包括土壤溫濕度儀、土壤分析儀、氣 象分析儀、電控閥門、無線閥門控制裝置、終端無線控制裝置、太陽能蓄電池供電裝置、中心 接收裝置、中心控制裝置、供肥裝置、供水裝置，所述土壤溫濕度儀、土壤分析儀、氣象分析 儀、電控閥門、無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置分別與就近設(shè)置的太陽能蓄電池供 電裝置電連接，所述無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置分別與中心接收裝置無線網(wǎng)絡(luò) 連接，所述中心接收裝置與中心控制裝置網(wǎng)絡(luò)連接，所述電控閥門與無線閥門控制裝置電 連接，所述供肥裝置和供水裝置分別與中心控制裝置電連接，所述供肥裝置和供水裝置通 過管道與電控閥門連通；所述土壤溫濕度儀用于采集土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將所述土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)通過 終端無線控制裝置發(fā)送給給中心控制裝置；所述土壤分析儀用于采集土壤中植物生長所需元素的含量，并將所述所需元素的含量 通過終端無線控制裝置發(fā)送給中心控制裝置；所述氣象分析儀用于采集氣象信息，并將所述氣象信息通過終端無線控制裝置發(fā)送給 中心控制裝置；所述中心控制裝置用于接收土壤溫濕度儀、土壤分析儀和氣象分析儀數(shù)據(jù)，并將接收 數(shù)據(jù)處理后形成供水策略和供肥策略，所述供水策略經(jīng)中心接收裝置無線傳送給無線閥門 控制裝置以控制電控閥門和直接傳送給供水裝置進(jìn)行供水，所述供肥策略傳送給供肥裝置 進(jìn)行供肥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于還包括風(fēng)力發(fā)電裝 置和風(fēng)光互補(bǔ)控制器，所述太陽能蓄電池供電裝置包括太陽能發(fā)電裝置、蓄電池組件，所述 太陽能發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電裝置通過風(fēng)光互補(bǔ)控制器與蓄電池組件電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于還包括與風(fēng)光互補(bǔ) 控制器電連接的直流卸荷器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于所述供水裝置包括 水栗、水栗控制單元、栗端無線收發(fā)單元、蓄水池、液位探測(cè)器、池端無線控制單元、池端供 電單元，所述液位探測(cè)器設(shè)置于蓄水池內(nèi)并與池端無線控制單元電連接，所述池端無線控 制單元的電源端口與池端供電單元電連接，所述栗端無線收發(fā)單元與池端無線控制單元無 線通訊連接，所述栗端無線收發(fā)單元與水栗控制單元電連接，所述水栗控制單元根據(jù)收到 的栗端無線收發(fā)單元數(shù)據(jù)控制水栗的啟動(dòng)和停止。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于所述水栗控制單元 的電源進(jìn)線端設(shè)置有電流傳感器和電壓傳感器，所述水栗還設(shè)置有溫度傳感器，所述電流 傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器的輸出端分別與水栗控制單元電連接，當(dāng)所述電流傳感 器的電流值、電壓傳感器的電壓值和/或溫度傳感器的溫度值超過水栗控制單元預(yù)設(shè)的閾 值時(shí)，所述水栗控制單元切斷水栗電源并將水栗切換到待機(jī)狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于所述蓄水池下部 設(shè)置出水閥并通過管道與設(shè)置于灌溉支管的電控閥門連通，所述出水閥與電控閥門的管道 間分設(shè)有流量傳感器I和過濾器，所述流量傳感器I和過濾器間的管道還與供肥裝置的供肥 管一端連通，所述供肥裝置的供肥管另一端通過流量傳感器n、比例施肥器與儲(chǔ)肥池下設(shè) 的施肥閥連通，所述出水閥、流量傳感器1、施肥閥、流量傳感器n、比例施肥器分別與就近的終端無線控制裝置信號(hào)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)肥池中設(shè)置 有攪拌器、加熱器、溫度傳感器、EC值傳感器、PH值傳感器、添肥閥、添肥控制器，所述攪拌 器、添肥閥和加熱器分別與添肥控制器電連接，所述溫度傳感器、EC值傳感器和PH值傳感器 分別與添肥控制器信號(hào)連接，所述添肥控制器通過終端無線控制裝置及中心接收裝置與中 心控制裝置信號(hào)連接，所述EC值傳感器和PH值傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)肥池中肥液的EC值和PH值 并將檢測(cè)值發(fā)送給添肥控制器，所述添肥控制器將檢測(cè)的EC值和PH值肥液與中心控制裝置 發(fā)送的肥液理論值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)其差值超過所述肥液理論值的允許誤差范圍時(shí)，所述添肥 控制器控制添肥閥以控制肥料的添加量使檢測(cè)肥液的EC值和PH值趨于肥液的理論值，當(dāng)其 差值滿足允許誤差范圍時(shí)，所述添肥控制器控制添肥閥關(guān)閉。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于所述土壤溫濕度儀 包括土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、測(cè)量控制器，所述土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感 器分別與測(cè)量控制器電連接，所述測(cè)量控制器分別與終端無線控制裝置信號(hào)連接和太陽能 蓄電池供電裝置電連接；所述土壤分析儀包括測(cè)量探頭、測(cè)量分析單元，所述測(cè)量探頭與測(cè)量分析單元電連接， 所述測(cè)量分析單元分別與終端無線控制裝置信號(hào)連接和太陽能蓄電池供電裝置電連接；所述氣象分析儀包括光照強(qiáng)度測(cè)量單元、風(fēng)速測(cè)量單元、空氣溫濕度測(cè)量單元、降雨量 測(cè)量單元、氣象分析單元，所述光照強(qiáng)度測(cè)量單元、風(fēng)速測(cè)量單元、空氣溫濕度測(cè)量單元、降 雨量測(cè)量單元分別與氣象分析單元電連接，所述氣象分析單元分別與終端無線控制裝置信 號(hào)連接和與太陽能蓄電池供電裝置電連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于所述中心控制裝置 設(shè)置有輸入單元和輸出單元，所述輸入單元用于輸入植物品種、生長階段、各種閥值及手動(dòng) 或自動(dòng)控制選擇，所述輸出單元用于輸出各傳感器和閥門的測(cè)量值以及控制狀態(tài)信息。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述全天候無線智能灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于所述無線閥門控制 裝置、終端無線控制裝置和中心接收裝置設(shè)置有GPRS、3G、4G、5G、WiF1、WiMax或z i gbee通訊 模塊，所述無線閥門控制裝置和終端無線控制裝置分別通過各自的通訊模塊與中心接收裝 置的通訊模塊無線網(wǎng)絡(luò)連接。
【文檔編號(hào)】A01C23/04GK205584783SQ201620103554
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年2月2日
【發(fā)明人】和文勇, 李正星, 李灼宇, 高進(jìn)
【申請(qǐng)人】昆明九天科技有限公司