CN103583318A

CN103583318A - 无源节水灌溉方法及其设施

Info

Publication number: CN103583318A
Application number: CN201310533953.XA
Authority: CN
Inventors: 宗文明; 刘志华; 宗一; 叶红; 潘怀坤; 高正辉; 茹作升; 陶冠华; 吴含萍; 周谈龙
Original assignee: Anhui Agricultural University AHAU
Current assignee: Anhui Agricultural University AHAU
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明公开了一种无源节水灌溉方法及其设施，方法包括步骤：(1)确定供水和停水的阈值；(2)探测土壤含水量等墒情；(3)土壤湿度低于最低阈值，则供水；(4)发接收到信息的信号；没有收到该信号，则报警提示；(5)记录含水量，直至达到最大的阈值；(6)命令停止供水；(7)单片机控制阀门关闭，中央控制室的计算机接收到信号，则结束，没有接收到该信号，则报警提示；(8)一轮控制结束，等待土壤含水量低于最低阈值时重复(1)。无源节水灌溉设施，包括土壤墒情传感器部分，中央控制室部分以及电动阀门开关部分。本发明降低劳动强度，节省劳动力成本，改善工作环境，做到精准灌溉，合理高效利用水资源，不会造成浪费和二次污染。

Description

无源节水灌溉方法及其设施

技术领域：

本发明涉及农业和园林节水灌溉领域，特别是涉及一种无源节水灌溉方法及其设施。

背景技术：

根据水利部全国第2次水资源评价的结果，我国人均水资源量为2200m³，目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m³。预测到2030年我国人口增至16亿时，人均水资源量将降到1750m³，人均水资源量仅为世界平均水平的1／4。而且很多省市的人均水资源量远远低于国际最低人均水资源量的红线1000m³。淡水资源已经成为农业发展和世界粮食供应的安全威胁。因此，节水灌溉技术很有发展前景。同时，节水灌溉技术发展得到了国家和社会的大力支持，发展势头迅速。

现有的节水灌溉技术多为人工节水灌溉，智能化节水技术仅利用电池供电来感测土壤湿度，决定是否灌溉，或者定时定量自动灌溉，大多只考虑土壤情况而没有考虑植物具体需水情况。现有的远程控制技术更多的是人工操作，自动化程度不高。现有的节水灌溉方法多为人员在现场值守，工作条件艰苦，人力消耗大，且人力控制不够精准。另外现有的无线远程控制在田间采集需要用到普通电池或者拉一根电线，普通电池本身具有污染性，拉电线很不方便。

总之，现有的灌溉方法和设施普遍的缺点是自动化程度低而导致人力成本高，工作条件艰苦，现有的智能控制技术需要外来能源维持工作，同时控制精度不高，水资源浪费严重。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既节省劳力成本，降低劳动强度，改善工作环境，精准灌溉，合理高效利用水资源，又不会造成二次污染和浪费的无源节水灌溉系统。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种无源节水灌溉方法如下：

(1)确定田地特定作物特定生长阶段的田间最佳水量，即最适合该作物生长的土壤湿度情况，然后将这些数据输入计算机中，来确定供水和停水的阈值；

(2)将设备调试好，土壤墒情传感器会探测出田地中的土壤含水量等墒情信息，并将探测到的数据通过远程传输系统传到中央控制室，中央控制室的远程传输系统接收数据，传输到计算机中；

(3)计算机接收数据，如果该土壤湿度大于最低的阈值，则计算机将数据记录不处理；如果该土壤湿度低于最低的阈值，则计算机发出远程指令，命令开始供水；

(4)电动阀门开关部分的无线信号收发装置接收到计算机的远程指令后，将指令发送到单片机上，此时，单片机控制阀门开始供水；同时，发出接收到信息的信号；通过无线信号收发装置发出，中央控制室的计算机接收到该信号，则结束；若一定时间内没有接收到该信号，则向值守人员报警提示；

(5)随着田间供水，则土壤的含水量逐渐提高，这段时间，土壤墒情传感器仍在持续向中央控制室报告土壤的含水量情况，此时计算机对含水量情况进行记录，直至含水量达到最大的阈值；

(6)当计算机接收的土壤含水量达到最大阈值时，计算机向电动阀门部分发出远程指令，命令停止供水；

(7)电动阀门部分接收到的指令传递到单片机上时，单片机控制阀门关闭，同时向中央控制室发出接收信息的信号，中央控制室的计算机接收到该信号，则结束；若一定时间内没有接收到该信号，则向值守人员报警提示；

(8)一轮控制结束，等待土壤含水量低于最低阈值时重复第一步。

该种无源节水灌溉方法所用的设施包括土壤墒情传感器部分，中央控制室部分以及电动阀门开关部分。其中每一部分土壤墒情传感器部分由土壤墒情传感器一组，太阳能系统一套，室外支架一套，远程传输系统一套，已经开通GPRS功能的GSM卡一张。中央控制室部分由监控值班室构成，室内含有GPRS模块，远程传输系统，单片机，计算机(内含控制芯片)。电动阀门开关部分由电动阀门控制装置以及阀门组成。电动阀门控制装置内含有无线信号收发装置和单片机。其中，所述的土壤墒情传感器所需的电能由太阳能系统供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据特定作物及其各个生长阶段来确定土壤最佳含水量，可以使水资源的利用更加精准合理；土壤墒情传感器所需的电能由太阳能系统供电，因此可以持续工作，并且不需要外来的电源，不像普通的电池一样具有污染性；做到实时监控，可以知道什么时候什么设备出现了问题；自动化程度更高，人员的工作量更小，出错的几率更低。

附图说明：

图1是无源节水灌溉方法流程图。

图2是土壤墒情传感器部分。

图3是中央控制室部分。

图4是电动阀门开关部分。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1是无源节水灌溉方法流程图。具体流程如下：

(1)先确定田地作物的田间最佳水量，即最适合该作物不同生长阶段生长的土壤湿度，然后将这些数据输入计算机中，来确定不同时期供水和停水的阈值；

(2)将设备调试好，土壤墒情传感器会探测出田地中的土壤含水量，并将探测到的数据通过远程传输系统传到中央控制室，中央控制室的远程传输系统接收数据，传输到计算机中；

该种无源节水灌溉方法所用的设施包括土壤墒情传感器部分，中央控制室部分以及电动阀门开关部分。其中，所述的土壤墒情传感器所需的电能由太阳能系统供电。

图2是土壤墒情传感器部分。土壤墒情传感器部分由土壤墒情传感器一组，太阳能系统一套，室外支架一套，远程传输系统一套，已经开通GPRS功能的GSM卡一张组成。在工程过程中，太阳能供电系统为土壤墒情传感器和远程传输系统供电，而土壤墒情传感器测量出的土壤墒情情况以信号的形式传入远程传输系统，向中央控制室传输。

图3是中央控制室部分。中央控制室部分由监控值班室构成，室内有含有GPRS模块，远程传输系统，单片机，内含控制芯片的计算机。在工作过程中，装有GPRS模块的远程传输系统接收到土壤墒情数据或者单片机的数据，然后将接收到的信号传输到装有控制芯片的计算机，当需要进行控制时，计算机将控制信号传输到远程传输系统发出信号。

图4是电动阀门开关部分。电动阀门开关部分由电动阀门控制装置以及阀门组成。电动阀门控制装置内含有无线信号收发装置和单片机。该工作过程为当无线信号收发装置接收到中央控制室发出的控制信号时，将信号传输到单片机，即为信号输入，单片机根据接收到的信号控制阀门开关。同时，单片机将开关开合情况传输到无线信号收发装置，并通过无线信号收发装置发送给中央控制室。

中央控制室除了用计算机控制，也可以用单片机组成的系统控制并且用显示器显示出来。

本技术采用的是GPRS信息传输，随着时代的发展，可能会有更先进的无线传输技术。比如现在的CDMA2000，MCDMA完善之后。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无源节水灌溉方法，其特征在于，它由以下步骤实现：

2.一种实施权利要求1所述方法的无源节水灌溉设施，其特征在于，包括：

土壤墒情传感器部分，由土壤墒情传感器一组，太阳能系统一套，室外支架一套，远程传输系统一套，已经开通GPRS功能的GSM卡一张组成；该部分所需的电能由太阳能系统供电；

中央控制室部分，由监控值班室构成，室内含有GPRS模块、远程传输系统、单片机以及内含控制芯片的计算机；

电动阀门开关部分，内含有无线信号收发装置和单片机。