CN104855248A - 自动灌溉系统 - Google Patents

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牛少卿
战国隆
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Dayu Water Saving Tianjin Co Ltd
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Dayu Water Saving Tianjin Co Ltd
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A01G25/167—Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A01G27/00—Self-acting watering devices, e.g. for flower-pots
    • A01G27/003—Controls for self-acting watering devices

Abstract

本发明提供一种自动灌溉系统，包括数据输入装置、主控装置、数据采集装置和执行装置；数据输入装置，用于输入作物初始化数据；数据采集装置，用于获取与农田灌溉有关的参数信息；主控装置，用于接收所述数据采集装置获取的参数信息并结合初始化数据及最佳灌溉值进行比较分析后，发出控制指令给执行装置；执行装置，用于执行控制指令所发出的灌溉操作。本发明包括数据输入装置、主控装置、数据采集装置和执行装置，可以手动设置对各轮灌区定时灌溉,也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统；本发明可以提高操作准确性、能够定时、定量、高效地给作物自动补充水分。

Description

自动灌溉系统
技术领域
本发明属于自动灌溉技术领域，尤其是涉及一种自动灌溉系统。
背景技术
随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展,开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景,而且具有巨大的社会效益。
如何设计一种提高操作准确性、能够定时、定量、高效地给作物自动补充水分的自动灌溉系统成为本领域技术人员研究的课题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种自动灌溉系统，可以手动设置对各轮灌区定时灌溉,也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种自动灌溉系统，包括数据输入装置、主控装置、数据采集装置和执行装置；
数据输入装置，用于输入作物初始化数据；
数据采集装置，用于获取与农田灌溉有关的参数信息；
主控装置，用于接收所述数据采集装置获取的参数信息并结合初始化数据及最佳灌溉值进行比较分析后，发出控制指令给执行装置；
执行装置，用于执行控制指令所发出的灌溉操作。
还包括为系统运行提供电能的电源。
所述数据输入装置为键盘，所述数据采集装置包括湿度传感器和雨量传感器，所述主控装置为PLC，所述执行装置包括电磁阀、带动水泵的电机和报警装置。
所述PLC为PLC-C40C。
所述水泵电机采用Y/△启动。
所述PLC通过RS232接口连接上位管理机。
所述还包括控制所述主控装置启/停的手动按钮。
所述报警装置包括报警指示装置和发声报警器。
相对于现有技术，本发明所述的自动灌溉系统具有以下优势：
(1)本发明所述的自动灌溉系统，包括数据输入装置、主控装置、数据采集装置和执行装置，可以手动设置对各轮灌区定时灌溉,也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统；
(2)本发明所述的自动灌溉系统可以提高操作准确性、能够定时、定量、高效地给作物自动补充水分；
(3)本发明所述的水泵电机采用Y/△启动，减少水泵电机启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的控制系统的结构框图；
图2为本发明的PLC各输入/输出点分配图；
图3为本发明的水泵电机Y/△启动梯形图；
图4为本发明的手动灌溉模式梯形图；
图5为本发明的自动灌溉模式梯形图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种自动灌溉系统，包括数据输入装置、主控装置、数据采集装置和执行装置；
数据输入装置，用于输入作物初始化数据；
数据采集装置，用于获取与农田灌溉有关的参数信息；
主控装置，用于接收所述数据采集装置获取的参数信息并结合初始化数据及最佳灌溉值进行比较分析后，发出控制指令给执行装置；
执行装置，用于执行控制指令所发出的灌溉操作。
还包括为系统运行提供电能的电源。
所述数据输入装置为键盘，所述数据采集装置包括湿度传感器和雨量传感器，所述主控装置为PLC，所述执行装置包括电磁阀、带动水泵的电机和报警装置。
所述主控装置PLC为PLC-C40C。当系统处于某个工作状态时对应的指示灯亮,如果在大规模的灌区中,要实现集中化管理,可以通过PLC的RS232口与管理机通信。
所述水泵电机采用Y/△启动。
所述还包括控制所述主控装置启/停的手动按钮。
所述报警装置包括报警指示装置和发声报警器。
如图2所示，PLC-C40C可编程序控制器输入24点(X0～X23),输出16点(Y0～Y15),带有RS232口及日历/时钟功能,供电电源为24V直流或100～240V交流,同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展输入/输出口,系统中除湿度传感器为模拟信号外,其它输入/输出信号均为开关量。
本自动灌溉系统PLC将数据采集模块检测到的土壤湿度信息，经信息通信模块与上位PC机中的作物专家库数据进行比较后，生成灌溉控制信号和报警信号。报警信号输入到人机交互模块，由人机交互模块显示当前的土壤湿度，并对土壤湿度超标状态发出报警警示。灌溉控制信号输入到控制驱动模块，用以启动或停止浇灌设备的运行，从而实现灌溉系统的智能控制。
以PLC-C40C可编程序控制器为核心来构建节水灌溉控制系统,系统具有手动设定功能,能根据用户要求设定对某一灌区的灌水时间；系统还具有全自动灌溉功能,能根据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号与土壤的最佳湿度值对比,自动做出灌溉计划；系统采用Y/△变换启动水泵电机来减少启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗。
如图3所示，本自动灌溉系统设计中当按下启动按钮时,首先电动机运行,带动水泵抽水。同时系统中电机采用Y/△启动,启动时继电器KMY接通。2s后KMY断开,继电器KM△接通,即完成Y/△启动。
如图4所示，本自动灌溉系统中具有手动设定各电磁阀的开启时间和开启顺序的功能,当某个电磁阀闭合时相应的指示灯亮。当雨量传感器有信号,即下雨时,将停止灌溉,同时雨量报警器报警。本灌溉系统要求为一号灌区灌溉10min,打开2号灌区电磁阀灌水5min,然后打开3号灌区电磁阀灌水15min,最后停止灌溉。
如图5所示，本系统能根据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号,与设定的适于作物生长的土壤湿度进行比较,然后决定是否灌溉,自动进行电机与各电磁阀的启闭。在本系统中选用2000YZ型土壤负压传感器来测量土壤湿度,测量范围为负压值0～-85kPa,基本上在植物的需水范围,一般说来,当土壤吸力大于-70kPa值,土壤就需要灌水,否则会影响植物的生长,该压阻传感器输出为0-50mv；测量深度为200mm～2000mm,地面以下部分根据需要而定,总精度为2％左右；使用环境为0～500℃。在小麦拔节抽穗期土壤最佳含水量用土壤负压表示为-50kPa～-60kPa,即当土壤负压小于-60kPa时,打开灌水阀门对作物进行灌溉。在该系统中把湿度传感器得到的土壤湿度信号放入PLC的数据寄存器DT0中,把所设定的土壤湿度上限值(-50kPa)放入DT4,下限值(-60kPa)放入DT2,同时当土壤缺水或适宜时,相应的指示灯亮。
现代智能型控制器是进行灌溉系统田间管理的有效手段和工具，它可提高操作准确性，有利于灌溉过程的科学管理，降低对操作者本身素质的要求。除了能大大减少劳动量，更重要的是它能准确、定时、定量、高效地给作物自动补充水分，以提高产量、质量，节水、节能。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动灌溉系统，其特征在于：包括数据输入装置、主控装置、数据采集装置和执行装置；
数据输入装置，用于输入作物初始化数据；
数据采集装置，用于获取与农田灌溉有关的参数信息；
主控装置，用于接收所述数据采集装置获取的参数信息并结合初始化数据及最佳灌溉值进行比较分析后，发出控制指令给执行装置；
执行装置，用于执行控制指令所发出的灌溉操作。
2.根据权利要求1所述的自动灌溉系统，其特征在于：还包括为系统运行提供电能的电源。
3.根据权利要求1所述的自动灌溉系统，其特征在于：所述数据输入装置为键盘，所述数据采集装置包括湿度传感器和雨量传感器，所述主控装置为PLC，所述执行装置包括电磁阀、带动水泵的电机和报警装置。
4.根据权利要求3所述的自动灌溉系统，其特征在于：所述PLC为PLC-C40C。
5.根据权利要求3所述的自动灌溉系统，其特征在于：所述水泵电机采用Y/△启动。
6.根据权利要求3所述的自动灌溉系统，其特征在于：所述PLC通过RS232接口连接上位管理机。
7.根据权利要求1-6任一项所述的自动灌溉系统，其特征在于：所述还包括控制所述主控装置启/停的手动按钮。
8.根据权利要求3所述的自动灌溉系统，其特征在于：所述报警装置包括报警指示装置和发声报警器。
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