CN105580717B - 一种分区节水喷灌或滴灌控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分区节水喷灌或滴灌控制系统及其控制方法，其包括中央控制模块、无线控制模块、无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块，所述无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块分别与无线控制模块连接，所述无线控制模块与中央控制模块连接，所述无线控制执行模块与灌溉执行装置连接。采用本发明的技术方案，能实现分区间歇轮巡的喷灌或滴灌，相比传统灌溉，能节约30‑50%的用水；且使用方便，可以实现随时监控，更加高效。

Description

一种分区节水喷灌或滴灌控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业灌溉技术领域，尤其涉及一种分区节水喷灌或滴灌控制系统及其控制方法。

背景技术

传统的喷灌或滴灌技术通常采用手动开启增压泵、喷灌或滴灌阀，整片地灌溉，存在水管压力大，灌溉不均匀，水流失的问题，由于灌溉水压较大，经常发生爆管的现象，且手动操作人为主观因素较大，不容易把握正确的灌溉时机和时长，灌溉质量参差不齐，从而影响了作物的生长。

有些自动灌溉执行装置，还采用了雨量传感器，当雨量大于一定数值时，则停止灌溉，这是没有必要的，既然采取了土壤、培养基湿度传感器，就能通过其含水量自动停止灌溉，而无需使用雨量传感器。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供了一种分区节水喷灌或滴灌控制系统及其控制方法，采取间歇式分区给水，不需要水源增压设备，使用自来水就可以实现按需给水，并使土壤或者培养基有足够的浸润时间，很好地防止水流失，充分地利用了水源，能准确的把握灌溉时机，从而取得较好的节水效果，使农作物始终生长在合适地湿度环境。

对此，本发明的技术方案为：

一种分区节水喷灌或滴灌控制系统，其包括中央控制模块、无线控制模块、控制执行模块、土壤温湿度采集模块，所述控制执行模块、土壤温湿度采集模块分别与无线控制模块连接，所述无线控制模块与中央控制模块连接，所述控制执行模块与灌溉执行装置连接。其中，所述灌溉包括喷灌或滴灌。

优选的，所述灌溉执行装置包括电磁阀、执行阀、接触器或者水泵中至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述控制执行模块为无线控制执行模块，所述土壤温湿度采集模块为无线土壤温湿度采集模块。

其中，所述无线土壤温湿度采集模块负责土壤水分含量的监测，每个无线土壤温湿度采集模块有自己的ID编码，负责一个区域的土壤水分和温度测量，通常安装多个无线土壤温湿度采集模块在不同的区域，且每个无线土壤温湿度采集模块对应一个无线控制执行模块控制灌溉执行装置。

无线控制执行模块负责接收无线控制模块的指令，开启或者关闭喷灌或滴灌，其负载为电磁阀门或阀门执行器、微型水泵等，并将进行执行状态的反馈。

无线控制模块通过接收无线土壤温湿度采集器发来的土壤温湿度数据，并处理该数据，向无线控制执行模块发送开关命令，向中央控制模块转送土壤温湿度，各个无线控制执行模块的控制状态、并接收中央控制模块的控制策略。

中央控制模块包括喷灌、滴灌智能管理系统，可查看各个设备、节点的工作状态、各个无线土壤温湿度采集器所测量的土壤温湿度、根据不同作物预设的灌溉、滴灌控制策略，并将控制策略发送给控制器，再由无线控制模块指定各个无线控制执行模块执行；中央控制模块还具备温湿度的连续记录、保存数据、记录和生成作物种植档案的功能，且能实现互联网功能。

作为本发明的进一步改进，所述无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块各自至少为两个。

作为本发明的进一步改进， 在每个分区内，至少具有无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块各一个。

采用此技术方案，实现间歇式分区给水，土壤或者培养基有足够的浸润时间，配合无线土壤温湿度采集模块、无线控制模块、中央控制模块，实现按需给水，很好地防止水流失，充分地利用了水源，能准确的把握灌溉时机，从而取得较好的节水效果，使农作物始终生长在合适地湿度环境。

优选的，此技术方案采取分区灌溉，同一时刻只有一个区域在进行灌溉，因此能减少灌溉用水的水压和水量要求，使用自来水就能很好地实现大面积灌溉，省去了水源增压设备。而且中央控制模块能判断哪些分区水分蒸发较快，从而优先灌溉，还能根据不同分区、不同的农作物，设定不同的灌溉阀值。

作为本发明的进一步改进，所述中央控制模块包括第一电源和电源管理单元、第一数字射频收发单元、第一射频收发天线、第一数据收发处理单元和主机，所述第一射频收发天线与第一数字射频单元连接，所述第一电源和电源管理单元分别与第一数字射频收发单元、第一数据收发处理单元、主机连接，所述第一数据收发处理单元与主机连接。优选的，所述主机内装有灌溉管理系统，移动终端通过互联网与所述主机连接，这样就可以通过移动终端随时了解灌溉状态，并随时进行方案调整。

作为本发明的进一步改进，所述中央控制模块还包括第一显示单元和第一输入单元，所述第一显示单元和第一输入单元分别与第一数据收发处理单元连接。

优选的，所述第一数据收发处理单元通过串口或USB接口与主机连接。

作为本发明的进一步改进，所述无线控制模块包括第二电源和电源管理单元、第二数字射频收发单元、第二射频收发天线、第二数据收发处理单元和第一灌溉输出接口，所述第二射频收发天线与第二数字射频单元连接，所述第二电源和电源管理单元分别与第二数字射频收发单元、第二数据收发处理单元、第一灌溉输出接口连接，所述第二数据收发处理单元与第一灌溉输出接口连接，所述第一灌溉输出接口与灌溉执行装置连接；所述第二射频收发天线与所述第一射频收发天线连接。

作为本发明的进一步改进，所述无线控制模块还包括第二显示单元和第二输入单元，所述第二显示单元和第二输入单元分别与第二数据收发处理单元连接。

作为本发明的进一步改进，所述无线控制执行模块包括第三电源和电源管理单元、第三数字射频收发单元、第三射频收发天线、第三数据收发处理单元和第二灌溉输出接口，所述第三射频收发天线与第三数字射频单元连接，所述第三电源和电源管理单元分别与第三数字射频收发单元、第三数据收发处理单元、第二灌溉输出接口连接，所述第三数据收发处理单元与第二灌溉输出接口连接，所述第二灌溉输出接口与灌溉执行装置连接。所述第三射频收发天线与所述第二射频收发天线连接。

作为本发明的进一步改进，所述无线控制执行模块还包括第三显示单元和第三输入单元，所述第三显示单元和第三输入单元分别与第三数据收发处理单元连接。

作为本发明的进一步改进，所述无线土壤温湿度采集模块包括第四电源和电源管理单元、第四数字射频收发单元、第四射频收发天线、第四数据收发处理单元和土壤温湿度传感器，所述第四射频收发天线与第四数字射频收发单元连接，所述第四电源和电源管理单元分别与所述第四数字射频收发单元、第四数据收发处理单元、土壤温湿度传感器连接，所述第四射频收发天线与所述无线控制模块的第二射频收发天线连接。

作为本发明的进一步改进，所述无线土壤温湿度采集模块还包括第四显示单元和第四输入单元，所述第四显示单元和第四输入单元分别与第四数据收发处理单元连接。

作为本发明的进一步改进，所述分区节水喷灌或滴灌控制系统还包括光照强度传感器，所述光照强度传感器与无线控制模块连接。

本发明还提供了一种分区节水喷灌或滴灌的控制方法，采用如上所述的分区节水喷灌或滴灌控制系统进行灌溉，所述分区节水喷灌或滴灌的控制方法包括：对灌溉区域进行分区，分为1~N区，每个分区均设有控制执行模块和土壤温湿度采集模块，所述中央控制模块定期向无线控制模块发送采集命令，无线控制模块定期向各土壤温湿度采集模块转发土壤温湿度的采集命令，各土壤温湿度采集模块收到采集命令后，对所在分区的土壤温度和湿度进行采集，将采集数据发送给无线控制模块，无线控制模块反馈给中央控制模块，完成对所有分区土壤湿度的采集；所述中央控制模块对各土壤温湿度数据判断后发出执行命令，经无线控制模块通知执行模块控制灌溉执行装置，针对各个分区实行轮巡、间歇式分区灌溉的开启、停止，完成对1-N个分区的灌溉；其中，所述N为大于1的自然数。

优选的，每个时刻只有一个分区在进行灌溉。

植物所有的活细胞都是需氧型代谢，都需要吸收氧气，包括根部，陆生植物不像水生植物那样发展了一套通气系统，比如莲藕的孔道、水芹的空心，陆生植物并不适应水中低氧的环境，在氧气不足的情况就被迫进行无氧呼吸代谢产生乙醇，乙醇对农作物机体有毒害作用，和人体的乳酸一样，乙醇积累到一定程度就会造成细胞死亡，然后微生物侵入导致腐烂，这也是烂根的一个重要原因。土壤的含水量太高，则氧含量减少，因此农作物并不是浇水越多越好，往往很难人为把握，为解决该问题，本发明能很好的控制土壤水分蒸发和喷灌之间的时机，自动的执行“浇透”到自然蒸发“干透”，再进行喷灌到“浇透”，这一过程，最大限度既保证作物根部对氧和水的需求，又实现了节约用水。

作为本发明的进一步改进，所述中央控制模块设定了喷灌阀值窗口，所述喷灌阀值窗口为土壤相对湿度的范围，所述土壤温湿度采集模块反馈的土壤湿度在所述喷灌阀值窗口之外的，不执行灌溉。优选的，所述喷灌阀值窗口设置为20-90%，即检测土壤水分≥90%停止喷灌，≤20启动喷灌，这样既可以保证作物根系的供水也能保证根系的氧气供应，用户也可以根据需求自行设置所述喷灌阀值。。

采用此技术方案，对灌溉区域分区，每个分区分别对应一个土壤温湿度采集器和一个控制执行器，无线控制器、中央控制器负责收集各个采集器参数，并根据控制策略对分区进行灌溉，同一时刻一个分区在灌溉，反复轮流直到所有分区完成灌溉，这样能减少对水源压力和流量的要求，从而减少用户对供水系统的投入。其中，所述控制策略是指针对不同作物，不同生长阶段，对水分的要求不同，从而设定的数学模型，中央控制器按照控制模型开启灌溉和关闭灌溉。

采用上述技术方案，采用轮巡、间歇或分区灌溉，且每个区域均配备土壤温湿度采集模块、执行控制模块，首先中央控制模块根据反馈的土壤温湿度数据能判断该区域是否需要喷灌，如需要喷灌则开启对应区域的喷灌执行器一定时间，然后停止一定时间，这样让土壤有足够的浸润时间，防止长时间喷灌造成的水流失，中央控制模块再次判断一次土壤温湿度，如果未达到设定的湿度范围，再指令控制执行模块灌溉一定时间，如此反复，直到土壤湿度达到预设的范围。由于中央控制模块可以拖带多个土壤温湿度采集模块、多个控制执行模块，中央控制模块采取轮巡的方式指令控制执行模块，首先进行一个区域的灌溉，然后进行第二个区域的灌溉，最后一个区域灌溉完毕，再检测第一个区域是否需要继续灌溉，同一时刻只有一个区域在进行灌溉，因此，相对整体连续灌溉，该喷灌技术对水压、水量要求较低，普通自来水就能满足绝大部分喷灌、滴灌要求，用户不需要设立专门的供水系统，从而减少用户的建设投入。试验证明，相比传统喷灌，能节约30-50%的用水。该控制技术能广泛应用于日光温室大棚、连栋大棚、玻璃温室、蔬菜水果的种植、茶园，也适用于固定式管道喷灌、固定式管道滴灌、膜下滴灌、微喷灌等，解决了普通喷灌水流失的普遍问题。

关于分区的面积，可以根据供水管直径和压力、喷头数量、孔直径、单头喷灌面积、喷头雾化系数、水管阻力，确定喷水流量，在本装置应用中，喷头孔径是固定值，水压相对固定。优选的，每个分区的面积为0.3~0.6亩。进一步优选的，所述每个分区的面积为0.5亩，能起到节约用水和保持土壤含水量的同时，又对水压、水量要求较低，不需要设立专门的供水系统，从而减少用户的建设投入。

作为本发明的进一步改进，所述间歇灌溉为开启灌溉一定时间，停止灌溉一定时间，然后再次开启灌溉，开启灌溉和暂停灌溉的时间可以在无线控制器、无线中央控制器上设定，这样可以根据土壤的吸水性、蒸发量来设置喷灌时间，避免长时间喷灌造成的水流失。

作为本发明的进一步改进，所述中央控制模块设定了土壤温度上限值和下限值，当土壤温湿度采集模块采集得到的土壤温度在土壤温度上限值和下限值之内的，所述中央控制模块不发出灌溉命令。采用此技术方案，还可以随时对土壤温度进行检测，并设定当土壤温度不适合当前作物浇水时，即使土壤水分含量不足，也不会开启灌溉或者轮巡、间歇灌溉，直到条件适合浇水，则重新启动灌溉。

作为本发明的进一步改进，所述分区灌溉包括以下步骤：

所述中央控制模块发送数据采集命令，所述无线控制模块接收采集命令，并将命令转发给1~N区的土壤温湿度采集模块，1~N区的土壤温湿度采集模块分别将采集的土壤温湿度数据返回给无线控制模块，所述无线控制模块将各个分区的土壤温湿度数据反馈给中央控制模块；中央控制模块根据各分区土壤湿度判断需要灌溉的具体分区号，并对需要灌溉的分区进行优先排队，对于无需灌溉的具体分区号排除在队列外；根据队列，所述中央控制模块向无线控制模块发送控制指令，所述无线控制模块向对应分区的控制执行模块转发控制指令，按照队列次序，对应的控制执行模块控制各自的灌溉执行装置逐个开启和关闭灌溉，每个时刻只有一个分区在进行灌溉。

作为本发明的进一步改进，所述轮巡灌溉包括以下步骤：

所述中央控制模块发送数据采集命令，所述无线控制模块接收采集命令，并将命令转发给1~N区 的土壤温湿度采集模块，1~N区 的土壤温湿度采集模块分别将采集的土壤温湿度数据返回给无线控制模块，所述无线控制模块将各个分区的土壤温湿度数据反馈给中央控制模块；中央控制模块判断需要灌溉的具体分区号，并对需要灌溉的分区进行优先排队；根据队列，所述中央控制模块向无线控制模块发送控制指令，所述无线控制模块向对应分区的控制执行模块转发包含指定灌溉时长的控制指令，按照队列次序，对应分区的控制执行模块依次开启和停止控制灌溉执行装置，对于单个分区达到所述指定灌溉时长时，无论土壤湿度是否达到设定限值，控制执行模块控制灌溉执行装置停止灌溉，然后进行下一个分区的开启和停止灌溉，如此反复轮巡，直到所有分区的土壤湿度达到阀值上限；灌溉过程中，每个时刻只有一个分区在进行灌溉。

作为本发明的进一步改进，所述分区节水喷灌或滴灌控制系统还包括光照强度传感器，所述光照强度传感器与无线控制模块连接，所述光照强度传感器对日光照度进行检测，所述中央控制模块设定了日光照度上限值，当日光照度大于所述日光照度上限值时，所述中央控制模块不发出灌溉命令。采用此技术方案，当中午太阳强烈达到这个设定日光照度上限值时，避免灌溉、滴灌，这样更好的保护植物。

作为本发明的进一步改进，所述中央控制模块设定适宜灌溉的时间段，在所述适宜灌溉的时间段之外，所述中央控制模块不发出灌溉命令。采用此技术方案，可以设定每天、每周、每季度适合灌溉、滴灌和不宜灌溉的时间段，如每天早晚的某个时间段适合灌溉、滴灌，其它时间该技术装置不开启灌溉，这样可以更好的满足植物的生长需要。

作为本发明的进一步改进，所述中央控制模块设定适宜灌溉的灌溉温度范围，在所述适宜灌溉的灌溉温度范围之外，所述中央控制模块不发出灌溉命令。

作为本发明的进一步改进，所述中央控制模块设定分区土壤温湿度采集周期。这样，在所有分区灌溉一定时间后，本装置对所有分区土壤温湿度重新采集一次，然后重新确定需要喷灌的区域。

作为本发明的进一步改进，在所述中央控制模块上设置农作物类型为蔬菜作物、果类作物或药用作物，并设置作物当前生长期，这样可以根据不同农作物类型所在的生长期，结合当前土壤湿度、温度、光照强度确定灌溉时机，指定灌溉计划。其中所述蔬菜作物包括西红柿、菠菜、萝卜、白菜、芹菜、韭菜、葱姜蒜、胡萝卜、菜瓜、莲花菜菊芋、刀豆、豇豆、辣椒、黄瓜；所述果类作物包括桃、苹果、草莓、樱桃、红枣、梨、火龙果、莲雾；所述药用作物包括人参、当归、金银花、薄荷、石斛等。所述作物当前生长期包括育苗、移苗、花期、坐果等。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用本发明的技术方案，能实现分区、间歇式轮巡的喷灌或滴灌，相比传统喷灌或滴灌，能节约30-50%的用水；且使用方便，可以实现随时监控，更加高效。该技术方案能广泛应用于日光温室大棚、连栋大棚、玻璃温室、蔬菜水果的种植、茶园，也适用于固定式管道灌溉、固定式管道滴灌、膜下滴灌、微灌溉等，解决了普通灌溉水流失的普遍问题。

附图说明

图1是本发明一种分区节水灌溉制控制系统的模块框图。

图2是本发明一种分区节水灌溉制控制系统的中央控制模块的结构示意图。

图3是本发明一种分区节水灌溉制控制系统的无线控制模块的结构示意图。

图4是本发明一种分区节水灌溉制控制系统的无线控制执行模块的结构示意图。

图5是本发明一种分区节水灌溉制控制系统的无线土壤温湿度采集模块的结构示意图。

图6是本发明一种分区节水灌溉制控制系统进行分区灌溉的流程图。

图7是本发明一种分区节水灌溉制控制系统进行分区灌溉的部分喷头布局图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，一种分区节水喷灌或滴灌控制系统，其包括中央控制模块、无线控制模块、无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块，所述无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块分别与无线控制模块连接，所述无线控制模块与中央控制模块连接，所述无线控制执行模块与灌溉执行装置连接。所述无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块各自至少为三个；在每个分区内，至少具有无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块各一个。所述灌溉执行装置包括电磁阀、执行阀、接触器或者水泵等。

如图2所示，所述中央控制模块包括第一电源和电源管理单元、第一数字射频收发单元、第一射频收发天线、第一数据收发处理单元和主机，所述第一射频收发天线与第一数字射频单元连接，所述第一电源和电源管理单元分别与第一数字射频收发单元、第一数据收发处理单元、主机连接，所述第一数据收发处理单元与主机连接。所述中央控制模块还包括第一显示单元和第一输入单元，所述第一显示单元和第一输入单元分别与第一数据收发处理单元连接。所述第一数据收发处理单元通过串口或USB接口与主机连接。

如图3所示，所述无线控制模块包括第二电源和电源管理单元、第二数字射频收发单元、第二射频收发天线、第二数据收发处理单元和第一灌溉输出接口，所述第二射频收发天线与第二数字射频单元连接，所述第二电源和电源管理单元分别与第二数字射频收发单元、第二数据收发处理单元、第一灌溉输出接口连接，所述第二数据收发处理单元与第一灌溉输出接口连接，所述第一灌溉输出接口与灌溉执行装置连接；所述第二射频收发天线与所述第一射频收发天线连接。所述无线控制模块还包括第二显示单元和第二输入单元，所述第二显示单元和第二输入单元分别与第二数据收发处理单元连接。

如图4所示，所述无线控制执行模块包括第三电源和电源管理单元、第三数字射频收发单元、第三射频收发天线、第三数据收发处理单元和第二灌溉输出接口，所述第三射频收发天线与第三数字射频单元连接，所述第三电源和电源管理单元分别与第三数字射频收发单元、第三数据收发处理单元、第三灌溉输出接口连接，所述第三数据收发处理单元与第二灌溉输出接口连接，所述第二灌溉输出接口与灌溉执行装置连接；所述第三射频收发天线与所述第二射频收发天线连接。所述无线控制执行模块还包括第三显示单元和第三输入单元，所述第三显示单元和第三输入单元分别与第三数据收发处理单元连接。

如图5所示，所述无线土壤温湿度采集模块包括第四电源和电源管理单元、第四数字射频收发单元、第四射频收发天线、第四数据收发处理单元和土壤温湿度传感器，所述第四射频收发天线与第四数字射频收发单元连接，所述第四电源和电源管理单元分别与所述第四数字射频收发单元、第四数据收发处理单元、土壤温湿度传感器连接，所述第四射频收发天线与所述无线控制模块的第二射频收发天线连接。所述无线土壤温湿度采集模块还包括第四显示单元和第四输入单元，所述第四显示单元和第四输入单元分别与第四数据收发处理单元连接。

实施例2

一种分区节水灌溉的控制方法，采用实施例1所述的分区节水喷灌或滴灌控制系统进行灌溉，所述分区节水喷灌或滴灌的控制方法包括：对灌溉区域进行分区，分为1~N区，每个分区均设有控制执行模块和土壤温湿度采集模块，所述中央控制模块定期向无线控制模块发送采集命令，无线控制模块定期向各土壤温湿度采集模块转发土壤温湿度的采集命令，各土壤温湿度采集模块收到采集命令后，对所在分区的土壤温度和湿度进行采集，将采集数据发送给无线控制模块，无线控制模块反馈给中央控制模块，完成对所有分区土壤湿度的采集；所述中央控制模块对各土壤温湿度数据判断后发出执行命令，经无线控制模块通知执行模块控制灌溉执行装置，针对各个分区实行轮巡、间歇式分区灌溉的开启、停止，完成对1-N个分区的灌溉；其中，所述N为大于1的自然数。

其中，所述分区灌溉包括以下步骤：

所述中央控制模块发送数据采集命令，所述无线控制模块接收采集命令，并将命令转发给1~N区的土壤温湿度采集模块，1~N区的土壤温湿度采集模块分别将采集的土壤温湿度数据返回给无线控制模块，所述无线控制模块将各个分区的土壤温湿度数据反馈给中央控制模块；中央控制模块判断需要灌溉的具体分区号，并对需要灌溉的分区进行优先排队，分别为；根据队列，所述中央控制模块向无线控制模块发送控制指令，所述无线控制模块向对应分区的控制执行模块转发控制指令，按照队列次序，对应的控制执行模块控制各自的灌溉执行装置逐个开启和关闭灌溉，每个时刻只有一个分区在进行灌溉。其中，所述中央控制模块设定了喷灌阀值窗口，即土壤湿度的范围。

如图6所示，所述中央控制模块发送数据采集命令，采集1~N区的土壤湿度，确定喷灌阀值窗口之外的分区号（即需要喷灌的分区），根据湿度值由小到大排序需要喷灌的分区，依次为第1优先分区、第2优先分区……第M优先分区；然后开启第1优先分区喷灌，当土壤中的湿度达到规定要求时，停止第1优先分区喷灌；进行开启第2优先分区喷灌，停止第2优先分区喷灌，依次下去，直至开启第M优先分区喷灌，停止第M优先分区喷灌，其中，M≤N。

其中，所述轮巡灌溉包括以下步骤：

所述中央控制模块发送数据采集命令，所述无线控制模块接收采集命令，并将命令转发给1~N区的土壤温湿度采集模块，1~N区的土壤温湿度采集模块分别将采集的土壤温湿度数据返回给无线控制模块，所述无线控制模块将各个分区的土壤温湿度数据反馈给中央控制模块；中央控制模块判断需要灌溉的具体分区号，并对需要灌溉的分区进行优先排队；根据队列，所述中央控制模块向无线控制模块发送控制指令，所述无线控制模块向对应分区的控制执行模块转发包含指定灌溉时长的控制指令，按照队列次序，对应分区的控制执行模块依次控制灌溉执行装置开启灌溉，达到所述指定灌溉时长时，无论土壤湿度是否达到中央控制模块设定的土壤湿度范围的上限值，控制执行模块控制灌溉执行装置停止灌溉；灌溉过程中，每个时刻只有一个分区在进行喷灌或滴灌。

所述分区节水喷灌或滴灌控制系统还包括光照强度传感器，所述光照强度传感器与无线控制模块连接，所述光照强度传感器对日光照度进行检测，所述中央控制模块设定了日光照度上限值，当日光照度大于所述日光照度上限值时，所述中央控制模块不发出灌溉命令。所述中央控制模块设定适宜灌溉的时间段，在所述适宜灌溉的时间段之外，所述中央控制模块不发出灌溉命令。

采用上述方法对一块5亩种植土地进行分区，每个种植分区为0.5亩，共10个分区，每个分区长44.5米、宽7.5米的区域进行灌溉，实测自来水压力为0.26MPa，使用内径为20mm的PE水管6分管，长度为100米，其开口流量大约为2500升/小时，这样需要连接112个流量为20升的小的喷头，每个喷头负责0.5亩的面积，宽度方向需要4行喷头，长度方向需要28列喷头，一个分区喷头数量为4*28=112个，即每个分为需要112个喷头，部分喷头布局图如图7所示。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种分区节水喷灌或滴灌控制系统，其特征在于：其包括中央控制模块、无线控制模块、控制执行模块、土壤温湿度采集模块，所述控制执行模块、土壤温湿度采集模块分别与无线控制模块连接，所述无线控制模块与中央控制模块连接，所述控制执行模块与灌溉执行装置连接；

所述分区节水喷灌或滴灌的控制系统的控制方法包括：对灌溉区域进行分区，分为1~N区，每个分区均设有控制执行模块和土壤温湿度采集模块，所述中央控制模块定期向无线控制模块发送采集命令，无线控制模块定期向各土壤温湿度采集模块转发土壤温湿度的采集命令，各土壤温湿度采集模块收到采集命令后，对所在分区的土壤温度和湿度进行采集，将采集数据发送给无线控制模块，无线控制模块反馈给中央控制模块，完成对所有分区土壤湿度的采集；所述中央控制模块对各土壤温湿度数据判断后发出执行命令，经无线控制模块通知执行模块控制灌溉执行装置，针对各个分区实行轮巡、间歇式分区灌溉的开启、或停止，完成对1-N个分区的灌溉；其中，所述N为大于1的自然数；

所述分区灌溉包括以下步骤：

所述中央控制模块发送数据采集命令，所述无线控制模块接收采集命令，并将命令转发给1~N区的土壤温湿度采集模块，1~N区的土壤温湿度采集模块分别将采集的土壤温湿度数据返回给无线控制模块，所述无线控制模块将各个分区的土壤温湿度数据反馈给中央控制模块；中央控制模块根据各分区土壤湿度判断需要灌溉的具体分区号，并对需要灌溉的分区进行优先排队，对于无需灌溉的具体分区号排除在队列外；根据队列，所述中央控制模块向无线控制模块发送控制指令，所述无线控制模块向对应分区的控制执行模块转发控制指令，按照队列次序，对应的控制执行模块控制各自的灌溉执行装置逐个开启和关闭灌溉，每个时刻只有一个分区在进行灌溉。

2.根据权利要求1所述的分区节水喷灌或滴灌控制系统，其特征在于：所述控制执行模块为无线控制执行模块，所述土壤温湿度采集模块为无线土壤温湿度采集模块；在每个分区内，至少具有无线控制执行模块、无线土壤温湿度采集模块各一个。

3.根据权利要求2所述的分区节水喷灌或滴灌控制系统，其特征在于：所述中央控制模块包括第一电源和电源管理单元、第一数字射频收发单元、第一射频收发天线、第一数据收发处理单元和主机，所述第一射频收发天线与第一数字射频单元连接，所述第一电源和电源管理单元分别与第一数字射频收发单元、第一数据收发处理单元、主机连接，所述第一数据收发处理单元与主机连接；所述中央控制模块还包括第一显示单元和第一输入单元，所述第一显示单元和第一输入单元分别与第一数据收发处理单元连接。

4.根据权利要求3所述的分区节水喷灌或滴灌控制系统，其特征在于：所述无线控制模块包括第二电源和电源管理单元、第二数字射频收发单元、第二射频收发天线、第二数据收发处理单元和第一灌溉输出接口，所述第二射频收发天线与第二数字射频单元连接，所述第二电源和电源管理单元分别与第二数字射频收发单元、第二数据收发处理单元、第一灌溉输出接口连接，所述第二数据收发处理单元与第一灌溉输出接口连接，所述第一灌溉输出接口与灌溉执行装置连接；所述第二射频收发天线与所述第一射频收发天线连接；所述无线控制模块还包括第二显示单元和第二输入单元，所述第二显示单元和第二输入单元分别与第二数据收发处理单元连接。

5.根据权利要求4所述的分区节水喷灌或滴灌控制系统，其特征在于：所述无线控制执行模块包括第三电源和电源管理单元、第三数字射频收发单元、第三射频收发天线、第三数据收发处理单元和第二灌溉输出接口，所述第三射频收发天线与第三数字射频单元连接，所述第三电源和电源管理单元分别与第三数字射频收发单元、第三数据收发处理单元、第二灌溉输出接口连接，所述第三数据收发处理单元与第二灌溉输出接口连接，所述第二灌溉输出接口与灌溉执行装置连接；所述第三射频收发天线与所述第二射频收发天线连接；所述无线控制执行模块还包括第三显示单元和第三输入单元，所述第三显示单元和第三输入单元分别与第三数据收发处理单元连接；

所述无线土壤温湿度采集模块包括第四电源和电源管理单元、第四数字射频收发单元、第四射频收发天线、第四数据收发处理单元和土壤温湿度传感器，所述第四射频收发天线与第四数字射频收发单元连接，所述第四电源和电源管理单元分别与所述第四数字射频收发单元、第四数据收发处理单元、土壤温湿度传感器连接，所述第四射频收发天线与所述无线控制模块的第二射频收发天线连接；所述无线土壤温湿度采集模块还包括第四显示单元和第四输入单元，所述第四显示单元和第四输入单元分别与第四数据收发处理单元连接。

6.一种分区节水喷灌或滴灌的控制方法，其特征在于：采用如权利要求1~5任意一项所述的分区节水喷灌或滴灌控制系统进行灌溉，所述分区节水喷灌或滴灌的控制方法包括：对灌溉区域进行分区，分为1~N区，每个分区均设有控制执行模块和土壤温湿度采集模块，所述中央控制模块定期向无线控制模块发送采集命令，无线控制模块定期向各土壤温湿度采集模块转发土壤温湿度的采集命令，各土壤温湿度采集模块收到采集命令后，对所在分区的土壤温度和湿度进行采集，将采集数据发送给无线控制模块，无线控制模块反馈给中央控制模块，完成对所有分区土壤湿度的采集；所述中央控制模块对各土壤温湿度数据判断后发出执行命令，经无线控制模块通知执行模块控制灌溉执行装置，针对各个分区实行轮巡、间歇式分区灌溉的开启、或停止，完成对1-N个分区的灌溉；其中，所述N为大于1的自然数。

7.根据权利要求6所述的分区节水喷灌或滴灌的控制方法，其特征在于：所述分区灌溉包括以下步骤：

所述中央控制模块发送数据采集命令，所述无线控制模块接收采集命令，并将命令转发给1~N区的土壤温湿度采集模块，1~N区的土壤温湿度采集模块分别将采集的土壤温湿度数据返回给无线控制模块，所述无线控制模块将各个分区的土壤温湿度数据反馈给中央控制模块；中央控制模块根据各分区土壤湿度判断需要灌溉的具体分区号，并对需要灌溉的分区进行优先排队，对于无需灌溉的具体分区号排除在队列外；根据队列，所述中央控制模块向无线控制模块发送控制指令，所述无线控制模块向对应分区的控制执行模块转发控制指令，按照队列次序，对应的控制执行模块控制各自的灌溉执行装置逐个开启和关闭灌溉，每个时刻只有一个分区在进行灌溉。

8.根据权利要求6所述的分区节水喷灌或滴灌的控制方法，其特征在于：所述轮巡灌溉包括以下步骤：

所述中央控制模块发送数据采集命令，所述无线控制模块接收采集命令，并将命令转发给1~N区的土壤温湿度采集模块，1~N区的土壤温湿度采集模块分别将采集的土壤温湿度数据返回给无线控制模块，所述无线控制模块将各个分区的土壤温湿度数据反馈给中央控制模块；中央控制模块判断需要灌溉的具体分区号，并对需要灌溉的分区进行优先排队；根据队列，所述中央控制模块向无线控制模块发送控制指令，所述无线控制模块向对应分区的控制执行模块转发包含指定灌溉时长的控制指令，按照队列次序，对应分区的控制执行模块依次开启和停止控制灌溉执行装置，对于单个分区达到所述指定灌溉时长时，无论土壤湿度是否达到设定限值，控制执行模块控制灌溉执行装置停止灌溉，然后进行下一个分区的开启和停止灌溉，如此反复轮巡，直到所有分区的土壤湿度达到阀值上限；灌溉过程中，每个时刻只有一个分区在进行灌溉。

9.根据权利要求6所述的分区节水喷灌或滴灌的控制方法，其特征在于：所述分区节水喷灌或滴灌控制系统还包括光照强度传感器，所述光照强度传感器与无线控制模块连接，所述光照强度传感器对日光照度进行检测，所述中央控制模块设定了日光照度上限值，当日光照度大于所述日光照度上限值时，所述中央控制模块不发出灌溉命令。

10.根据权利要求6所述的分区节水喷灌或滴灌的控制方法，其特征在于：所述中央控制模块设定适宜灌溉的时间段或/和适宜灌溉的灌溉温度范围，在所述适宜灌溉的时间段或/和适宜灌溉的灌溉温度范围之外，所述中央控制模块不发出灌溉命令。