CN106376437A - 一种交替灌智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交替灌智能控制系统，包括气象中心服务器、供电系统、中央控制器、供水系统和施肥系统，所述供电系统的输出端电性连接有数据采集器，所述数据采集器的输出端电性连接有数据分析模块，所述数据分析模块的输出端远程双向连接有ZigBee模块。本发明集自动控制、远程控制和智能化控制三种控制方式为一体，在供水系统和施肥系统的配合下，能够在不同时间对作物部分根系进行灌溉，以创造作业根系供水的不均匀性，诱导作物抗旱生理生态特性的发挥，提高作物的节水潜力，从而降低了作物灌溉的难度及人们的劳动强度，大幅度提高灌溉的效率，方便对作物进行及时快速精准的交替灌溉。

Description

一种交替灌智能控制系统

技术领域

本发明涉及灌溉系统技术领域，尤其涉及一种交替灌智能控制系统。

背景技术

农业是国民经济中一个重要产业部门，是以土地资源为生产对象的部门，现如今我国盐碱地存量20.45亿亩名，同时土壤的次生盐渍滑不断蔓延。随着现如今盐碱地改良和植被恢复综合技术体系的不断完善，对作物的灌溉方式也随之改善。目前河西绿洲灌区等间作套种灌溉技术落后，总耗水量过大、作物水分利用效率不高，植被灌溉耗费较多的水资源，土壤水分蒸发快，植被生长效果差，水分利用率低，灌溉难度大，不利于植被的生长。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种交替灌智能控制系统。

本发明提供如下技术方案：

一种交替灌智能控制系统，包括气象中心服务器、供电系统、中央控制器、供水系统和施肥系统，所述气象中心服务器的输出端双向连接有计算机，所述供电系统的输出端电性连接有数据采集器，所述数据采集器包括植物蒸腾测量系统、土壤湿度传感器、酸碱度传感器、盐度传感器和温度传感器，所述植物蒸腾测量系统由光照传感器、叶面温湿度传感器和二氧化碳传感器组成，所述数据采集器的输出端电性连接有数据分析模块，所述数据分析模块的输出端远程双向连接有ZigBee模块。

所述ZigBee模块的输出端双向连接有GSM数据终端，所述GSM数据终端的输出端通过互联网与计算机进行交互，所述计算机与互联网之间通过ADSL进行传输，所述ZigBee模块与中央控制器进行交互，所述中央控制器包括I/U转换电路和A/D转换电路，中央控制器的输出端分别电性连接有供水系统和施肥系统。

所述供水系统包括依次电性相连的抽水泵、过滤器、电磁阀和灌水设备，所述灌水设备由滴灌带和微喷带，所述施肥系统包括施肥器，所述施肥器的输出端与过滤器的输入端电性相连。

优选的，所述中央控制器的输出端电性连接有报警器。

优选的，所述中央控制器的输入端电性连接有电源模块，且电源模块为UPS电源。

优选的，所述数据分析模块为嵌入式数据分析模块。

优选的，所述土壤湿度传感器为FDR频域型土壤湿度传感器，且土壤湿度传感器的工作温度范围在-40℃～70℃。

本发明提供了一种交替灌智能控制系统，通过ZigBee模块的运用能够使得该交替灌溉系统集自动控制、远程控制和智能化控制三种控制方式为一体，在供水系统和施肥系统的配合下，能够在不同时间对作物部分根系进行灌溉，以创造作业根系供水的不均匀性，诱导作物抗旱生理生态特性的发挥，提高作物的节水潜力，从而降低了作物灌溉的难度及人们的劳动强度，大幅度提高灌溉的效率，在数据采集器和数据分析模块的配合下，能够快速采集作物的生理生态特征数据以及作物生长环境的基本数据信息，利用数据分析模块将采集数据进行分析通过ZigBee模块传输给计算机，通过计算机发出指令传输给中央控制器，在中央控制器的控制下实现灌溉系统的自动化和智能化控制，方便对作物进行及时快速精准的交替灌溉。

本发明提供了一种交替灌智能控制系统，利用施肥系统和供水系统，能够在作物交替灌溉时，便于向作物内添加有机肥料以及营养物质，从而使得作物生长的更好，且GSM数据终端的运用能够方便操作者在任何时间任何地点对交替灌溉系统进行远程控制，从而方便进行作物的交替灌溉，利用植物蒸腾测量系统和数据分析模块，能够实现植物光合效率、呼吸速率、蒸腾效率的快速、无损测量，有利于对植物生长状态进行有效精准的分析，从而便于对作物进行及时精准的交替灌溉。

本发明提供了一种交替灌智能控制系统，供电系统的运用能够为数据采集器提供持久稳定安全的驱动电压，从而便于数据采集器进行数据的快速采集，利用电源模块能够为中央控制器提供持久稳定安全的驱动电压，从而便于该交替灌溉系统的长期使用，防止由于缺少驱动电源而导致该交替灌溉系统无法正常使用。

附图说明

图1为本发明提出的一种交替灌智能控制系统原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明提出的一种交替灌智能控制系统原理框图。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

一种交替灌智能控制系统，包括气象中心服务器、供电系统、中央控制器、供水系统和施肥系统，气象中心服务器的输出端双向连接有计算机，供电系统的输出端电性连接有数据采集器，数据采集器包括植物蒸腾测量系统、土壤湿度传感器、酸碱度传感器、盐度传感器和温度传感器，植物蒸腾测量系统由光照传感器、叶面温湿度传感器和二氧化碳传感器组成，数据采集器的输出端电性连接有数据分析模块，数据分析模块的输出端远程双向连接有ZigBee模块。

本发明中，植物蒸腾测量系统，能够实现植物光合效率、呼吸速率、蒸腾效率的快速、无损测量，对植物生长状态进行快速的分析，能够进行长期生态学定位监测、指导灌溉决策等应用，有利于作物精细灌溉和施肥。

本发明中，盐度传感器测量溶液的导电率性来确定它的盐分。在所给的溶液中，盐度最初的定义是一个指定的溶液重量中所含溶解盐的质量，盐度传感器的范围为0～50ppt，温度范围在0～80℃，能够在5s内快速测量读取土壤中的含盐量。

本发明中，酸碱度传感器是用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号的传感器，通常由化学部分和信号传输部分构成，用于对土壤中水分等物质进行PH含量的测量，叶面温湿度传感器能够检测植物叶面湿度以及温度的仪器，能够测量植物叶片表面水份的百分比含量以及叶面的温度，采用电阻测量原理，它由表面感应格珊和信号变送器组成，使用时将传感器安装被测植物叶片附近，传感器将模拟植物叶片获得水份的过程。

该交替灌智能控制系统，供电系统的运用能够为数据采集器提供持久稳定安全的驱动电压，从而便于数据采集器进行数据的快速采集。ZigBee模块的输出端双向连接有GSM数据终端，GSM数据终端的输出端通过互联网与计算机进行交互，计算机与互联网之间通过ADSL进行传输，ZigBee模块与中央控制器进行交互，中央控制器包括I/U转换电路和A/D转换电路，中央控制器的输出端分别电性连接有供水系统和施肥系统。

本发明中，ADSL是一种异步传输模式，ADSL能够将外界的干扰信号分隔处理，防止在对该交替灌溉系统进行远程控制时受到噪音的干扰，采用的GSM数据终端能够实现信号的全面覆盖，有利于在任何时候任何地点进行交替灌溉系统的控制。

供水系统包括依次电性相连的抽水泵、过滤器、电磁阀和灌水设备，灌水设备由滴灌带和微喷带，施肥系统包括施肥器，施肥器的输出端与过滤器的输入端电性相连。

本发明中抽水泵、过滤器、电磁阀和灌水设备的配合，能够迅速实现作物的交替灌溉，有利于作物的生长，利用电磁阀能够快速控制灌水设备中的滴灌带及微喷带的启闭，从而快速实现交替灌溉，提高作物水分利用效率。

该交替灌智能控制系统，利用施肥系统和供水系统，能够在作物交替灌溉时，便于向作物内添加有机肥料以及营养物质，从而使得作物生长的更好，且GSM数据终端的运用能够方便操作者在任何时间任何地点对交替灌溉系统进行远程控制，从而方便进行作物的交替灌溉，利用植物蒸腾测量系统和数据分析模块，能够实现植物光合效率、呼吸速率、蒸腾效率的快速、无损测量，有利于对植物生长状态进行有效精准的分析，从而便于对作物进行及时精准的交替灌溉。

本发明提供了一种交替灌智能控制系统，通过ZigBee模块的运用能够使得该交替灌溉系统集自动控制、远程控制和智能化控制三种控制方式为一体，在供水系统和施肥系统的配合下，能够在不同时间对作物部分根系进行灌溉，以创造作业根系供水的不均匀性，诱导作物抗旱生理生态特性的发挥，提高作物的节水潜力，从而降低了作物灌溉的难度及人们的劳动强度，大幅度提高灌溉的效率，在数据采集器和数据分析模块的配合下，能够快速采集作物的生理生态特征数据以及作物生长环境的基本数据信息，利用数据分析模块将采集数据进行分析通过ZigBee模块传输给计算机，通过计算机发出指令传输给中央控制器，在中央控制器的控制下实现灌溉系统的自动化和智能化控制，方便对作物进行及时快速精准的交替灌溉。

本发明中，中央控制器的输入端电性连接有电源模块，且电源模块为UPS电源，利用电源模块能够为中央控制器提供持久稳定安全的驱动电压，从而便于该交替灌溉系统的长期使用，防止由于缺少驱动电源而导致该交替灌溉系统无法正常使用。

本发明中，中央控制器的输出端电性连接有报警器，利用报警器能够快速提示操作者或者自动化进行作物的交替灌溉，数据分析模块为嵌入式数据分析模块，利用数据分析模块能够快速分析采集的数据信息，从而便于进行精准快速的交替灌溉。

本发明中，土壤湿度传感器为FDR频域型土壤湿度传感器，且土壤湿度传感器的工作温度范围在-40℃～70℃，FDR频域型土壤湿度传感器是一种用于测量土壤水分的仪器，主要用来测量土壤容积含水量，做土壤墒情监测及农业灌溉和林业防护，它是利用电磁脉冲原理、根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数ε，从而得到土壤容积含水量θv，FDR具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点。

本发明提供的一种交替灌智能控制系统，能够利用交替灌溉提高作物的水资源利用率，能够使得作物在光合速率变化很小的情况下显著降低土壤水分以及植被水分的蒸腾速度，能够提高作物的抗旱性，为土壤内所含的微生物提供有益的生存调节，有利于作物的生长。

本发明的使用原理：首先通过数据采集器采集作物以及土壤的温度湿度等数据，而后传输给数据分析模块进行分析，通过数据分析模块分析后的数据通过ZigBee模块传输给GSM数据终端，通过GSM数据终端在互联网以及ADSL的作用下传输给计算机，进而利用计算机与气象中心服务器进行交互，当采集的数据信息达不到作物的生长需求时，通过计算机快速传达指令，利用ZigBee模块与中央控制器实现远程交互，而后通过中央控制器驱动供水系统和施肥系统，实现对作物的交替灌溉即可，交替灌溉到一段时间后当数据采集器采集的信息与气象中心服务器中标准的数据值相接近且匹配时，报警器实现报警，中央控制器关闭供水系统和施肥系统运行，结束交替灌溉作业。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种交替灌智能控制系统，包括气象中心服务器、供电系统、中央控制器、供水系统和施肥系统，其特征在于：所述气象中心服务器的输出端双向连接有计算机，所述供电系统的输出端电性连接有数据采集器，所述数据采集器包括植物蒸腾测量系统、土壤湿度传感器、酸碱度传感器、盐度传感器和温度传感器，所述植物蒸腾测量系统由光照传感器、叶面温湿度传感器和二氧化碳传感器组成，所述数据采集器的输出端电性连接有数据分析模块，所述数据分析模块的输出端远程双向连接有ZigBee模块；

所述ZigBee模块的输出端双向连接有GSM数据终端，所述GSM数据终端的输出端通过互联网与计算机进行交互，所述计算机与互联网之间通过ADSL进行传输，所述ZigBee模块与中央控制器进行交互，所述中央控制器包括I/U转换电路和A/D转换电路，中央控制器的输出端分别电性连接有供水系统和施肥系统；

所述供水系统包括依次电性相连的抽水泵、过滤器、电磁阀和灌水设备，所述灌水设备由滴灌带和微喷带，所述施肥系统包括施肥器，所述施肥器的输出端与过滤器的输入端电性相连。

2.根据权利要求1所述的一种交替灌智能控制系统，其特征在于：所述中央控制器的输入端电性连接有电源模块，且电源模块为UPS电源。

3.根据权利要求1所述的一种交替灌智能控制系统，其特征在于：所述中央控制器的输出端电性连接有报警器。

4.根据权利要求1所述的一种交替灌智能控制系统，其特征在于：所述数据分析模块为嵌入式数据分析模块。

5.根据权利要求1所述的一种交替灌智能控制系统，其特征在于：所述土壤湿度传感器为FDR频域型土壤湿度传感器，且土壤湿度传感器的工作温度范围在-40℃～70℃。