CN106818418A - 基于gis的城市绿化植被智慧管控系统 - Google Patents

基于gis的城市绿化植被智慧管控系统 Download PDF

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杨浩
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Abstract

本发明公开一种基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，包括GIS平台部分、土壤湿度数据收集部分、水流开启控制部分；GIS平台部分建立有植被覆盖区域、植被种类、每种植被所需土壤湿度的数据库；土壤湿度数据收集部分依靠湿度传感器和BDS接收器，将湿度和位置信息上传到系统；水流开启控制部分包括水管开关壳体、弹簧、挡板、永磁体、绕组、顶盖、继电器、通信天线，在常态下弹簧拉住挡板，挡板阻挡水管开关壳体内的水流通路，通信天线接收到系统发出的启动信号后，继电器闭合，绕组通电后产生磁力，吸引永磁体带动挡板上移，露出水流通路，实现植被灌溉。实现智能的植被灌溉智慧管控，提升城市信息化应用水平，对城市可持续发展和社会进步具有重要意义。

Description

基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统
技术领域
本发明涉及市政设施系统领域，特别涉及一种基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统。
背景技术
地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是把视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起的技术，在GIS基础上发展起来的数字地球、数字城市在人们的生产和生活中起着越来越重要的作用。通过GIS可查询城市的绿化植被分布，甚至具体到植被的详细种类及其分布范围。随着人们对GIS理解的不断深入，GIS的内涵也在不断拓展，现在GIS已经是将全球定位系统(GPS)、遥感(RemoteSensing)和GIS相结合的系统(System)。
现在城市绿化植被的管控维护方式主要依赖于人工，在浇水灌溉方面还停留在使用浇水车和灌溉管路的状态，工人根据天气情况和个人经验对干旱植被进行灌溉维护。其缺点是由于人工有限，不可能第一时间观察到所有需要灌溉的植被区域；另一个缺点是灌溉水量完全由人工决定，所以相同植被也容易出现灌溉水量参差不齐的现象，继而影响下一次的灌溉，植物的生长难以实现同步，最重要的人工成本不断上升，城市绿化植被的管控成本也在逐年增加。
利用传感器对数据进行采集是技术发展的趋势，结合定位技术形成物联网即可实现对物体的实时跟踪。利用遥感技术是电子地图采集数据的重要手段之一，现有的GIS中的各区域的植被种类和区域范围等数越来越详尽，假如将传感器、定位技术、GIS相结合，那么即可实现城市绿化植被的智慧管控。这对于提升城市信息化应用水平，推动智慧城市建设，保障城市可持续发展和社会进步具有重要意义。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统。该系统以GIS为基础，结合传感器和定位技术，系统判定某区域的植被需要灌溉时，控制这一区域的灌溉管路开关开启，达到植被所需要水量后关闭，实现城市绿化植被的智慧管控。
本发明采取的技术方案是：一种基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，包括GIS平台部分、土壤湿度数据收集部分、水流开启控制部分三个部分。
所述GIS平台部分是指GIS平台的数据库中建立有城市植被覆盖区域数据、植被种类数据，所有植被覆盖区域数据和植被种类数据，均依靠卫星遥感成像技术直接获取。
土壤湿度数据收集部分包括湿度传感器、BDS接收器、BDS天线；所述BDS天线安装在BDS接收器顶部，所述BDS接收器将湿度传感器采集的数据，连同位置数据，通过BDS天线直接传递到系统后台。
进一步讲，所述湿度传感器采用陶瓷湿度传感器。
所述水流开启控制部分包含水管开关壳体、弹簧、挡板、永磁体、绕组、顶盖、继电器、通信天线、电线；所述水管开关壳体为长方体，侧向开设有水平水流通路，顶部中间位置向下开设两个弹簧安装孔和挡板安装槽孔，两个弹簧安装孔在下，挡板安装槽孔在弹簧安装孔的正上方，弹簧安装孔为竖直方向，分布在水流通路两侧，其中挡板安装槽孔侧面与水流通路相垂直。
所述弹簧有两个，分别安装在水管开关壳体的弹簧安装孔中，弹簧底部与弹簧安装孔的底部焊接在一起，弹簧顶部与挡板的底部焊接在一起。
所述挡板为薄片状的长方体，竖直向下安装在挡板安装槽孔中。
所述永磁体为长条状，安装在挡板的顶部，与挡板做成一体。
所述绕组为圆柱体，安装在顶盖内部，放置在水管开关壳体顶部，位于挡板安装槽孔的正上方。
所述顶盖为圆柱状，内部空心，安装有绕组，顶面安装有继电器和通信天线。
本发明的原理为:在正常状态下，由于弹簧的拉力作用，挡板被拉至最低位置，恰好挡住水管开关壳体内的水流通路；当绕组通电后，产生磁力，磁力大于弹簧的拉力，永磁体带动挡板向上运动，露出水流通路，此时水管里的水流经水流通路流出，对植被进行灌溉。
本发明具有的有益效果是：
(1)利用遥感影像技术直接获植被分布位置和种类的数据，GIS数据库的建立快速准确并且更新及时；
(2)利用湿度传感器直接获取植被干湿数据，克服人工判断各不相同的缺点；
(3)利用磁力结构，实现电流到力的转换；
(4)利用继电器结构，实现微电流对大电流的控制。
所以，这种基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，一次性安装传感器后，系统直接获取各个区域的植被干湿状况，结合GIS数据库，实现智能的植被灌溉智慧管控，对于提升城市信息化应用水平，保障城市可持续发展和社会进步具有重要意义。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是本发明的湿度传感器的结构示意图。
图2是本发明的水管开关外观结构示意图。
图3是本发明的水管开关的拆解示意图。
图4是本发明在水管开关闭合状态的内部结构示意图。
图5本发明在水管开关开启状态的内部结构示意图。
图6是本发明的水管开关壳体的内部结构示意图。
图7是本发明的土壤湿度数据收集部分的各元件连接示意图。
图8是本发明的水流开启控制部分的控制元件连接示意图。
图9是本发明的控制原理流程图。
图中涉及的标号：1-水管开关壳体、101-水流通路、102-弹簧安装孔、103-挡板安装槽孔、2-弹簧、3-挡板、4-永磁体、5-绕组、6-顶盖、7-继电器、8-通信天线、9-电线、10-湿度传感器、11-BDS接收器、12-BDS天线。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明一种基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统作进一步的详细描述。
一种基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，包括GIS平台部分、土壤湿度数据收集部分、水流开启控制部分三个部分。
所述GIS平台部分是指GIS平台的数据库中建立有城市植被覆盖区域数据、植被种类数据，所有植被覆盖区域数据和植被种类数据，均依靠卫星遥感成像技术直接获取。
如图1所示，所述土壤湿度数据收集部分包括湿度传感器10、BDS接收器11、BDS天线12；所述BDS天线12安装在BDS接收器11顶部，所述BDS接收器11将湿度传感器10采集的数据，连同位置数据，通过BDS天线12直接传递到系统后台。
进一步讲，所述湿度传感器10采用陶瓷湿度传感器，其感湿材料是由金属氧化物粉末经加压成型、烧结而成陶瓷物，埋在土壤中不会生锈。因烧结程度可得很多孔状物，而在多孔质表面上会吸附水蒸气，以形成吸附层，而吸附层内之H+离子会因水蒸气的附着形成电流载子，当湿度高时，吸附层之水蒸气附着的电流容易流动。陶瓷湿度传感器即利用此性质，使湿度变化而转变成阻抗值变化的输出。所以根据湿度传感器10输出的阻抗值，即可获得植被所在区域的土壤干湿度。
进一步讲，所述湿度传感器10埋设在地面下10-20cm深度范围内，有效采集植被所在区域的浅层土壤的干湿度。
进一步讲，所述BDS接收器11、BDS天线12使用的定位卫星为北斗一代定位导航卫星，兼具定位和通信功能。
所述水流开启控制部分包含水管开关壳体1、弹簧2、挡板3、永磁体4、绕组5、顶盖6、继电器7、通信天线8、电线9；如图6所示，所述水管开关壳体1为长方体，侧向开设有水平水流通路101，顶部中间位置向下开设两个弹簧安装孔102和挡板安装槽孔103，两个弹簧安装孔102在下，挡板安装槽孔103在弹簧安装孔102的正上方，弹簧安装孔102为竖直方向，分布在水流通路101两侧，其中挡板安装槽孔103侧面与水流通路101相垂直。
水流开启控制部分设立在灌溉水管的端部，灌溉水流与水流通路101相连通。
如图2、图3、图4、图5所示，所述弹簧2有两个，分别安装在水管开关壳体1的弹簧安装孔102中，弹簧2底部与弹簧安装孔102的底部焊接在一起，弹簧2顶部与挡板3的底部焊接在一起。
所述挡板3为薄片状的长方体，竖直向下安装在挡板安装槽孔103中。
所述永磁体4为长条状，安装在挡板3的顶部，与挡板3做成一体。
所述绕组5为圆柱体，安装在顶盖6内部，放置在水管开关壳体1顶部，位于挡板安装槽孔103的正上方。
所述顶盖6为圆柱状，内部空心，安装有绕组5，顶面安装有继电器7和通信天线8。
进一步讲，所述继电器7为智能常开继电器，内含简单的MCU元件，当通信天线7接收到灌溉启动信号时，MCU闭合某管脚，接通继电器7内的线圈电流，随即继电器7内的常开开关闭合，绕组5与电线9的电流相连通，绕组5通电后产生磁力。
在正常状态下，由于弹簧2的拉力作用，挡板3被拉至最低位置，恰好挡住水管开关壳体1内的水流通路101；当绕组5通电后，产生磁力，磁力大于弹簧2的拉力，永磁体4带动挡板3向上运动，露出水流通路101，此时水管里的水流经水流通路101流出，对植被进行灌溉。
当植被所处土壤湿度达到植被的生长需求后，系统向当通信天线7发送灌溉停止信号，MCU断开某管脚，继电器7内的线圈断电，随即继电器7内的常开开关复原，绕组5断电后失去磁力，挡板3被弹簧2向下拉动，挡住水流通路101。
GIS平台数据库中存储有每个区域的植被覆盖范围和植被种类，每种植被所需的土壤湿度是不同的，当系统判定某处的某种植被处土壤的湿度已经满足不了植物的生长需要时，发出灌溉启动信号，水流开启控制部分的当通信天线7即接收到信号。
进一步讲，系统中设立有信号接收器和信号发射器，信号接收器用来接收湿度传感器10的湿度和位置数据；信号发射器用来发送灌溉启动信号。
进一步讲，所有信号间的传输均采用某波段范围内的电磁波，每个水流开启控制部分的通信都采用唯一信道，所以不会发生信息传输出错现象。
进一步讲，GIS平台数据库中还建立有每种植被所需的湿度的数据库。
进一步讲，本系统结合气象部门公布的未来气象降水数据进行条件判定，假若未来48小时内气象降水预测数据可以满足植被需要的水量，那么系统将不会发出灌溉启动信号，这样可以避免植被因灌溉量太多而死亡。
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，其特征在于：GIS平台部分、土壤湿度数据收集部分、水流开启控制部分三个部分；
所述GIS平台部分是指GIS平台的数据库中建立有城市植被覆盖区域数据、植被种类数据，所有植被覆盖区域数据和植被种类数据，均依靠卫星遥感成像技术直接获取；
所述土壤湿度数据收集部分包括湿度传感器(10)、BDS接收器(11)、BDS天线(12)；所述BDS天线(12)安装在BDS接收器(11)顶部，所述BDS接收器(11)将湿度传感器(10)采集的数据，连同位置数据，通过BDS天线(12)直接传递到系统后台；
所述水流开启控制部分包含水管开关壳体(1)、弹簧(2)、挡板(3)、永磁体(4)、绕组(5)、顶盖(6)、继电器(7)、通信天线(8)、电线(9)；所述水管开关壳体(1)为长方体，侧向开设有水平水流通路(101)，顶部中间位置向下开设两个弹簧安装孔(102)和挡板安装槽孔(103)，两个弹簧安装孔(102)在下，挡板安装槽孔(103)在弹簧安装孔(102)的正上方，弹簧安装孔(102)为竖直方向，分布在水流通路(101)两侧，其中挡板安装槽孔(103)侧面与水流通路(101)相垂直；
所述弹簧(2)有两个，分别安装在水管开关壳体(1)的弹簧安装孔(102)中，弹簧(2)底部与弹簧安装孔(102)的底部焊接在一起，弹簧(2)顶部与挡板(3)的底部焊接在一起；
所述挡板(3)为薄片状的长方体，竖直向下安装在挡板安装槽孔(103)中；
所述永磁体(4)为长条状，安装在挡板(3)的顶部，与挡板(3)做成一体；
所述绕组(5)为圆柱体，安装在顶盖(6)内部，放置在水管开关壳体(1)顶部，位于挡板安装槽孔(103)的正上方；
所述顶盖(6)为圆柱状，内部空心，安装有绕组(5)，顶面安装有继电器(7)和通信天线(8)。
2.根据权利要求1所述的基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，其特征在于：所述湿度传感器(10)采用陶瓷湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，其特征在于：所述湿度传感器(10)埋设在地面下10-20cm深度范围内。
4.根据权利要求1所述的基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，其特征在于：GIS平台数据库中还建立有每种植被所需的湿度的数据库。
5.根据权利要求1所述的基于GIS的城市绿化植被智慧管控系统，其特征在于：本系统结合气象部门公布的未来气象降水数据进行条件判定，假若未来48小时内气象降水预测数据可以满足植被需要的水量，系统将不会发出灌溉启动信号。
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Application publication date: 20170613

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