CN107896950A - 一种农业自动化灌溉检测控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农业自动化灌溉检测控制系统及方法，控制系统包括土壤温湿度传感器、水流传感器、传感器信号采集器、电磁阀、继电器、水泵、监控中心、无线控制终端以及配电系统，传感器信号采集器分别与土壤温湿度传感器、水流传感器以及无线控制终端相连，无线控制终端分别与配电系统、继电器以及监控中心相连。本发明能够智能精确判断农作物所需灌溉量，实现自动化灌溉，有利于农作物生长且不会浪费水资源。同时，能够保证灌溉所需用水，在输水管道漏水时，自动将报警信号传输至Web终端，以提醒相关人员对输水管道及时处理，提高灌溉效率的同时避免了水资源的浪费。
Description
技术领域
本发明属于农田灌溉技术领域，具体涉及一种农业自动化灌溉检测控制系统及方法。
背景技术
水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是一个水资源极端短缺的国家，人均占有水资源约为世界人均占有量的四分之一，耕地单位面积占有水资源约为世界平均值的四分之三。在农业生产中，对耕地实施灌溉的灌溉水浪费现象极为严重，灌溉水的利用率不到二分之一。我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。
传统农业生产活动中的浇水灌溉设施多为手动为主，需要人去现场观察土壤墒情以及农作物长势，凭借经验决定是否需要灌溉，而随着智能农业的发展，农业活动中的灌溉设备也改为了自动灌溉设备。但现有技术中大多的自动灌溉设备，仍然需要人工去灌溉现场手动控制，费时费力，而且根据人为对土壤墒情的判断决定是否需要灌溉，不利于农作物的成长，同时会造成水资源浪费。
发明内容
本发明提出一种农业自动化灌溉检测控制系统及方法，可解决上述问题。。
一种农业自动化灌溉检测控制系统，包括
土壤温湿度传感器，用于检测土壤的湿度信息和温度信息；
水流传感器，用于检测水流的流量信息和流速信息；
传感器信号采集器，用于接收所述土壤温湿度传感器和水流传感器的采集信号；
电磁阀，用于控制输水管道中水流的通断；
水泵，用于输送水流至蓄水池；
继电器，用于输出开关控制信号控制所述电磁阀和水泵的开与关；
监控中心，用于设置灌溉参数和监控灌溉情况；
无线控制终端，用于接收所述监控中心的控制指令，并将所述传感器信号采集器接收的信息传送至所述监控中心；
配电系统，用于为所述水泵和无线控制终端供电；
所述传感器信号采集器分别与所述土壤温湿度传感器、水流传感器以及无线控制终端相连，所述无线控制终端分别与所述配电系统、继电器以及监控中心相连。
优选地，该系统还包括用于检测所述蓄水池内的水位信息的水位传感器和用于检测所述输水管道的漏水点位置的漏水传感器；所述水位传感器固定安装于蓄水池内；所述漏水传感器可移动的安装于所述输水管道的安装位置对应的土壤表面。
优选地，该系统还包括与所述监控中心连接的用于接收报警信号的Web终端，所述Web终端包括手机和电话机。
优选地，该系统还包括增压泵，用于加大所述输水管道内水流的压力，所述增压泵固定安装于所述输水管道上，并位于所述输水管道的水流进水端处安装的所述电磁阀的后面。
优选地，所述配电系统由太阳能电池板、蓄电池、DC/DC变换器以及逆变器组成；所述太阳能电池板是发电部件，经DC/DC变换器转换为适合所述无线控制终端使用的电能，经逆变器转换为适合所述水泵使用的交流电，同时所述太阳能电池板向所述蓄电池充电；当夜晚或者阴天等阳光缺乏时，所述太阳能电池板结束供电，此时所述蓄电池经DC/DC变换器和逆变器分别为所述无线控制终端和水泵供电。
优选地，所述优选地，所述无线控制终端通过GPRS网络与所述监控中心相连。
一种农业自动化灌溉检测控制方法，具体步骤是：
传感器采集数据至监控中心：土壤温湿度传感器、水位传感器以及漏水传感器采集信息至传感器信号采集器，进而将传感器信号采集器采集的信号传送至无线控制终端，无线控制终端对采集信号进行处理并利用GPRS网络将处理后的采集信号传送至internet网络最终被监控中心读取；
监控中心发出控制指令：所述监控中心根据读取的采集信息以确定是否发出控制指令和发出何种控制指令至所述无线控制终端和所述Web终端；
无线控制终端发出控制指令：所述无线控制终端发出控制指令，开启所述水流传感器，控制所述继电器的开、关以控制所述电磁阀和水泵的开、闭。
优选地，所述监控中心发出控制指令和无线控制终端发出控制指令的具体步骤是：
所述监控中心将读取的水位信息与数据库中水位信息标准值域进行比较，若读取的水位信息大于数据库中水位信息标准值域的最小值，则所述监控中心不发出水泵的相关控制指令；反之，若读取的水位信息小于数据库中水位信息标准值域的最小值，则所述监控中心发出打开水泵的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的打开水泵的指令控制继电器输出打开所述水泵的指令，实时判断读取的水位信息与数据库中水位信息标准值域的关系，若读取的水位信息小于数据库中水位信息标准值域的最小值或读取的水位信息小于数据库中水位信息标准值域的最大值，则继续蓄水，反之，读取的水位信息不小于数据库中水位信息标准值域的最大值，则所述监控中心发出关闭水泵的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的关闭水泵的指令控制所述继电器输出关闭所述水泵的指令，完成蓄水池的蓄水过程；
所述监控中心将读取的土壤温湿度信息与数据库中保存的土壤温湿度标准值进行比较，若读取的土壤温湿度信息不小于数据库中土壤温湿度标准值，则所述监控中心不发送关于灌溉量和电磁阀的相关控制指令；反之，监控中心发出灌溉量信息和打开电磁阀的指令至无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的打开电磁阀的指令控制继电器输出打开所述电磁阀的指令，此时水流传感器统计输水管道内的水流流量信息至监控中心，所述监控中心将读取的水流流量信息与发出的灌溉量信息进行比较，若读取的水流流量信息小于灌溉量信息，则继续灌溉；反之，所述监控中心发出关闭所述电磁阀的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的关闭电磁阀的指令控制所述继电器输出关闭所述电磁阀的指令，完成灌溉过程；
所述监控中心根据读取的漏水传感器信息判断所述输水管道是否有漏水音，若判断存在漏水音，所述监控中心向Web终端发出报警信号；反之若不存在漏水音，所述监控中心不发送相关的报警信号。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种农业自动化灌溉检测控制系统及方法，通过所述土壤温湿度传感器采集土壤温湿度信息传输至所述监控中心，所述监控中心根据数据库中保存中的土壤温湿度标准值智能精确判断农作物所需灌溉量，并利用所述无线控制终端以及继电器等部件实现农作物的自动化灌溉，有利于农作物生长且不会浪费水资源。同时，利用水位传感器和水泵等部件控制蓄水池内水位，保证灌溉所需用水；利用漏水传感器检测输水管道是否漏水，并自动将报警信号传输至Web终端，以提醒相关人员对输水管道及时处理，提高灌溉效率的同时避免了水资源的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的控制系统的原理图；
图2为本发明实施例的配电系统结构框图；
图3为本发明实施例的控制方法的流程图；
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至图2所示，一种农业自动化灌溉检测控制系统，包括
土壤温湿度传感器，用于检测土壤的湿度信息和温度信息；
水流传感器，用于检测水流的流量信息和流速信息；
传感器信号采集器，用于接收所述土壤温湿度传感器和水流传感器的采集信号；
电磁阀，用于控制输水管道中水流的通断；
水泵，用于输送水流至蓄水池；
继电器，用于输出开关控制信号控制所述电磁阀和水泵的开与关；
监控中心，用于设置灌溉参数和监控灌溉情况；
无线控制终端，用于接收所述监控中心的控制指令，并将所述传感器信号采集器接收的信息传送至所述监控中心；
配电系统，用于为所述水泵和无线控制终端供电；
所述传感器信号采集器分别与所述土壤温湿度传感器、水流传感器以及无线控制终端相连，所述无线控制终端分别与所述配电系统、继电器以及监控中心相连。
优选地，该系统还包括用于检测所述蓄水池内的水位信息的水位传感器和用于检测所述输水管道的漏水点位置的漏水传感器；所述水位传感器固定安装于蓄水池内；所述漏水传感器可移动的安装于所述输水管道的安装位置对应的土壤表面。
优选地，该系统还包括与所述监控中心连接的用于接收报警信号的Web终端，所述Web终端包括手机和电话机。
优选地，该系统还包括增压泵，用于加大所述输水管道内水流的压力，所述增压泵固定安装于所述输水管道上，并位于所述输水管道的水流进水端处安装的所述电磁阀的后面。
优选地，所述配电系统由太阳能电池板、蓄电池、DC/DC变换器以及逆变器组成；所述太阳能电池板是发电部件，经DC/DC变换器转换为适合所述无线控制终端使用的电能，经逆变器转换为适合所述水泵使用的交流电，同时所述太阳能电池板向所述蓄电池充电；当夜晚或者阴天等阳光缺乏时，所述太阳能电池板结束供电，此时所述蓄电池经DC/DC变换器和逆变器分别为所述无线控制终端和水泵供电。
优选地，所述优选地，所述无线控制终端通过GPRS网络与所述监控中心相连。
优选地，所述无线控制终端的型号为KB3030-RO GPRS DTU。
优选地，所述土壤温湿度传感器的型号为FR-100W。
优选地，所述漏水传感器的型号为EYK-JSK930。
优选地，所述传感器信号采集器的型号为EM9108C。
优选地，所述电磁阀为无线直动式水用黄铜电磁阀。
如图3所示，一种农业自动化灌溉检测控制方法，具体步骤是：
传感器采集数据至监控中心：土壤温湿度传感器、水位传感器以及漏水传感器采集信息至传感器信号采集器，进而将传感器信号采集器采集的信号传送至无线控制终端，无线控制终端对采集信号进行处理并利用GPRS网络将处理后的采集信号传送至internet网络最终被监控中心读取；
监控中心发出控制指令：所述监控中心根据读取的采集信息以确定是否发出控制指令和发出何种控制指令至所述无线控制终端和所述Web终端；
无线控制终端发出控制指令：所述无线控制终端发出控制指令，开启所述水流传感器，控制所述继电器的开、关以控制所述电磁阀和水泵的开、闭。
优选地，所述监控中心发出控制指令和无线控制终端发出控制指令的具体步骤是：
所述监控中心将读取的水位信息C与数据库中水位信息标准值域D进行比较，若读取的水位信息C大于数据库中水位信息标准值域D的最小值，则所述监控中心不发出水泵的相关控制指令；反之，若读取的水位信息C小于数据库中水位信息标准值域D的最小值，则所述监控中心发出打开水泵的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的打开水泵的指令控制继电器输出打开所述水泵的指令，实时判断读取的水位信息C与数据库中水位信息标准值域D的关系，若读取的水位信息C小于数据库中水位信息标准值域D的最小值或读取的水位信息C小于数据库中水位信息标准值域D的最大值，则继续蓄水，反之，读取的水位信息C不小于数据库中水位信息标准值域D的最大值，则所述监控中心发出关闭水泵的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的关闭水泵的指令控制所述继电器输出关闭所述水泵的指令，完成蓄水池的蓄水过程；
所述监控中心将读取的土壤温湿度信息A与数据库中土壤温湿度标准值B进行比较，若读取的土壤温湿度信息A不小于数据库中土壤温湿度标准值B，则所述监控中心不发送关于灌溉量和电磁阀的相关控制指令；反之，监控中心发出灌溉量信息和打开电磁阀的指令至无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的打开电磁阀的指令控制继电器输出打开所述电磁阀的指令，此时水流传感器统计输水管道内的水流流量信息至监控中心，所述监控中心将读取的水流流量信息与发出的灌溉量信息进行比较，若读取的水流流量信息小于灌溉量信息，则继续灌溉；反之，所述监控中心发出关闭所述电磁阀的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的关闭电磁阀的指令控制所述继电器输出关闭所述电磁阀的指令，完成灌溉过程；
所述监控中心根据读取的漏水传感器信息判断所述输水管道是否有漏水音，若判断存在漏水音，所述监控中心向Web终端发出报警信号；反之若不存在漏水音，所述监控中心不发送相关的报警信号。
本发明提供的一种农业自动化灌溉检测控制系统及方法，通过所述土壤温湿度传感器采集土壤温湿度信息传输至所述监控中心，所述监控中心根据数据库中保存中的土壤温湿度标准值智能精确判断农作物所需灌溉量，并利用所述无线控制终端以及继电器等部件实现农作物的自动化灌溉，有利于农作物生长且不会浪费水资源。同时，利用水位传感器和水泵等部件控制蓄水池内水位，保证灌溉所需用水；利用漏水传感器检测输水管道是否漏水，并自动将报警信号传输至Web终端，以提醒相关人员对输水管道及时处理，提高灌溉效率的同时避免了水资源的浪费。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种农业自动化灌溉检测控制系统，其特征在于，包括
土壤温湿度传感器，用于检测土壤的湿度信息和温度信息；
水流传感器，用于检测水流的流量信息和流速信息；
传感器信号采集器，用于接收所述土壤温湿度传感器和水流传感器的采集信号；
电磁阀，用于控制输水管道中水流的通断；
水泵，用于输送水流至蓄水池；
继电器，用于输出开关控制信号控制所述电磁阀和水泵的开与关；
监控中心，用于设置灌溉参数和监控灌溉情况；
无线控制终端，用于接收所述监控中心的控制指令，并将所述传感器信号采集器接收的信息传送至所述监控中心；
配电系统，用于为所述水泵和无线控制终端供电；
所述传感器信号采集器分别与所述土壤温湿度传感器、水流传感器以及无线控制终端相连，所述无线控制终端分别与所述配电系统、继电器以及监控中心相连。
2.如权利要求1所述的一种农业自动化灌溉检测控制系统，其特征在于，还包括用于检测所述蓄水池内的水位信息的水位传感器和用于检测所述输水管道的漏水点位置的漏水传感器；所述水位传感器固定安装于蓄水池内；所述漏水传感器可移动的安装于所述输水管道的安装位置对应的土壤表面。
3.如权利要求2所述的一种农业自动化灌溉检测控制系统，其特征在于，还包括与所述监控中心连接的用于接收报警信号的Web终端，所述Web终端包括手机和电话机。
4.如权利要求1所述的一种农业自动化灌溉检测控制系统，其特征在于，还包括增压泵，用于加大所述输水管道内水流的压力，所述增压泵固定安装于所述输水管道上，并位于所述输水管道的水流进水端处安装的所述电磁阀的后面。
5.如权利要求1所述的一种农业自动化灌溉检测控制系统，其特征在于，所述配电系统由太阳能电池板、蓄电池、DC/DC变换器以及逆变器组成；所述太阳能电池板是发电部件，经DC/DC变换器转换为适合所述无线控制终端使用的电能，经逆变器转换为适合所述水泵使用的交流电，所述太阳能电池板向所述蓄电池充电；当阳光缺乏时，所述太阳能电池板结束供电，所述蓄电池经DC/DC变换器和逆变器分别为所述无线控制终端和水泵供电。
6.一种农业自动化灌溉检测控制方法，其特征在于，具体步骤是：
传感器采集数据至监控中心：土壤温湿度传感器、水位传感器以及漏水传感器采集信息至传感器信号采集器，进而将传感器信号采集器采集的信号传送至无线控制终端，无线控制终端对采集信号进行处理并利用GPRS网络将处理后的采集信号传送至internet网络最终被监控中心读取；
监控中心发出控制指令：所述监控中心根据读取的采集信息以确定是否发出控制指令和发出何种控制指令至所述无线控制终端和所述Web终端；
无线控制终端发出控制指令：所述无线控制终端发出控制指令，开启所述水流传感器，控制所述继电器的开、关以控制所述电磁阀和水泵的开、闭。
7.如权利要求6所述的一种农业自动化灌溉检测控制方法，其特征在于，所述监控中心发出控制指令和无线控制终端发出控制指令的具体步骤是：
所述监控中心将读取的水位信息与数据库中水位信息标准值域进行比较，若读取的水位信息大于数据库中水位信息标准值域的最小值，则所述监控中心不发出水泵的相关控制指令；反之，若读取的水位信息小于数据库中水位信息标准值域的最小值，则所述监控中心发出打开水泵的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的打开水泵的指令控制继电器输出打开所述水泵的指令，实时判断读取的水位信息与数据库中水位信息标准值域的关系，若读取的水位信息小于数据库中水位信息标准值域的最小值或读取的水位信息小于数据库中水位信息标准值域的最大值，则继续蓄水，反之，读取的水位信息不小于数据库中水位信息标准值域的最大值，则所述监控中心发出关闭水泵的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的关闭水泵的指令控制所述继电器输出关闭所述水泵的指令，完成蓄水池的蓄水过程；
所述监控中心将读取的土壤温湿度信息与数据库中保存的土壤温湿度标准值进行比较，若读取的土壤温湿度信息不小于数据库中土壤温湿度标准值，则所述监控中心不发送关于灌溉量和电磁阀的相关控制指令；反之，监控中心发出灌溉量信息和打开电磁阀的指令至无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的打开电磁阀的指令控制继电器输出打开所述电磁阀的指令，水流传感器统计输水管道内的水流流量信息至监控中心，所述监控中心将读取的水流流量信息与发出的灌溉量信息进行比较，若读取的水流流量信息小于灌溉量信息，则继续灌溉；反之，所述监控中心发出关闭所述电磁阀的指令至所述无线控制终端，所述无线控制终端根据收到的关闭电磁阀的指令控制所述继电器输出关闭所述电磁阀的指令，完成灌溉过程；
所述监控中心根据读取的漏水传感器信息判断所述输水管道是否有漏水音，若判断存在漏水音，所述监控中心向Web终端发出报警信号；反之若不存在漏水音，所述监控中心不发送相关的报警信号。
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