CN107980558A - 一种精准灌溉系统 - Google Patents

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王莉
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16Control of watering
    • A01G25/167Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors

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Abstract

本发明涉及农业灌溉装备技术领域,特别涉及一种精准灌溉系统。其包括温度传感器,用于检测农田空气温度;风速传感器,用于检测农田风速;土壤湿度传感器,用于检测农田土壤含水量;中央处理器,所述中央处理器分别与所述温度传感器、所述风速传感器、所述土壤湿度传感器连接,所述中央处理器通过分析确定农田灌溉所需水量,并发送指令;水泵,所述水泵与所述中央处理器连接,所述水泵根据所述中央处理器的指令闭合;流量计,所述流量计与所述中央处理器连接,用于测量灌溉用水量,并将信号传递给所述中央处理器。本发明的目的在于提供一种精准灌溉系统,以解决现有灌溉系统自动化程度低的问题。

Description

一种精准灌溉系统
技术领域
本发明涉及农业灌溉装备技术领域,特别涉及一种精准灌溉系统。
背景技术
当前,水资源日益紧缺已经成为全球性的问题,节约用水并实现高效用水是人类生存与发展的需求,我国是一个农业大国,同时也是贫水大国,在我国用水中,农业用水占总供水的70%左右,其中又以农业灌溉为主。农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43%,单方水粮食生产率只有10公斤左右,大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平,因此,随着现代化农业进程的加快和工业用水的不断增加,我国农业必须走节水之路以适应资源的合理利用;大力发展节约用水不仅是发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节,也是一项革命措施,更是我国的基本策略之一。
近年来,喷灌、微灌、渗灌等一些灌溉技术在我国得到较为广泛应用,并取得了良好的经济效益和社会效益,已显示出强大的生命力。目前节水灌溉所涉及的方式主要包括灌溉控制技术、输水方式和灌溉方式,而目前绝大多数节水灌溉装置的灌溉控制技术严重滞后。控制方式仍多利用定时器控制灌溉、节水不彻底,同时导致了节水灌溉装置的自动化程度低,严重阻碍了节水灌溉的进一步推广。因此,为了适应农业现代化需求,生产出简单方便、自动化较高、易于推广应用的灌溉系统是我国节水灌溉领域的重要任务之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精准灌溉系统,以解决现有灌溉系统自动化程度低的问题。
本发明的目的是由下述技术方案实现的:
一种精准灌溉系统,其包括温度传感器,用于检测农田空气温度;
风速传感器,用于检测农田风速;
土壤湿度传感器,用于检测农田土壤含水量;
中央处理器,所述中央处理器分别与所述温度传感器、所述风速传感器、所述土壤湿度传感器连接,所述中央处理器用于接收所述温度传感器、所述风速传感器、所述土壤湿度传感器的信号,通过分析确定农田灌溉所需水量,并发送指令;
水泵,所述水泵与所述中央处理器连接,所述水泵根据所述中央处理器的指令闭合;
流量计,所述流量计与所述中央处理器连接,用于测量灌溉用水量,并将信号传递给所述中央处理器。
进一步的,还包括照度传感器,用于检测农田的光照情况,所述照度传感器与所述中央处理器连接。
进一步的,还包括空气湿度传感器,所述空气湿度传感器用于检测农田空气湿度,所述空气湿度传感器与所述中央处理器连接。
进一步的,还包括无线通讯模块和客户端,所述无线通讯模块分别与所述客户端、所述中央处理器连接;所述无线通讯模块用于所述客户端和所述中央处理器之间的信号传递。
进一步的,所述客户端为手机或电脑任意一种。
进一步的,还包括多光谱传感器,用于成像显示农田苗情,所述多光谱传感器与所述中央处理器连接。
进一步的,所述的土壤湿度传感器设置于农田土壤深度10~30cm处。
进一步的,所述空气湿度传感器设置于离农田地面高度为0.5~1.0m。
进一步的,还包括蓄电池,用于提供电力,所述中央处理器、所述水泵分别与所述蓄电池连接。
进一步的,还包括太阳能电池板,所述太阳能电池板与所述蓄电池连接。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1.本发明所述温度传感器、所述风速传感器、所述土壤湿度传感器、所述水泵、所述流量计分别与所述中央处理器连接;本发明中央处理器根据土壤湿度传感器检测到的农田土壤湿度信号、温度传感器检测到的农田空气温度信号和风速传感器检测到的农田风速信号,通过与设定阈值对比,得到农田灌溉所需水量,向水泵发出指令,开始灌溉,当流量计检测到流量达到所需水量值时,中央处理器关闭水泵,停止灌溉;自动化水平高,并且根据风速信号和温度信号修正灌溉需水量,同时,大风和高温天气会增加水分的蒸发,可以选择风速低和/或温度低的条件下灌溉,减少水分蒸发,节约水资源。
2.本发明还包括无线通讯模块和客户端,所述无线通讯模块分别与所述客户端、所述中央处理器连接;所述无线通讯模块用于所述客户端和所述中央处理器之间的信号传递;用户可以通过客户端随时观察农田各项数据,对农田情况进行远程监控;同时,用户还可以通过客户端和无线通讯模块向中央处理器发送当地未来气象状况,中央处理器分析是否急需灌溉,中央处理器可以设定土壤湿度急需灌溉阈值和土壤湿度推荐灌溉阈值,土壤湿度达到土壤湿度推荐灌溉阈值而没达到土壤湿度急需灌溉阈值时,对比当地未来气象状况,若短时间内有降雨过程,可选择不灌溉,若短时间内无降雨,则选择灌溉;若土壤湿度达到土壤湿度急需灌溉阈值时,立即灌溉。
3.本发明还包括多光谱传感器,用于成像显示农田苗情,所述多光谱传感器与所述中央处理器连接;多光谱传感器可以成像显示农田苗情,并将信号传递给中央处理器,然后通过无线传输模块传递给客户端,工作人员可以根据图像显示苗情,调节中央处理器设置的灌溉阈值,在保证农田作物正常生长的条件下,节约水资源。
附图说明
图1为本发明电气连接图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1,一种精准灌溉系统,其包括温度传感器,用于检测农田空气温度;风速传感器,用于检测农田风速;土壤湿度传感器,用于检测农田土壤含水量;中央处理器,所述中央处理器分别与所述温度传感器、所述风速传感器、所述土壤湿度传感器连接,所述中央处理器用于接收所述温度传感器、所述风速传感器、所述土壤湿度传感器的信号,通过分析确定农田灌溉所需水量,并发送指令;水泵,所述水泵与所述中央处理器连接,所述水泵根据所述中央处理器的指令闭合;流量计,所述流量计与所述中央处理器连接,用于测量灌溉用水量,并将信号传递给所述中央处理器;本发明中央处理器根据土壤湿度传感器检测到的农田土壤湿度信号、温度传感器检测到的农田空气温度信号和风速传感器检测到的农田风速信号,通过与设定阈值对比,得到农田灌溉所需水量,向水泵发出指令,开始灌溉,当流量计检测到流量达到所需水量值时,中央处理器关闭水泵,停止灌溉;自动化水平高,并且根据风速信号和温度信号修正灌溉需水量,同时,大风和高温天气会增加水分的蒸发,可以选择风速低和/或温度低的条件下灌溉,减少水分蒸发,节约水资源。
参见图1,还包括照度传感器,用于检测农田的光照情况,所述照度传感器与所述中央处理器连接;照度传感器实时监测农田的光照情况,并将信号传递给中央处理器,用来修正灌溉需水量,光照强时,农田作物光合作用强,蓄水量大,反之,蓄水量小。
参见图1,还包括空气湿度传感器,所述空气湿度传感器用于检测农田空气湿度,所述空气湿度传感器与所述中央处理器连接;空气湿度传感器实时监测农田空气湿度,并将湿度信号传递给中央处理器,用来修正灌溉需水量,农田空气湿度大时,农田土壤蒸发慢,蓄水量小,反之,蓄水量大。
参见图1,本发明还包括无线通讯模块和客户端,所述无线通讯模块分别与所述客户端、所述中央处理器连接;所述无线通讯模块用于所述客户端和所述中央处理器之间的信号传递;所述客户端为手机或电脑任意一种;用户可以通过客户端随时观察农田各项数据,对农田情况进行远程监控;同时,用户还可以通过客户端和无线通讯模块向中央处理器发送当地未来气象状况,中央处理器分析是否急需灌溉,中央处理器可以设定土壤湿度急需灌溉阈值和土壤湿度推荐灌溉阈值,土壤湿度达到土壤湿度推荐灌溉阈值而没达到土壤湿度急需灌溉阈值时,对比当地未来气象状况,若短时间内有降雨过程,可选择不灌溉,若短时间内无降雨,则选择灌溉;若土壤湿度达到土壤湿度急需灌溉阈值时,立即灌溉。
参见图1,还包括多光谱传感器,用于成像显示农田苗情,所述多光谱传感器与所述中央处理器连接;多光谱传感器可以成像显示农田苗情,并将信号传递给中央处理器,然后通过无线传输模块传递给客户端,工作人员可以根据图像显示苗情,调节中央处理器设置的灌溉阈值,在保证农田作物正常生长的条件下,节约水资源,同时,记录农田在对应环境条件下的最优需水量。
参见图1,所述的土壤湿度传感器设置于农田土壤深度10~30cm处;农田作物的根系吸水深度大概为10~30cm,这一深度的土壤的湿度对作物的生长影响最大,可以精确判断作物的需水量。
参见图1,所述空气湿度传感器设置于离农田地面高度为0.5~1.0m;本发明根据空气湿度传感器检测到的湿度信号,判断地面的水分蒸发速率,离农田地面高度为0.5~1.0m高度以内的空气湿度的大小对地面的水分蒸发速率的影响较大。
参见图1,还包括蓄电池,用于提供电力,所述中央处理器、所述水泵分别与所述蓄电池连接;本发明所述的精准灌溉系统设置在农田,农田往往电力条件不好,设置蓄电池可以在供电能力比较弱的地域,采用蓄电池供电,保证系统的正常运行。
参见图1,还包括太阳能电池板,所述太阳能电池板与所述蓄电池连接;农田一般没有遮挡,太阳能资源丰富,利用太阳能电池板发电是可以实现的;太阳能电池板可以为蓄电池充电,为系统系统电力能源,节约系统运行成本。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种精准灌溉系统,其特征在于:包括温度传感器,用于检测农田空气温度;
风速传感器,用于检测农田风速;
土壤湿度传感器,用于检测农田土壤含水量;
中央处理器,所述中央处理器分别与所述温度传感器、所述风速传感器、所述土壤湿度传感器连接,所述中央处理器用于接收所述温度传感器、所述风速传感器、所述土壤湿度传感器的信号,通过分析确定农田灌溉所需水量,并发送指令;
水泵,所述水泵与所述中央处理器连接,所述水泵根据所述中央处理器的指令闭合;
流量计,所述流量计与所述中央处理器连接,用于测量灌溉用水量,并将信号传递给所述中央处理器。
2.根据权利要求1所述的精准灌溉系统,其特征在于:还包括照度传感器,用于检测农田的光照情况,所述照度传感器与所述中央处理器连接。
3.根据权利要求1或2所述的精准灌溉系统,其特征在于:还包括空气湿度传感器,所述空气湿度传感器用于检测农田空气湿度,所述空气湿度传感器与所述中央处理器连接。
4.根据权利要求1或2所述的精准灌溉系统,其特征在于:还包括无线通讯模块和客户端,所述无线通讯模块分别与所述客户端、所述中央处理器连接;所述无线通讯模块用于所述客户端和所述中央处理器之间的信号传递。
5.根据权利要求4所述的精准灌溉系统,其特征在于:所述客户端为手机或电脑任意一种。
6.根据权利要求5所述的精准灌溉系统,其特征在于:还包括多光谱传感器,用于成像显示农田苗情,所述多光谱传感器与所述中央处理器连接。
7.根据权利要求1或2所述的精准灌溉系统,其特征在于:所述的土壤湿度传感器设置于农田土壤深度10~30cm处。
8.根据权利要求3所述的精准灌溉系统,其特征在于:所述空气湿度传感器设置于离农田地面高度为0.5~1.0m。
9.根据权利要求1或2所述的精准灌溉系统,其特征在于:还包括蓄电池,用于提供电力,所述中央处理器、所述水泵分别与所述蓄电池连接。
10.根据权利要求9所述的精准灌溉系统,其特征在于:还包括太阳能电池板,所述太阳能电池板与所述蓄电池连接。
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