CN109042260A - 一种基于fpga的灌溉控制系统 - Google Patents

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姬东幸
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    • A01G25/16—Control of watering
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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的灌溉控制系统，包括控制模块、工作状态采集模块、土地状态采集模块、数据分析模块、编号识别模块和设备管理模块，工作状态采集模块包括工作时间采集模块、耗水量采集模块和耗电量采集模块，土地状态采集模块包括多个待灌溉土地湿度采集模块、多个待灌溉土地温度采集模块、环境湿度采集模块、环境温度采集模块、多个待灌溉土地存水量采集模块和光照时间采集模块。本发明采用FPGA模块作为控制模块，可高效控制灌溉系统，不仅可以提高土地灌溉的效率，且可远程操作不同状态的多块土地同时进行灌溉。

Description

一种基于FPGA的灌溉控制系统
技术领域
本发明属于灌溉系统技术领域，具体涉及一种基于FPGA的灌溉控制系统。
背景技术
为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分，在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分的要求，所以必须要对作物土地进行灌溉。由于土地上种植的作物不相同，也会带来需水量、土壤湿度和渗透能力等的不同，这就导致不同作物的种植土壤要求的灌溉次数和灌溉需水量不同，目前传统的灌溉方式仍是通过手动漫灌技术，该方法效率低，需要较多的劳动力，并且在雨天时，土地上会积蓄一定的水量，灌溉时需要少量水即可，若灌溉水量过多，会浸泡作物根部，影响其正常生长，严重时还会造成腐烂，鉴于此，有必要对传统的灌溉控制系统做出改进。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于FPGA的灌溉控制系统，采用FPGA模块作为控制模块，可高效控制灌溉系统，不仅可以提高土地灌溉的效率，且可远程操作不同状态的多块土地同时进行灌溉。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种基于FPGA的灌溉控制系统，包括控制模块、工作状态采集模块、土地状态采集模块、数据分析模块、编号识别模块和设备管理模块，工作状态采集模块包括工作时间采集模块、耗水量采集模块和耗电量采集模块，土地状态采集模块包括多个待灌溉土地湿度采集模块、多个待灌溉土地温度采集模块、环境湿度采集模块、环境温度采集模块、多个待灌溉土地存水量采集模块和光照时间采集模块；
工作时间采集模块、耗水量采集模块和耗电量采集模块均与控制模块连接，分别用于采集灌溉控制系统的工作时间数据、灌溉消耗的水量数据和耗电量数据，并将采集到的数据发送至控制模块，以图表形式展示给用户；
待灌溉土地湿度采集模块、待灌溉土地温度采集模块和待灌溉土地存水量采集模块均与控制模块连接，分别用于采集多个待灌溉土地的湿度、温度数据和待灌溉土地上的存水量，并将采集到的数据发送至控制模块；
环境湿度采集模块、环境温度采集模块和光照时间采集模块均与控制模块连接，分别用于采集环境的温度、湿度和光照时间数据，并将采集到的数据发送至控制模块；
数据分析模块与控制模块连接，用于分析采集到的各种数据，根据每个待灌溉土地的湿度、温度和待灌溉土地上的存水量，计算出每个待灌溉土地灌溉所需的水量，再根据环境的温度、湿度和光照时间，调整所需水量，并将分析结果发送至控制模块，以图表形式展示给用户；
设备管理模块与控制模块连接，用于接收控制模块发出的灌溉指令，并将灌溉指令发送至与待灌溉土地对应的灌溉设备，进行灌溉工作。
优选地，前述控制模块采用FPGA模块。
再优选地，前述编号识别模块与控制模块连接，用于识别采集的待灌溉土地的编号，并将编号数据发送至控制模块，控制模块将待灌溉土地的编号与采集到的相对应的土地状态数据对应起来，以图表形式展示给用户。
更优选地，控制系统还包括身份识别模块，所述身份识别模块与控制模块连接，用于识别用户的身份。
进一步优选地，控制系统还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，在待灌溉土地存水量过多或灌溉控制系统的工作状态异常时，控制模块发出信号至报警模块，报警模块提醒用户及时调整。
具体地，控制系统还包括数据存储模块，数据存储模块与控制模块连接，用于存储采集到的各种数据和用户发出的指令。
优选地，前述编号识别模块通过用户使用移动设备扫描待灌溉土地的特征信息来识别其编号，特征信息包括条形码或二维码，移动设备为手机。
再优选地，前述待灌溉土地上的存水量包括下雨后存留在土地上的水量和灌溉后土地上的水量。
本发明的有益之处在于：本发明的基于FPGA的灌溉控制系统采用FPGA模块作为控制模块，可高效控制灌溉系统，不仅可以提高土地灌溉的效率，且可远程操作不同状态的多块土地同时进行灌溉；通过土地状态采集模块可准确采集的土地和环境的状态数据，结合两者的状态数据可计算出该块土地所需要的水量，以做到科学灌溉的目的，使农作物可以更好的生长，避免了雨天或土地潮湿的情况下灌溉水量过多的情况；对多块土地进行编号，用户可在显示屏上了解各块土地的状态，以便操作对应的灌溉设备对缺水的土地进行灌溉，避免浪费水资源和影响农作物生长。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参见图1，本发明的一种基于FPGA的灌溉控制系统，包括控制模块、工作状态采集模块、土地状态采集模块、数据分析模块、编号识别模块和设备管理模块，控制模块采用FPGA模块。工作状态采集模块包括工作时间采集模块、耗水量采集模块和耗电量采集模块，土地状态采集模块包括多个待灌溉土地湿度采集模块、多个待灌溉土地温度采集模块、环境湿度采集模块、环境温度采集模块、多个待灌溉土地存水量采集模块和光照时间采集模块。
工作时间采集模块、耗水量采集模块和耗电量采集模块均与控制模块连接，分别用于采集灌溉控制系统的工作时间数据、灌溉消耗的水量数据和耗电量数据，并将采集到的数据发送至控制模块，以图表形式展示给用户。
待灌溉土地湿度采集模块、待灌溉土地温度采集模块和待灌溉土地存水量采集模块均与控制模块连接，分别用于采集多个待灌溉土地的湿度、温度数据和待灌溉土地上的存水量，并将采集到的数据发送至控制模块，待灌溉土地上的存水量包括下雨后存留在土地上的水量和灌溉后土地上的水量。环境湿度采集模块、环境温度采集模块和光照时间采集模块均与控制模块连接，分别用于采集环境的温度、湿度和光照时间数据，并将采集到的数据发送至控制模块。
数据分析模块与控制模块连接，用于分析采集到的各种数据，根据每个待灌溉土地的湿度、温度和待灌溉土地上的存水量，计算出每个待灌溉土地灌溉所需的水量，再根据环境的温度、湿度和光照时间，调整所需水量，并将分析结果发送至控制模块，以图表形式展示给用户。
设备管理模块与控制模块连接，用于接收控制模块发出的灌溉指令，并将灌溉指令发送至与待灌溉土地对应的灌溉设备，进行灌溉工作。
编号识别模块与控制模块连接，用于识别采集的待灌溉土地的编号，并将编号数据发送至控制模块，控制模块将待灌溉土地的编号与采集到的相对应的土地状态数据对应起来，以图表形式展示给用户。编号识别模块通过用户使用移动设备扫描待灌溉土地的特征信息来识别其编号，特征信息包括条形码或二维码，移动设备为手机。
控制系统还包括身份识别模块，所述身份识别模块与控制模块连接，用于识别用户的身份。控制系统还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，在待灌溉土地存水量过多或灌溉控制系统的工作状态异常时，控制模块发出信号至报警模块，报警模块提醒用户及时调整。控制系统还包括数据存储模块，数据存储模块与控制模块连接，用于存储采集到的各种数据和用户发出的指令。
本发明的基于FPGA的灌溉控制系统采用FPGA模块作为控制模块，可高效控制灌溉系统，不仅可以提高土地灌溉的效率，且可远程操作不同状态的多块土地同时进行灌溉；通过土地状态采集模块可准确采集的土地和环境的状态数据，结合两者的状态数据可计算出该块土地所需要的水量，以做到科学灌溉的目的，使农作物可以更好的生长，避免了雨天或土地潮湿的情况下灌溉水量过多的情况；对多块土地进行编号，用户可在显示屏上了解各块土地的状态，以便操作对应的灌溉设备对缺水的土地进行灌溉，避免浪费水资源和影响农作物生长。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于FPGA的灌溉控制系统，其特征在于，包括控制模块、工作状态采集模块、土地状态采集模块、数据分析模块、编号识别模块和设备管理模块，所述工作状态采集模块包括工作时间采集模块、耗水量采集模块和耗电量采集模块，所述土地状态采集模块包括多个待灌溉土地湿度采集模块、多个待灌溉土地温度采集模块、环境湿度采集模块、环境温度采集模块、多个待灌溉土地存水量采集模块和光照时间采集模块；
所述工作时间采集模块、耗水量采集模块和耗电量采集模块均与控制模块连接，分别用于采集灌溉控制系统的工作时间数据、灌溉消耗的水量数据和耗电量数据，并将采集到的数据发送至控制模块，以图表形式展示给用户；
所述待灌溉土地湿度采集模块、待灌溉土地温度采集模块和待灌溉土地存水量采集模块均与控制模块连接，分别用于采集多个待灌溉土地的湿度、温度数据和待灌溉土地上的存水量，并将采集到的数据发送至控制模块；
所述环境湿度采集模块、环境温度采集模块和光照时间采集模块均与控制模块连接，分别用于采集环境的温度、湿度和光照时间数据，并将采集到的数据发送至控制模块；
所述数据分析模块与控制模块连接，用于分析采集到的各种数据，根据每个待灌溉土地的湿度、温度和待灌溉土地上的存水量，计算出每个待灌溉土地灌溉所需的水量，再根据环境的温度、湿度和光照时间，调整所需水量，并将分析结果发送至控制模块，以图表形式展示给用户；
所述设备管理模块与控制模块连接，用于接收控制模块发出的灌溉指令，并将灌溉指令发送至与待灌溉土地对应的灌溉设备，进行灌溉工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的灌溉控制系统，其特征在于，所述控制模块采用FPGA模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的灌溉控制系统，其特征在于，所述编号识别模块与控制模块连接，用于识别采集的待灌溉土地的编号，并将编号数据发送至控制模块，控制模块将待灌溉土地的编号与采集到的相对应的土地状态数据对应起来，以图表形式展示给用户。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的灌溉控制系统，其特征在于，控制系统还包括身份识别模块，所述身份识别模块与控制模块连接，用于识别用户的身份。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的灌溉控制系统，其特征在于，控制系统还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，在待灌溉土地存水量过多或灌溉控制系统的工作状态异常时，控制模块发出信号至报警模块，报警模块提醒用户及时调整。
6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的灌溉控制系统，其特征在于，控制系统还包括数据存储模块，所述数据存储模块与控制模块连接，用于存储采集到的各种数据和用户发出的指令。
7.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的灌溉控制系统，其特征在于，所述编号识别模块通过用户使用移动设备扫描待灌溉土地的特征信息来识别其编号，所述特征信息包括条形码或二维码，所述移动设备为手机。
8.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的灌溉控制系统，其特征在于，所述待灌溉土地上的存水量包括下雨后存留在土地上的水量和灌溉后土地上的水量。
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