CN109997658A - 智能喷灌系统以及喷灌控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能喷灌系统，所述智能喷灌系统包括：一伺服喷灌水枪；一喷灌控制器；数据采集设备；一本地数据终端。本发明布置得当时，使用单套智能喷灌系统即可为某一城市绿化区域提供完整的喷灌作业服务，有效减少了喷灌装置的喷头布置数量，减少了供水管路的长度与施工复杂度；智能喷灌系统依据现场气象站、土壤监测仪提供的数据进行作业，亦可按照上级控制终端给出的作业指令优化灌溉过程，在节水的同时，可提高灌溉作业效率，改善绿地植被的生长状态。

Description

智能喷灌系统以及喷灌控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能喷灌系统以及喷灌控制方法。

背景技术

常见的绿地喷灌装置需要在待喷灌绿地范围内布置进水主管、支管、喷灌支架、喷头、控制阀门等多种配套设备，为完整覆盖绿地区域，通常需要布置多个喷灌支架及喷头；在喷灌作业时，控制阀门开启，喷头安装位置处喷射水流；根据灌溉需要，喷头在灌溉时可在一定角度范围内摆动或整周旋转，以覆盖特定的灌溉区域。

传统绿地喷灌装置作业方式粗放，作业区域固定，既无法完整覆盖所有绿地植被，也不能根据不同植被对灌溉需求的不同进行有区别的灌溉作业；此外，传统绿地喷灌装置不能实时地与绿地环境、气候变化、植物生长状态等条件相关联，灌溉作业的及时性、适当性、有效性不足，对水资源也存在一定的程度上的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中绿地喷灌作业方式粗放，作业区域固定，既无法完整覆盖所有绿地植被，也不能根据不同植被对灌溉需求的不同进行有区别的灌溉作业，灌溉作业的及时性、适当性、有效性不足，对水资源也存在一定的程度上的浪费的缺陷，提供一种智能喷灌系统以及喷灌控制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种智能喷灌系统，其特点在于，所述智能喷灌系统包括：

一喷灌控制器，所述喷灌控制器用于驱动所述伺服喷灌水枪并调整所述伺服喷灌水枪的喷射角度、喷射压力以及供水供肥量；

一喷灌控制器，所述喷灌控制器用于调整所述伺服喷灌水枪的喷射角度、喷射压力以及供水供肥量；

数据采集设备，所述数据采集设备用于采集喷灌绿地的环境数据；

一本地数据终端，用于搜集所述环境数据并分析制定出喷灌策略，所述本地数据终端将所述喷灌策略传输给所述喷灌控制器，所述喷灌策略包括针对喷灌绿地不同部分所对应的喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数以及供水供肥量的设置参数。

喷射角度可以通过转动伺服喷灌水枪来实现。例如通过电机等装置对伺服喷灌水枪的喷头进行转动。其中，转动的轴线可以包括一个或者多个轴线，例如俯仰轴，旋转轴等，由此实现了不同的出水角度。根据灌溉需要，喷头在灌溉时可在一定角度范围内摆动或整周旋转，以覆盖特定的灌溉区域。对应不同的喷射角度可以采用对应的喷射压力，喷射压力可以采用变量泵产生不同的水压来实现。由此可以通过喷灌控制器对例如电机、变量泵这些设备的驱动来改变伺服喷灌水枪的喷射角度以及喷射压力。

通过喷射角度以及喷射压力的控制可以实现对喷灌区域或者喷灌落点的精确控制，由此对于距离伺服喷灌水枪不同的喷灌绿地的边缘均能够覆盖到，实现了所有绿地植被的完整覆盖。

供水供肥量的调节可通过喷灌持续时间的调节或者可变径喷嘴实现喷嘴大小的改变实现。通过供水供肥量的对应调节，结合数据采集设备采集的环境数据，实时地与绿地环境、气候变化、植物生长状态等条件相关联。可以使得根据不同植被对灌溉需求的不同进行有区别的灌溉作业。

较佳地，所述智能喷灌系统还包括一上级控制终端，所述上级控制终端与所述本地数据终端通过网络连接，其中，

所述上级控制终端用于向所述本地数据终端发送操作指令或者线上生成的喷灌作业计划；

所述本地数据终端根据所述操作指令或者线上生成的喷灌作业计划进行喷灌作业，或者所述本地数据终端根据人工操作或者本地存储的喷灌作业计划进行喷灌作业。

采用上级控制终端后，主要有两种作业方式。

离线作业状态。此状态下，本地数据终端不收集用户提供的在线作业指令或作业计划。这一作业方式可进一步分为人工控制方式与自动控制方式：前者需要用户直接启动现场喷灌作业，而后者则可由用户设定当前绿地的喷灌作业计划，由智能喷灌系统实施定时的、自动化的绿地喷灌过程。

在线作业状态。此状态下，喷灌控制器接收本地数据终端送达的在线作业指令。在线作业过程是完全自动化的，上级控制终端可以实时地对各个绿化作业点进行观察与控制。

较佳地，所述数据采集设备包括现场气象站，所述现场气象站用于采集喷灌绿地的风向与风速数据，所述本地数据终端根据风向与风速数据得到喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数。

较佳地，所述数据采集设备还包括土壤监测仪，其中，

所述现场气象站还用于采集喷灌绿地的空气温度、温度；

所述土壤监测仪用于采集喷灌绿地的土壤数据；

所述本地数据终端根据空气温度、温度以及土壤数据得到供水供肥量的设置参数。

较佳地，所述土壤数据包括土壤含水量以及土壤肥力。正常工作时，喷灌控制器将依据现场气象站采集的风向与风速数据调整伺服喷灌水枪的喷射角度与压力，以确保灌溉用水准确地到达目标地点；同时，再依据现场气象站给出的空气温度、温度、土壤监测仪给出的土壤含水量、肥力等条件，自动调节供水供肥量的大小。

较佳地，所述本地数据终端根据风向与风速数据实时生成喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数，并实时传送给所述喷灌控制器。

较佳地，所述本地数据终端记录并存储喷灌过程中的作业信息，所述作业信息包括风向与风速数据、土壤数据、喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数、供水供肥量的设置参数中的一种或者多种。在喷灌作业结束后，本地数据终端可将本次作业信息存储在自身的数据存储器中，用户可现场读取这些数据，也可以使用上级控制器下发数据查询指令，将用户感兴趣的作业信息通过网络上传至上级控制器所在的网络或服务器中。

较佳地，所述上级控制终端查询或者读取所述作业信息。上级控制器可通过各绿地所布置的本地数据中端，实时读取当地的气象与土壤数据，作为制定未来灌溉计划的参考依据。

较佳地，所述上级控制终端直接将喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数、供水供肥量的设置参数中的一种或者多种传输给所述本地数据终端。在线作业时，作业要求可直接通过上级控制终端下发至本地数据终端，使智能喷灌系统按照其他依据执行灌溉操作，如：未来天气条件的变化、绿地植被的生长状态、植物病虫害周期的影响等。

较佳地，所述喷灌控制器与所述本地数据终端通过有线网络或者无线网络连接。

较佳地，喷灌作业计划包括喷灌启动的时刻以及喷灌结束的时刻。

一种喷灌控制方法，其特点在于，其利用所述智能喷灌系统实现，包括以下步骤：

步骤S1、作业开始，选择离线作业状态则进入步骤S2.1，选择在线作业状态则进入步骤S2.2；

步骤S2.1、人工本地操作所述本地数据终端，或者预先设置定时的喷灌作业计划并存储到所述本地数据终端；

步骤S2.2、通过上级控制终端向所述本地数据终端发送操作指令或者线上生成的喷灌作业计划；

步骤S3、承接步骤S2.1或者步骤S2.2，所述本地数据终端分析所示现场气象站以及所述土壤监测仪的检测数据；

步骤S4、所述本地数据终端生成喷灌策略并发送给所述喷灌控制器；

步骤S5、所述喷灌控制器驱动所述伺服喷灌水枪进行喷灌，其中，所述本地数据终端根据风向与风速数据实时生成喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数，并实时传送给所述喷灌控制器。

本发明的积极进步效果在于：本发明布置得当时，使用单套智能喷灌系统即可为某一城市绿化区域提供完整的喷灌作业服务，有效减少了喷灌装置的喷头布置数量，减少了供水管路的长度与施工复杂度；智能喷灌系统依据现场气象站、土壤监测仪提供的数据进行作业，亦可按照上级控制终端给出的作业指令优化灌溉过程，在节水的同时，可提高灌溉作业效率，改善绿地植被的生长状态。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的智能喷灌系统的结构框图。

图2为本发明较佳实施例的喷灌控制方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，本实施例公开了一种智能喷灌系统，本实施例的智能喷灌系统包括上级控制终端101、本地数据终端102、数据采集设备(现场气象站103以及土壤监测仪104)、喷灌控制器105、伺服喷罐水枪106。

其中，本实施例的喷灌控制器105用于驱动伺服喷灌水枪106并调整伺服喷灌水枪106的喷射角度、喷射压力以及供水供肥量；

其中，本实施例的喷灌控制器105用于调整伺服喷灌水枪106的喷射角度、喷射压力以及供水供肥量；

其中，本实施例的数据采集设备用于采集喷灌绿地的环境数据；

其中，本实施例的本地数据终端102用于搜集环境数据并分析制定出喷灌策略，本地数据终端102将喷灌策略传输给喷灌控制器105，喷灌策略包括针对喷灌绿地不同部分所对应的喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数以及供水供肥量的设置参数。

喷射角度可以通过转动伺服喷灌水枪106来实现。例如通过电机等装置对伺服喷灌水枪106的喷头进行转动。其中，转动的轴线可以包括一个或者多个轴线，例如俯仰轴，旋转轴等，由此实现了不同的出水角度。根据灌溉需要，喷头在灌溉时可在一定角度范围内摆动或整周旋转，以覆盖特定的灌溉区域。对应不同的喷射角度可以采用对应的喷射压力，喷射压力可以采用变量泵产生不同的水压来实现。由此可以通过喷灌控制器105对例如电机、变量泵这些设备的驱动来改变伺服喷灌水枪106的喷射角度以及喷射压力。

通过喷射角度以及喷射压力的控制可以实现对喷灌区域或者喷灌落点的精确控制，由此对于距离伺服喷灌水枪106不同的喷灌绿地的边缘均能够覆盖到，实现了所有绿地植被的完整覆盖。

供水供肥量的调节可通过喷灌持续时间的调节或者可变径喷嘴实现喷嘴大小的改变实现。通过供水供肥量的对应调节，结合数据采集设备采集的环境数据，实时地与绿地环境、气候变化、植物生长状态等条件相关联。可以使得根据不同植被对灌溉需求的不同进行有区别的灌溉作业。

本实施例中，智能喷灌系统还包括一上级控制终端101，上级控制终端101与本地数据终端102通过网络连接，其中，

上级控制终端101用于向本地数据终端102发送操作指令或者线上生成的喷灌作业计划；

本地数据终端102根据操作指令或者线上生成的喷灌作业计划进行喷灌作业，或者本地数据终端102根据人工操作或者本地存储的喷灌作业计划进行喷灌作业。

采用上级控制终端101后，主要有两种作业方式。

离线作业状态。此状态下，本地数据终端102不收集用户提供的在线作业指令或作业计划。这一作业方式可进一步分为人工控制方式与自动控制方式：前者需要用户直接启动现场喷灌作业，而后者则可由用户设定当前绿地的喷灌作业计划，由智能喷灌系统实施定时的、自动化的绿地喷灌过程。

在线作业状态。此状态下，喷灌控制器105接收本地数据终端102送达的在线作业指令。在线作业过程是完全自动化的，上级控制终端101可以实时地对各个绿化作业点进行观察与控制。

本实施例中，数据采集设备包括现场气象站103，现场气象站103用于采集喷灌绿地的风向与风速数据，本地数据终端102根据风向与风速数据得到喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数。

本实施例中，数据采集设备还包括土壤监测仪104，其中，现场气象站103还用于采集喷灌绿地的空气温度、温度；土壤监测仪104用于采集喷灌绿地的土壤数据；本地数据终端102根据空气温度、温度以及土壤数据得到供水供肥量的设置参数。

本实施例中，土壤数据包括土壤含水量以及土壤肥力。正常工作时，喷灌控制器105将依据现场气象站103采集的风向与风速数据调整伺服喷灌水枪106的喷射角度与压力，以确保灌溉用水准确地到达目标地点；同时，再依据现场气象站103给出的空气温度、温度、土壤监测仪104给出的土壤含水量、肥力等条件，自动调节供水供肥量的大小。

本实施例中，本地数据终端102根据风向与风速数据实时生成喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数，并实时传送给喷灌控制器105。

本实施例中，本地数据终端102记录并存储喷灌过程中的作业信息，作业信息包括风向与风速数据、土壤数据、喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数、供水供肥量的设置参数中的一种或者多种。在喷灌作业结束后，本地数据终端102可将本次作业信息存储在自身的数据存储器中，用户可现场读取这些数据，也可以使用上级控制器下发数据查询指令，将用户感兴趣的作业信息通过网络上传至上级控制器所在的网络或服务器中。

本实施例中，上级控制终端101查询或者读取作业信息。上级控制器可通过各绿地所布置的本地数据中端，实时读取当地的气象与土壤数据，作为制定未来灌溉计划的参考依据。

本实施例中，上级控制终端101直接将喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数、供水供肥量的设置参数中的一种或者多种传输给本地数据终端102。在线作业时，作业要求可直接通过上级控制终端101下发至本地数据终端102，使智能喷灌系统按照其他依据执行灌溉操作，如：未来天气条件的变化、绿地植被的生长状态、植物病虫害周期的影响等。

本实施例中，喷灌控制器105与本地数据终端102通过有线网络或者无线网络连接。

本实施例中，喷灌作业计划包括喷灌启动的时刻以及喷灌结束的时刻。由此可以定时气动喷灌以及结束喷灌。

如图2所示，本实施例还公开了一种喷灌控制方法，其利用智能喷灌系统实现，包括以下步骤：

步骤S1、作业开始，选择离线作业状态则进入步骤S2.1，选择在线作业状态则进入步骤S2.2；

步骤S2.1、人工本地操作本地数据终端102，或者预先设置定时的喷灌作业计划并存储到本地数据终端102；

步骤S2.2、通过上级控制终端101向本地数据终端102发送操作指令或者线上生成的喷灌作业计划；

步骤S3、承接步骤S2.1或者步骤S2.2，本地数据终端102分析所示现场气象站103以及土壤监测仪104的检测数据；

步骤S4、本地数据终端102生成喷灌策略并发送给喷灌控制器105；

步骤S5、喷灌控制器105驱动伺服喷灌水枪106进行喷灌，其中，本地数据终端102根据风向与风速数据实时生成喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数，并实时传送给喷灌控制器105。

本发明布置得当时，使用单套智能喷灌系统即可为某一城市绿化区域提供完整的喷灌作业服务，有效减少了喷灌装置的喷头布置数量，减少了供水管路的长度与施工复杂度；智能喷灌系统依据现场气象站、土壤监测仪提供的数据进行作业，亦可按照上级控制终端101给出的作业指令优化灌溉过程，在节水的同时，可提高灌溉作业效率，改善绿地植被的生长状态。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种智能喷灌系统，其特征在于，所述智能喷灌系统包括：

一伺服喷灌水枪，所述伺服喷灌水枪的喷射角度、喷射压力以及供水供肥量可调；

一喷灌控制器，所述喷灌控制器用于驱动所述伺服喷灌水枪并调整所述伺服喷灌水枪的喷射角度、喷射压力以及供水供肥量；

数据采集设备，所述数据采集设备用于采集喷灌绿地的环境数据；

一本地数据终端，用于搜集所述环境数据并分析制定出喷灌策略，所述本地数据终端将所述喷灌策略传输给所述喷灌控制器，所述喷灌策略包括针对喷灌绿地不同部分所对应的喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数以及供水供肥量的设置参数。

2.如权利要求1所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述智能喷灌系统还包括一上级控制终端，所述上级控制终端与所述本地数据终端通过网络连接，其中，

所述上级控制终端用于向所述本地数据终端发送操作指令或者线上生成的喷灌作业计划；

所述本地数据终端根据所述操作指令或者线上生成的喷灌作业计划进行喷灌作业，或者所述本地数据终端根据人工操作或者本地存储的喷灌作业计划进行喷灌作业。

3.如权利要求2所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述数据采集设备包括现场气象站，所述现场气象站用于采集喷灌绿地的风向与风速数据，所述本地数据终端根据风向与风速数据得到喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数。

4.如权利要求3所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述数据采集设备还包括土壤监测仪，其中，

所述现场气象站还用于采集喷灌绿地的空气温度、温度；

所述土壤监测仪用于采集喷灌绿地的土壤数据；

所述本地数据终端根据空气温度、温度以及土壤数据得到供水供肥量的设置参数。

5.如权利要求4所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述土壤数据包括土壤含水量以及土壤肥力。

6.如权利要求3所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述本地数据终端根据风向与风速数据实时生成喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数，并实时传送给所述喷灌控制器。

7.如权利要求4所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述本地数据终端记录并存储喷灌过程中的作业信息，所述作业信息包括风向与风速数据、土壤数据、喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数、供水供肥量的设置参数中的一种或者多种。

8.如权利要求7所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述上级控制终端查询或者读取所述作业信息。

9.如权利要求2所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述上级控制终端直接将喷射角度的设置参数、喷射压力的设置参数、供水供肥量的设置参数中的一种或者多种传输给所述本地数据终端。

10.如权利要求2所述的智能喷灌系统，其特征在于，所述喷灌控制器与所述本地数据终端通过有线网络或者无线网络连接。

11.如权利要求1所述的智能喷灌系统，其特征在于，喷灌作业计划包括喷灌启动的时刻以及喷灌结束的时刻。

12.一种喷灌控制方法，其特征在于，其利用如权利要求4所述的智能喷灌系统实现，包括以下步骤：

步骤S1、作业开始，选择离线作业状态则进入步骤S2.1，选择在线作业状态则进入步骤S2.2；

步骤S2.1、人工本地操作所述本地数据终端，或者预先设置定时的喷灌作业计划并存储到所述本地数据终端；

步骤S2.2、通过上级控制终端向所述本地数据终端发送操作指令或者线上生成的喷灌作业计划；

步骤S3、承接步骤S2.1或者步骤S2.2，所述本地数据终端分析所示现场气象站以及所述土壤监测仪的检测数据；

步骤S4、所述本地数据终端生成喷灌策略并发送给所述喷灌控制器；

步骤S5、所述喷灌控制器驱动所述伺服喷灌水枪进行喷灌，其中，所述本地数据终端根据风向与风速数据实时生成喷射角度的设置参数以及喷射压力的设置参数，并实时传送给所述喷灌控制器。