CN110521554A - 一种智能喷灌系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能喷灌技术领域，具体提供一种智能喷灌系统及方法，该系统包括：采集端，用于采集植物种植区域的环境数据；服务器，用于对环境数据进行处理分析，并根据处理分析结果，向灌溉端发送喷水管理信号；灌溉端，用于根据接收到的喷水管理信号进行喷水；其中，采集端有多个，每个采集端有编号；灌溉端有多个，每个灌溉端均有编号；位于相同位置的采集端与灌溉端的编号相同；服务器收到某个编号的采集端发送的环境数据，进行分析处理后，向编号相同的灌溉端发送喷水管理信号。使用本发明，能够更加合理的进行灌溉，同时，能够对多片区域进行集中管理。

Description

一种智能喷灌系统及方法
技术领域
本发明属于智能喷灌技术领域，尤其涉及一种智能喷灌系统及方法。
背景技术
现今越来越重视城市绿化覆盖率，每个城市也在大力增加绿化面积，由于我国人口多，城市土地开发程度高，城市绿化除了公园外，多以道路绿化带的形式出现，即在道路的两侧或道路中间修建绿化带。
这类植物自身的储水能力较弱，需要定期进行人工浇灌养护，目前浇灌采用的方式为，在控制室设置灌溉端，灌溉端可以控制外部喷头的水压和喷水时间等，由管理人员根据天气，定期在控制室操作灌溉端，控制喷头对植物进行喷水。
这样的操作方式，一方面仅凭管理人员的经验进行操作灌溉端，喷水的方式不够合理，经常出现喷水时长过长或者喷水的水压过低等情况；同时，由于控制室，即灌溉端都建在植物种植区域附近，在植物种植区域较多较散时，难以进行集中管理。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种智能喷灌系统及方法。
本发明提供的基础方案为：
智能喷灌系统，包括：
采集端，用于采集植物种植区域的环境数据；
服务器，用于对环境数据进行处理分析，并根据处理分析结果，向灌溉端发送喷水管理信号；
灌溉端，用于根据接收到的喷水管理信号进行喷水；
其中，采集端有多个，每个采集端有编号；灌溉端有多个，每个灌溉端均有编号；位于相同位置的采集端与灌溉端的编号相同；服务器收到某个编号的采集端发送的环境数据，进行分析处理后，向编号相同的灌溉端发送喷水管理信号。
基础方案工作原理及有益效果：
采集端将植物种植区域的环境数据发送给服务器后，服务器对环境数据进行分析，根据分析的结果，向灌溉端发送喷水管理信号，灌溉端根据喷水管理信号进行喷水，这样，灌溉端的喷水方式更加合理。
同时，由于每个采集端与灌溉端均有编号，且位于相同位置的采集端与灌溉端的编号相同，服务器对环境数据分析处理后，向编号相同的灌溉端发送喷水管理信号，这样，服务器能够同时对网内的多片区域进行集中管理。
进一步，喷水管理信号包括水压、喷水时长和喷水频率。
这样，从喷水时的水压大小，喷水的时间长度以及喷水的频率上进行了控制，能够更为合理的对植物进行灌溉。
进一步，环境数据包括空气温度、光照度、空气湿度和土壤湿度。
这样，对植物种植区域的环境数据进行全方面的采集，进行处理分析后，能够发送更为准确的喷水管理信号。
进一步，服务器包括存储单元、处理单元和发送单元；存储单元用于接收并存储环境数据；处理单元用于对环境数据进行处理分析；发送单元用于向灌溉端发送喷水管理信号。
这样，能够实现服务器的各项功能。
进一步，存储单元内存储有每个编号所处的地理位置；服务器还包括爬取单元，爬取单元用于爬取天气预报数据；处理单元根据环境数据和天气预报数据进行综合处理分析。
这样，服务器发送的喷水管理信号结合了天气预报信号，可以让灌溉更加科学合理。如，某个区域预计明天会下雨，而单凭环境数据的分析结果，需要长时间进行高水压喷灌；在结合了天气预报数据之后，发送的喷水管理信号后会合理的缩短喷水时间或者降低水压，能够更加合理的对植物进行喷灌，同时也能够节约水源。
进一步，采集端还用于采集植物种植区域的烟雾浓度，并将烟雾浓度数据发送给服务器；
存储单元内存储有最大烟雾浓度值，处理单元还用于将接收到的烟雾浓度值与最大烟雾浓度值进行比对，当接收到的烟雾浓度值大于最大烟雾浓度值时，发送单元向该区域对应的灌溉端发送消防信号；
灌溉端接还用于接收到消防信号后进行喷水。
这样，当某块植物种植区域的烟雾浓度较高，存在火灾风险时，服务器会发送消防信号给该区域的灌溉端，及时进行喷水灭火，减少消防事故。
进一步，还包括管理端，发送单元向对应的灌溉端发送消防信号时，还向管理端发送消防警报信号以及该灌溉端的编号；
管理端包括查看单元和警报接收单元；
查看单元用于查看服务器中的数据；
警报接收单元用于接收服务器发送的警报信号及编号。
这样，当某块植物种植区域的烟雾浓度较高，存在火灾风险时，工作人员能够及时知晓情况。
基于上述系统，本申请还提供一种智能喷灌方法，包括：
采集步骤，采集植物种植区域的环境数据；
处理分析步骤，对环境数据进行处理分析；
发送步骤，根据处理分析结果，向该区域的灌溉端发送喷水管理信号；
喷水步骤，根据接收到的喷水管理信号进行喷水。
采集植物种植区域的环境数据后，对环境数据进行分析，根据分析的结果向灌溉端发送喷水管理信号，再根据接收到的喷水管理信号进行喷水，这样，灌溉端的喷水方式更加合理。
同时，由于发送喷水管理信号时是发送给该区域的灌溉端，这样，能够同时对网内的多片区域进行集中管理。
进一步，还包括爬取步骤，爬取天气预报数据；处理分析步骤中，对环境数据及天气预报数据进行综合处理分析。
这样，服务器发送的喷水管理信号结合了天气预报信号，可以让灌溉更加科学合理。
进一步，环境数据包括空气温度、光照度、空气湿度和土壤湿度。
这样，对植物种植区域的环境数据进行全方面的采集，进行处理分析后，能够发送更为准确的喷水管理信号。
附图说明
图1为本发明一种智能喷灌系统及方法实施例一的逻辑框图；
图2为本发明一种智能喷灌系统及方法实施例一的流程图；
图3为本发明一种智能喷灌系统及方法实施例二的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
如图1所示，智能喷灌系统，包括：采集端、服务器和灌溉端。
采集端
采集端用于采集植物种植区域的环境数据，环境数据包括空气温度、光照度、空气湿度和土壤湿度。采集端通过现有的无线网络通信方式与服务器通信。采集端有多个，每个采集端有各自的编号。
采集端包括气温采集单元、光照度采集单元、空气湿度采集单元、土壤湿度采集单元以及烟雾浓度采集单元。
气温采集单元用于采集空气温度；光照度采集单元用于采集光照度；空气湿度采集单元用于采集空气湿度；土壤湿度采集单元用于采集土壤湿度。
本实施例中，气温采集单元及空气湿度采集单元为HRH的WB627型的温湿度传感器；光照度采集单元为恒盛的HAGA50型光照度传感器；土壤湿度采集单元为深圳市远东志成科技有限公司生产的土壤湿度检测探头。
服务器
本实施例中，服务器为腾讯云服务器，在其他实施例中，服务器也可以选择华为云服务器或者阿里云服务器。
服务器包括存储单元、爬取单元、处理单元和发送单元。
存储单元用于接收并存储环境数据，存储单元内存储有每个编号所处的地理位置。
爬取单元用于爬取天气预报数据。
处理单元用于根据环境数据和天气预报数据进行综合处理分析。服务器发送的喷水管理信号结合了天气预报信号，可以让灌溉更加科学合理。在结合了天气预报数据之后，发送的喷水管理信号后会合理的缩短喷水时间或者降低水压，能够更加合理的对植物进行喷灌，同时也能够节约水源。
发送单元用于向相同编号的灌溉端发送喷水管理信号。
灌溉端
灌溉端通过现有的无线通信方式与服务器进行通信。灌溉端有多个，每个灌溉端均有编号，且相同位置区域的灌溉端与采集端的编号相同。
本实施例中，灌溉端为现有的PLC灌溉系统。
灌溉端用于根据接收到的喷水管理信号进行喷水。
喷水管理信号包括水压、喷水时长和喷水频率。这样，从喷水时的水压大小，喷水的时间长度以及喷水的频率上进行了控制，能够更为合理的对植物进行灌溉。
由于每个采集端与灌溉端均有编号，且位于相同位置的采集端与灌溉端的编号相同，服务器对环境数据分析处理后，向编号相同的灌溉端发送喷水管理信号，这样，服务器能够同时对网内的多片区域进行集中管理。
如图2所示，基于上述系统，本申请还提供一种智能喷灌方法，包括：
采集步骤，采集植物种植区域的环境数据；环境数据包括空气温度、光照度、空气湿度和土壤湿度。这样，对植物种植区域的环境数据进行全方面的采集，能够更为准确的分析出灌溉时的水压。
爬取步骤，爬取天气预报数据；
处理分析步骤，对环境数据及天气预报数据进行综合处理分析；服务器发送的喷水管理信号结合了天气预报信号，可以让灌溉更加科学合理。
发送步骤，根据处理分析结果，向该区域的灌溉端发送喷水管理信号；
喷水步骤，根据接收到的喷水管理信号进行喷水。
采集植物种植区域的环境数据后，对环境数据进行分析，根据分析的结果向灌溉端发送喷水管理信号，再根据接收到的喷水管理信号进行喷水，这样，灌溉端的喷水方式更加合理。
同时，由于发送喷水管理信号时是发送给该区域的灌溉端，这样，能够同时对网内的多片区域进行集中管理。
实施例二
如图3所示，与实施例一不同的是，实施例二中的系统还包括管理端。本实施例中，管理端为手机APP，管理端通过4G模块与服务器进行通信。
采集端还用于采集植物种植区域的烟雾浓度，并将烟雾浓度数据发送给服务器。具体的，采集端还包括烟雾采集单元，用于采集植物种植区域的烟雾浓度。本实例中，烟雾采集单元为Mydlink Smart Alarm Detecto烟雾浓度传感器。
存储单元内存储有最大烟雾浓度值，处理单元还用于将接收到的烟雾浓度值与最大烟雾浓度值进行比对，当接收到的烟雾浓度值大于最大烟雾浓度值时，发送单元向该区域对应的灌溉端发送消防信号；灌溉端接还用于接收到消防信号后进行喷水。
发送单元向对应的灌溉端发送消防信号时，还向管理端发送消防警报信号以及该灌溉端的编号。
管理端包括查看单元、警报接收单元和提醒单元。
查看单元用于查看服务器中的数据；
警报接收单元用于接收服务器发送的警报信号及编号；
提醒单元用于当警报接收单元接收到警报信号时发出提醒。
这样，当某块植物种植区域的烟雾浓度较高，存在火灾风险时，服务器会发送消防信号给该区域的灌溉端，及时进行喷水灭火，减少消防事故。同时，管理端也能及时收到消防警报信号，提醒单元还会对管理人员进行提醒，工作人员能够及时知晓情况，便于尽快做出应对、安排。
实施例三
与实施例一的区别在于，本实施例还包括增压设备、过滤机构和清洁机构。
增压设备(如增压泵)用于进行对灌溉端的水源进行增压。过滤机构设置于水源与加压设备(即增压泵)之间。
过滤机构包括外壳和过滤芯，过滤芯包括第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层，第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层交替设置，紧密排列在外壳内，第一过滤层为活性炭(在本实施例中，活性炭选用2mm的不规则颗粒)，第二过滤层为麦饭石颗粒(在本实施例中，麦饭石颗粒选用直径为2-3mm的不规则颗粒)，第三过滤层为PP棉(在本实施例中，PP棉选用厚度为2mm的PP棉)。外壳的上端螺纹连接有出水管，出水管上安装有分水阀，分水阀与加压设备的进水端法兰连接。
还包括控制板，控制板与分水阀、进水阀、充气阀、排水阀和充气泵电连接，控制板上设有控制电路，控制电路包括控制模块、驱动模块。
分水阀与外壳之间的出水管上连通有充气管，充气管上安装有充气阀，充气管与充气泵的出气管法兰连接。外壳的下端螺纹连接有进水管，进水管上安装有进水阀，进水阀与水源连接，本实施例中与自来水管法兰连接。
进水阀与外壳之间的进水管上连通有排水管，排水管上安装有排水阀。初始状态，分水阀、进水阀、充气阀、排水阀均处于关闭状态。
浇灌时，控制模块控制加压设备启动前，控制模块向驱动模块发送第一驱动信号，驱动模块根据第一驱动信号控制进水阀与分水阀打开，自来水经过进水管进入过滤机构，经过过滤机构过滤，从出水管流出。控制模块控制灌溉模块停止浇灌时，控制模块向驱动模块发送第一结束信号，驱动模块根据第一结束信号控制进水阀与分水阀关闭。
控制模块向驱动模块发送第一结束信号后，控制模块向驱动模块和充气泵发送第二驱动信号，驱动模块根据第二驱动信号控制充气阀、排水阀先后打开，充气泵接收第二驱动信号后启动。充气阀、排水阀打开位于过滤机构内的余水倒流，从排水管流出，充气泵充入的气体经充气管、过滤机构、排水管冲出，即实现在每次灌溉后对过滤机构进行清洁。
本实施例的过滤机构在灌溉前进行过滤，避免自来水中的杂质或离子附着在喷头本体上，堵塞喷头本体出水的孔。
实施例四
每次灌溉后均对过滤机构进行清洁，而每次清洁都需要用水，由此导致水资源的浪费，通过设置水质传感器对过滤后的水进行检测，当水质未达到要求时，再对过滤机构进行清洁，从而减少水资源的浪费。
外壳的上端还安装有水质传感器，水质传感器的感应部位于外壳内，水质传感器与控制板电连接，控制电路还包括数据采集模块、数据分析模块、计数模块和提醒模块。
水质传感器用于检测经过过滤机构的水中的水质，并将检测数据发送给控制板。数据采集模块用于每次灌溉后获取检测数据，并将检测数据发送给数据分析模块。数据分析模块预设有水质标准，数据分析模块用于对检测数据进行分析生成分析结果，并将分析结果与水质标准进行对比，当分析结果超过水质标准时(即过滤机构内的杂质过多，需要清洁)，数据分析模块生成清洁信号发送给控制模块，当分析结果达到水质标准时，数据分析模块生成正常信号发送给控制模块。
控制模块接收清洁信号，向驱动模块发送第一结束信号后，控制模块向驱动模块和充气泵发送第二驱动信号，驱动模块根据第二驱动信号控制充气阀、排水阀先后打开，充气泵接收第二驱动信号后启动。充气阀、排水阀打开位于过滤机构内的余水倒流，从排水管流出，充气泵充入的气体经充气管、过滤机构、排水管冲出，即实现对过滤机构进行清洁。
控制模块向驱动模块发送第一结束信号的同时，向计数模块发送计数信号，计数模块接收计数信号时，计数加1(初始状态，计数模块的计数为0)。控制模块接收正常信号时，向计数模块发送清零信号，计数模块接收清零信号时，计数恢复为0。计数模块预设有计数阈值，在本实施例中，计数阈值为2，当计数模块的计数与计数阈值相等时，计数模块反馈给提醒模块更换信号，提醒模块用于根据更换信号提醒用户更换过滤机构。可在外壳上设置显示模块，显示更换信息提醒用户，例如更换信息为：过滤机构已无法实现过滤功能，请更换过滤机构，也可将更换信息发送至用户的手机，更好的提醒用户。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.智能喷灌系统，其特征在于，包括：
采集端，用于采集植物种植区域的环境数据；
服务器，用于对环境数据进行处理分析，并根据处理分析结果，向灌溉端发送喷水管理信号；
灌溉端，用于根据接收到的喷水管理信号进行喷水；
其中，采集端有多个，每个采集端有编号；灌溉端有多个，每个灌溉端均有编号；位于相同位置的采集端与灌溉端的编号相同；服务器收到某个编号的采集端发送的环境数据，进行分析处理后，向编号相同的灌溉端发送喷水管理信号。
2.根据权利要求1所述的智能喷灌系统，其特征在于：喷水管理信号包括水压、喷水时长和喷水频率。
3.根据权利要求2所述的智能喷灌系统，其特征在于：环境数据包括空气温度、光照度、空气湿度和土壤湿度。
4.根据权利要求3所述的智能喷灌系统，其特征在于：服务器包括存储单元、处理单元和发送单元；存储单元用于接收并存储环境数据；处理单元用于对环境数据进行处理分析；发送单元用于向灌溉端发送喷水管理信号。
5.根据权利要求4所述的智能喷灌系统，其特征在于：存储单元内存储有每个编号所处的地理位置；服务器还包括爬取单元，爬取单元用于爬取天气预报数据；处理单元根据环境数据和天气预报数据进行综合处理分析。
6.根据权利要求5所述的智能喷灌系统，其特征在于：采集端还用于采集植物种植区域的烟雾浓度，并将烟雾浓度数据发送给服务器；
存储单元内存储有最大烟雾浓度值，处理单元还用于将接收到的烟雾浓度值与最大烟雾浓度值进行比对，当接收到的烟雾浓度值大于最大烟雾浓度值时，发送单元向该区域对应的灌溉端发送消防信号；
灌溉端接还用于接收到消防信号后进行喷水。
7.根据权利要求6所述的智能喷灌系统，其特征在于：还包括管理端，发送单元向对应的灌溉端发送消防信号时，还向管理端发送消防警报信号以及该灌溉端的编号；
管理端包括查看单元和警报接收单元；
查看单元用于查看服务器中的数据；
警报接收单元用于接收服务器发送的警报信号及编号。
8.智能喷灌方法，其特征在于，包括：
采集步骤，采集植物种植区域的环境数据；
处理分析步骤，对环境数据进行处理分析；
发送步骤，根据处理分析结果，向该区域的灌溉端发送喷水管理信号；
喷水步骤，根据接收到的喷水管理信号进行喷水。
9.根据权利要求8所述的智能喷灌方法，其特征在于：还包括爬取步骤，爬取天气预报数据；处理分析步骤中，对环境数据及天气预报数据进行综合处理分析。
10.根据权利要求9所述的智能喷灌方法，其特征在于：环境数据包括空气温度、光照度、空气湿度和土壤湿度。
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