CN110637703A - 灌区智能灌溉系统 - Google Patents

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刘海辉
蔡桂斌
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Abstract

本发明提供一种灌区智能灌溉系统，包括服务器，与服务器通信连接的气象监测站；与服务器通信连接的喷灌机构；所述气象监测站包括机身主体、天气探测装置、土壤探测装置、第一控制模块和固定装置；所述天气探测装置、土壤探测装置设置在机身主体上；所述天气探测装置、土壤探测装置通过第一控制模块与服务器数据交互；所述固定装置设置在机身主体的下端；所述喷灌机构包括灌溉喷头和第二控制模块；所述灌溉喷头通过第二控制模块与后台服务器进行数据交互；可以通过气象监测站采集灌区环境信息，设有喷灌机构控制用于土壤喷灌的水量和时间，可以协助灌区实现智能管理。

Description

灌区智能灌溉系统
技术领域
本发明涉及一种灌区管理系统，尤其涉及一种智能灌溉系统。
背景技术
随着日益严重的环境恶化和环保概念的深入人心，节能减排已经是许多国家的发展战略；如何提供农业用水的利用率，是一个迫在眉睫的问题。但是传统的灌溉方法，还是需要许多人工进行浇水，人工浇水一方面，水份只停留在表层，一旦气温过于炎热，水份无法深入土层，农作物很容易受高温而死去；另一方面，人工浇水无法很好定量，有时水份浇灌过多，又会造成作物淹死，同时也浪费水资源。而且人工浇灌不利于数据管理，无法符合现代智慧农业的发展理念。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种灌区智能灌溉系统，可以通过气象监测站采集灌区环境信息，设有喷灌机构控制用于土壤喷灌的水量和时间，可以协助灌区实现智能管理。
本发明通过以下方式实现：
一种灌区智能灌溉系统，其特征在于，包括服务器，与服务器通信连接的气象监测站；与服务器通信连接的喷灌机构；所述气象监测站包括机身主体、天气探测装置、土壤探测装置、第一控制模块和固定装置；所述天气探测装置、土壤探测装置设置在机身主体上；所述天气探测装置、土壤探测装置通过第一控制模块与服务器数据交互；所述固定装置设置在机身主体的下端；所述喷灌机构包括灌溉喷头和第二控制模块；所述灌溉喷头通过第二控制模块与后台服务器进行数据交互。
进一步的，所述机身主体为圆柱形的结构，所述机身主体外侧面上设置有若干呈放射状且倾斜向上的固定翼；所述第一控制模块包括第一处理器、第一数据储存单元和第一通信单元，所述第一控制模块设置在机身主体内部，所述第一处理器通过第一通信单元与服务器数据通信；所述天气探测装置可拆卸设置在固定翼上并与第一处理器数据连接；所述土壤探测装置设置在机身主体的圆柱形结构的下端开口处，所述土壤探测装置与第一处理器数据连接。
进一步的，所述固定翼上设置有装配孔，所述装配孔用于装配天气探测装置，所述天气探测装置为风速仪/风向仪/雨量计/湿度计/温度计的其中一种或多种。
进一步的，所述土壤探测装置为墒情仪。
进一步的，所述固定装置包括支撑翼和支撑脚，所述支撑翼设置在固定翼下端，所述支撑翼呈放射状且倾斜向下，所述支撑翼与固定翼数量一致且一一对应；所述支撑脚至少包括两个，所述支撑脚在机身主体上中心对称分布且倾斜向下，所述支撑翼的水平高度高于支撑脚；所述支撑翼的两侧边沿上设置有导水板，所述导水板与支撑翼围形成一个横截面为U型结构的导水槽；所述支撑翼末端设置有稳固脚，所述稳固脚为向外延伸的丫字型结构；所述机身主体上还设有摄像头支架，所述摄像头支架在机身主体上呈放射状设置，所述摄像头支架设置在固定翼和支撑翼中间处且一一对应，所述摄像头支架侧壁上放置有摄像头；所述摄像头支架包括基座、弹簧和避震片，所述基座固定设置在机身主体上，所述基座上设有槽孔，所述避震片可活动连接于基座上，所述弹簧设置在槽孔内并与避震片作接触连接；所述机身主体上还设有提圈，所述提圈装套在固定翼的外端边沿上，并依次与固定翼一一固定连接。
进一步的，所述灌溉喷头包括一灌溉管、一调节机构和一渗流管；所述灌溉管和渗流管内部设有流量传感器；所述第二控制模块包括第二处理器、第二数据储存单元、第二通信单元和控制电机；所述控制电机与调节机构齿轮连接；所述处理器与数据储存单元、流量传感器数据连接；所述处理器通过第二通信单元与服务器通信连接。
进一步的，所述调节机构包括壳体；所述壳体上下贯通形成通管；所述灌溉管与通管侧壁连通；所述渗流管与通管下端连通；所述通管设有一控制机构；所述控制机构包括一调节块和调节开关；调节块可在通管内上下移动且所述调节块下端与渗流管管口配合；所述调节开关包括一可转动横杆和固定在横杆上的调节件；所述横杆远离调节件的一端穿过壳体侧壁且该端设有一调节轮；所述调节件侧壁至少设有一个第一弧面；所述调节块中部设有一调节孔；所述调节件设置在调节孔内且调节孔下端设有一第二弧面；所述第二弧面半径R2>第一弧面半径R1；所述调节轮与控制电机配合。
进一步的，所述调节块内部填充有泡沫塑料材料；所述调节块内部填充有泡沫塑料材料；所述调节件下端和上端均呈锥形。
进一步的，所述调节块上端设有第三弧面；所述第三弧面半径R3>第一弧面半径R1。
进一步的，所述调节块两侧设有第四弧面且第四弧面半径与通管半径相同。
本发明的有益效果是：提供一种灌区智能灌溉系统,通过气象监测站获得天气信息，土壤温湿度情况，之后将监测数据发送到服务器，服务器可以根据实际情况需要，控制喷灌机构在农作物上方和土壤内部，同时进行浇灌，使灌区土壤可以充分湿润。
附图说明
图1为系统结构示意图；
图2为天气监测站俯视立体图；
图3为天气监测站俯视的仰视立体图；
图4为天气监测站俯视的俯视图；
图5为天气监测站俯视的左视图；
图6为天气监测站俯视图5的A-A剖视图；
图7为喷灌机构爆炸示意图；
图8为喷灌机构右视图；
图9为图8的A-A剖面视图；
1服务器；2气象监测站；21机身主体；211固定翼；2111装配孔；212摄像头支架；2121基座；21211槽孔；2122弹簧；2123避震片；213提圈；22天气探测装置；23土壤探测装置；24第一控制模块；241第一处理器；242第一数据储存单元；243第一通信单元；25固定装置；251支撑翼；252支撑脚；253导水板；254导水槽；2511稳固脚；3喷灌机构；31灌溉喷头；311灌溉管；3121壳体；3122通管；3123调节块；3124调节开关；3125横杆；3126调节件；3127调节轮；3128第一弧面；3129调节孔；31291第二弧面；313渗流管；314第三弧面；315第四弧面；316流量传感器；32第二控制模块；321第二处理器；322第二数据储存单元；323第二通信单元；324控制电机。
具体实施方式
一种灌区智能灌溉系统，包括服务器1，与服务器通信连接的气象监测站2；与服务器通信连接的喷灌机构3；所述气象监测站2包括机身主体21、天气探测装置22、土壤探测装置23、第一控制模块24和固定装置25；所述天气探测装置22、土壤探测装置23设置在机身主体21上；所述天气探测装置22、土壤探测装置23通过第一控制模块24与服务器1数据交互；所述固定装置25设置在机身主体的下端；所述喷灌机构3包括灌溉喷头31和第二控制模块32；所述灌溉喷头31通过第二控制模块32与后台服务器1进行数据交互。
气象站用于收集土壤墒情数据和天气数据，之后将数据发送到服务器，服务器管理人员可以根据收集到的土壤墒情和天气数据，通过第二控制模块控制喷灌机构向地表和土壤喷灌的水量，从而保证土壤外部和内部都充分湿润。
进一步的，所述机身主体21为圆柱形的结构，所述机身主体外侧面上设置有若干呈放射状且倾斜向上的固定翼211；所述第一控制模块24包括第一处理器241、第一数据储存单元242和第一通信单元243，所述第一控制模块24设置在机身主体21内部，所述第一处理器241通过第一通信单元243与服务器1数据通信；所述天气探测装置22可拆卸设置在固定翼211上并与第一处理器241数据连接；所述土壤探测装置23设置在机身主体21的圆柱形结构的下端开口处，所述土壤探测装置23与第一处理器241数据连接。
圆柱形的机身主体，可以以放射状的形式将各种探测设备设置在其上方，由于放射状的形式可以在360°的范围内进行全方位的探测，因此设置在机身主体外侧面上的若干呈放射状且倾斜向上的固定翼，可以保证天气探测装置保持设置在机身主体的上方，便于探测空气里的相关数据信息，而将第一控制模块中设置在机身主体内，可以避免风吹雨淋，机身主体的第一通信单元可以将第一处理器收集到的信息进行对外发送，第一处理器接收的数据通过第一数据储存模块进行储存，而土壤探测装置设置在机身主体的下端，可以便于将该气象站直接插入到地下内进行土壤的探测，实现了天气和土壤的双数据探测。
所述固定翼211上设置有装配孔2111，所述装配孔2111用于装配天气探测装置，所述天气探测装置为风速仪/风向仪/雨量计/湿度计/温度计的其中一种或多种。
所述土壤探测装置23为墒情仪。
所述固定装置25包括支撑翼251和支撑脚252，所述支撑翼251设置在固定翼211下端，所述支撑翼251呈放射状且倾斜向下，所述支撑翼251与固定翼211数量一致且一一对应；所述支撑脚252至少包括两个，所述支撑脚252在机身主体21上中心对称分布且倾斜向下，所述支撑翼251的水平高度高于支撑脚252；所述支撑翼251的两侧边沿上设置有导水板253，所述导水板253与支撑翼251围形成一个横截面为U型结构的导水槽254；所述支撑翼251末端设置有稳固脚2511，所述稳固脚2511为向外延伸的丫字型结构；所述机身主体21上还设有摄像头支架212，所述摄像头支架在机身主体上呈放射状设置，所述摄像头支架212设置在固定翼211和支撑翼251中间处且一一对应，所述摄像头支架212侧壁上放置有摄像头；所述摄像头支架包括基座2121、弹簧2122和避震片2123，所述基座2121固定设置在机身主体21上，所述基座2121上设有槽孔21211，所述避震片2123可活动连接于基座2121上，所述弹簧2122设置在槽孔21211内并与避震片2123作接触连接；所述机身主体21上还设有提圈213，所述提圈213装套在固定翼211的外端边沿上，并依次与固定翼211一一固定连接。
固定翼211上设有的装配孔2111可以方便各种设备的安装固定，而天气探测装置22为风速仪/风向仪/雨量计/湿度计/温度计的其中一种或多种，风速仪可以探测风速，风向仪可以探测风向，雨量计可以统计降水量，湿度计可以探测空气湿度，温度计可以探测实时温度，每个固定翼上仅能安装一个仪器，而固定翼之间保持一定距离不会互相干扰，可以更加方便地进行数据的采集。
固定装置25设有的支撑脚252是为了方便将该气象站放置在土壤的上表面上，起到一个支撑的作用，但是如果出现大雨等水浸灾害时，土壤变得泥泞，导致土壤的支撑力不足以支撑支撑脚，此时支撑翼的作用可以呈现出来，由于支撑翼为放射状且倾斜向下的形态，而且支撑翼251与固定翼25的数量一致且一一对应，使得整个气象站的重量可以完整地分摊到支撑翼251上，而支撑翼251与泥泞的土壤接触，可以通过分散压力的形式使得该气象站漂浮在泥泞的土壤上，避免该气象站过度沉入土壤中，保持该气象站的持续工作能力。
支撑翼251的两侧边沿上设有导水板253；通过导水板253与支撑翼251围成导水槽254，可以在下雨的过程中，将淋到气象站上方的雨水用过导水槽254导到支撑翼251的下方上，避免过度的积水导致雨水侵入机身主体内，导致电路板失去工作能力，同时可以将雨水导出，可以减少雨水积压在气象站上而导致气象站的重量增加。
丫字型结构的支撑翼251末端稳固脚，可以最大化地将气象站的重量分布到稳固脚上，使得稳固脚与泥泞的土壤接触面积增大，减小气象站对土壤的压强，避免该气象站过度沉入土壤中，保持该气象站的持续工作能力。
在机身主体上设有的摄像头支架212和设置在其上的摄像头，可以用于拍摄该气象站周围的环境信息，预测周边环境可能导致的灾害可能的发生，而该摄像头支架212放置在固定翼211和支撑翼251中间处且一一对应，可以将固定翼作为雨棚来为摄像头支架挡雨，避免雨水的拍击淋到了摄像头，导致摄像头损坏而无法工作。
在机身主体21上设有的提圈213，一方面可以稳固固定翼211与固定翼之间的结构强度，为设置在固定翼上方的天气探测装置提供足够的支撑力，另一方面可以方便工作人员通过提圈213将该气象站进行回收，只要抓紧提圈即可将整个气象站提起并进行运输，方便操作。
所述灌溉喷头31包括一灌溉管311、一调节机构和一渗流管313；所述灌溉管311和渗流管313内部设有流量传感器314；所述第二控制模块32包括第二处理器321、第二数据储存单元322、第二通信单元323和控制电机324；所述控制电机324与调节机构312齿轮连接；所述第二处理器321与第二数据储存单元322、流量传感器316数据连接；所述第二处理器321通过第二通信单元323与服务器1通信连接，第二处理器321与控制电机324连接。
所述调节机构312包括壳体3121；所述壳体3121上下贯通形成通管3122；所述灌溉管311与通管3122侧壁连通；所述渗流管313与通管3122下端连通；所述通管3122设有一控制机构；所述控制机构包括一调节块3123和调节开关3124；调节块3123可在通管内上下移动且所述调节块3123下端与渗流管313管口配合；所述调节开关3124包括一可转动横杆3125和固定在横杆上的调节件3126；所述横杆3126远离调节件的一端穿过壳体侧壁且该端设有一调节轮3127；所述调节件3126侧壁至少设有一个第一弧面3128；所述调节块3123中部设有一调节孔3129；所述调节件3126设置在调节孔3129内且调节孔3129下端设有一第二弧面31291；所述第二弧面半径R2>第一弧面半径R1；所述调节轮3127与控制电机324配合。
所述调节块3123内部填充有泡沫塑料材料；所述调节件3126下端和上端均呈锥形316。
进一步的，所述调节孔3129上端设有第三弧面314；所述第三弧面半径R3>第一弧面半径R1。
所述调节块3124两侧设有第四弧面315且第四弧面半径与通管半径相同。
所述调节件下端呈锥形317；所述渗流管管口设有进水孔；所述进水孔半径小于锥形底面的最大半径。
所述调节件上端端呈锥形317；所述通管管口设有进水孔；所述进水孔半径小于锥形底面的最大半径。
使用时，渗流管313埋在土壤内部，而灌溉管1露出土壤，用于对土壤外部农植物进行喷灌；渗流管和灌溉管长度可以根据实际需要设置。
通管3122用于接入外部水源，当外部水源注入时，水会通过灌溉管1进行喷洒；此时如果不需要进行土壤内部的湿润，则转动横杆2321，将第一弧面23221调节到与第二弧面相接触的位置，当第一弧面23221转到最下端的位置时，调节块231下端抵紧渗流管管口，使水流无法进入渗流管。
当第一弧面转到最高位置时，调节件上端的锥形会抵触住通管进水口，从而使水源无法注入，从而关闭喷灌。
当第一弧面处于中间位置时，则农作物表面和土壤内部同时有水份注入。
在渗流管和灌溉管设有流量计，可以探测到浇灌的水量的多少，当达到设定值时，则停止送水。
当需要向土壤注入水份时，转动横杆，使第一弧面渐渐远离第二弧面，则水流会越来越多渗入土壤。
只有第二弧面半径R2>第一弧面半径R1的时候，第一弧面在向下转动时，才能挤压第二弧面，使调节块向下移动。
在本实施例中，调节块内部填充有塑料泡沫材料，在正常情况下可以浮于水面。
调节块231下端为锥形2313，当第一弧面22121转动到最下方时，锥形2313刚好塞紧渗水管3管口，从而起到关闭水流的作用。
为了提高封闭效果，在渗水管管口可以设置防水胶圈，采用防水胶圈防水为本领域常用方式，故附图未有标出。
所述渗流管下端设有若干渗流孔31。所述灌溉管外端设有若干喷灌孔11。设置渗流孔31和喷灌孔11，从而加大喷洒和渗流的面积。
所述横杆2321远离调节件的一端设有控制齿轮23211。
调节轮与控制电机通过齿轮啮合，第二处理器通过控制电机的转动角度，控制调节轮的转动角度，从而控制喷洒、土壤渗水的开关。
所述调节块231两侧设有第三弧面2312且第三弧面半径与通管半径相同。
使调节块不会因为浮力而发生偏移，可以保持在通管内上下垂直偏移。
在实际使用时，为了防止漏水，在渗流管、灌溉管与调节机构的连接处，可以采用胶圈等防水结构，采用防水胶圈防水为本领域常用方式，故附图未有标出。
渗流管、灌溉管和壳体也可以采用一体成型的方式设置。
本系统在实际使用时，可以设置在灌区多个区域，设置多个喷灌机构，分别负责区域的喷洒和土壤渗水的工作，气象监测站也可以对应设置多个，气象监测站负责把监测到的气象数据传送到服务器；服务器通过分析管理，可以作出是否对灌区进行喷洒的决策，之后通过第二控制模块，启动控制电机，使喷灌机构工作，喷灌机构在工作的同时，流量传感器会监测灌溉的水量，并通过第二控制模块将数据传送给服务器，当水量达到设定值，则服务器可以控制喷灌机构停止工作。

Claims (10)

1.一种灌区智能灌溉系统，其特征在于，包括服务器，与服务器通信连接的气象监测站；与服务器通信连接的喷灌机构；所述气象监测站包括机身主体、天气探测装置、土壤探测装置、第一控制模块和固定装置；所述天气探测装置、土壤探测装置设置在机身主体上；所述天气探测装置、土壤探测装置通过第一控制模块与服务器数据交互；所述固定装置设置在机身主体的下端；所述喷灌机构包括灌溉喷头和第二控制模块；所述灌溉喷头通过第二控制模块与后台服务器进行数据交互。
2.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述气象监测站包括机身主体、第一控制模块、天气探测装置、土壤探测装置和固定装置；所述机身主体为圆柱形的结构，所述机身主体外侧面上设置有若干呈放射状且倾斜向上的固定翼；所述第一控制模块包括第一处理器、第一数据储存单元和第一通信单元，所述电路板设置在机身主体内部，所述第一处理器通过第一通信单元与服务器数据通信；所述天气探测装置可拆卸设置在固定翼上并与第一处理器数据连接；所述土壤探测装置设置在机身主体的圆柱形结构的下端开口处，所述土壤探测装置与第一处理器数据连接。
3.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述固定翼上设置有装配孔，所述装配孔用于装配天气探测装置，所述天气探测装置为风速仪/风向仪/雨量计/湿度计/温度计的其中一种或多种。
4.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述土壤探测装置为墒情仪。
5.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述固定装置包括支撑翼和支撑脚，所述支撑翼设置在固定翼下端，所述支撑翼呈放射状且倾斜向下，所述支撑翼与固定翼数量一致且一一对应；所述支撑脚至少包括两个，所述支撑脚在机身主体上中心对称分布且倾斜向下，所述支撑翼的水平高度高于支撑脚；所述支撑翼的两侧边沿上设置有导水板，所述导水板与支撑翼围形成一个横截面为U型结构的导水槽；所述支撑翼末端设置有稳固脚，所述稳固脚为向外延伸的丫字型结构；所述机身主体上还设有摄像头支架，所述摄像头支架在机身主体上呈放射状设置，所述摄像头支架设置在固定翼和支撑翼中间处且一一对应，所述摄像头支架侧壁上放置有摄像头；所述摄像头支架包括基座、弹簧和避震片，所述基座固定设置在机身主体上，所述基座上设有槽孔，所述避震片可活动连接于基座上，所述弹簧设置在槽孔内并与避震片作接触连接；所述机身主体上还设有提圈，所述提圈装套在固定翼的外端边沿上，并依次与固定翼一一固定连接。
6.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述灌溉喷头包括一灌溉管、一调节机构和一渗流管；所述灌溉管和渗流管内部设有流量传感器；所述第二控制模块包括第二处理器、第二数据储存单元、第二通信单元和控制电机；所述控制电机与调节机构电连接；所述处理器与数据储存单元、流量传感器数据连接；所述处理器通过第二通信单元与服务器通信连接。
7.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述调节机构包括壳体；所述壳体上下贯通形成通管；所述灌溉管与通管侧壁连通；所述渗流管与通管下端连通；所述通管设有一控制机构；所述控制机构包括一调节块和调节开关；调节块可在通管内上下移动且所述调节块下端与渗流管管口配合；所述调节开关包括一可转动横杆和固定在横杆上的调节轮；所述横杆远离调节件的一端穿过壳体侧壁；所述调节件侧壁至少设有一个第一弧面；所述调节块中部设有一调节孔；所述调节件设置在调节孔内且调节孔下端设有一第二弧面；所述第二弧面半径R2>第一弧面半径R1；所述调节轮与控制电机配合。
8.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述调节块内部填充有泡沫塑料材料；所述调节块内部填充有泡沫塑料材料；所述调节件下端和上端均呈锥形。
9.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述调节孔上端设有第三弧面；所述第三弧面半径R3>第一弧面半径R1。
10.根据权利要求1所述灌溉系统，其特征在于，所述调节块两侧设有第四弧面且第四弧面半径与通管半径相同。
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