CN110754193A - 一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，包括灌溉管路系统、营养液补充系统和控制系统，所述灌溉管路系统包括主管路和至少一组支管路，所述营养液补充系统包括营养液箱和电机，所述营养液箱通过支撑架安装于储水箱的侧部，所述营养液箱的下部通过营养液管与储水箱连通，所述电机通过电机座安装于储水箱的上部，所述营养液管的中部安装有营养液电磁阀，所述控制系统包括电脑主机、导电率传感器、土壤湿度传感器和流量传感器，所述导电率传感器、土壤湿度传感器和流量传感器分别与电脑主机信号相连。本发明简单便捷的实现自动精确的浇灌，便于操作和使用，且能根据实际需求补充营养液，减少人力操作。

Description

一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及家庭园艺灌溉技术领域，具体涉及一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，同时，本发明还涉及一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统的控制方法。

背景技术

随着现代化城乡的发展，高楼林立，道路纵横，地面空间逐渐减少，利用城镇居民房前屋后以及屋顶、室内、窗台、阳台、围墙等零星空间或区域，配合城市建设，美化庭院，加速绿化，净化城市空气，越来越受到城镇人们的重视，家庭园艺不仅能够美化家庭个环境，更能因环境的美化而增加住房的舒适度，因而家庭园艺得到较快速度的发展。

在家庭园艺的打理过程中，家庭园艺相关的工具和设备也得到广泛的应用，家庭园艺用到的手动工具主要有修剪剪刀、铁锹、方锄、松土器和园艺刀等，设备主要有水泵和滴灌管路等，灌溉作为家庭园艺打理中重要的一环，随着家庭园艺的发展而得到越来越快速的发展，现有的家庭园艺灌溉是将灌溉管道铺设在灌溉区域，将水和营养液浇到根系部位的土壤区域，供给植物生长。

现有的滴灌系统在使用过程中，一般还是人工开启相应滴灌管路的阀门，利用水泵的运行将水和营养液的混合物浇在灌溉区域，采用上述的浇水方式，需要人员一直在种植部位进行观测，不利于达到较为准确的浇灌，另一方面，现有的浇灌装置难以根据需求补充营养液，不利于植物的生长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，简单便捷的实现自动精确的浇灌，便于操作和使用，且能根据实际需求补充营养液，减少人力操作，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，包括灌溉管路系统、营养液补充系统和控制系统；

所述灌溉管路系统包括主管路和至少一组支管路，每组所述支管路均连接于主管路的侧部，所述主管路的进液端连接水泵，所述水泵的进液端通过进液管连接有储水箱，所述进液管的中部安装有主电磁阀，每组所述支管路的中部均安装有分路电磁阀，每组所述支管路的侧部均安装有滴灌管，每组所述滴灌管的端部均螺纹连接有滴灌头，每组所述滴灌管的中部均安装有滴灌电磁阀；

所述营养液补充系统包括营养液箱和电机，所述营养液箱通过支撑架安装于储水箱的侧部，所述营养液箱的下部通过营养液管与储水箱连通，所述电机通过电机座安装于储水箱的上部，所述电机的输出端通过联轴器安装有驱动轴，所述驱动轴的侧部安装有搅拌叶片，所述搅拌叶片处于储水箱的内部，所述营养液管的中部安装有营养液电磁阀；

所述控制系统包括电脑主机、安装于储水箱内部的导电率传感器、插入浇灌区域土壤的土壤湿度传感器和安装在每组支管路的流量传感器，所述导电率传感器、土壤湿度传感器和流量传感器分别与电脑主机信号相连，所述电脑主机分别与主电磁阀、分路电磁阀、滴灌电磁阀和营养液电磁阀信号相连，所述电脑主机分别通过水泵开关和电机开关分别与水泵和电机电性相连，所述电脑主机还通过GMS控制器与手机信号相连。

优选的，每组所述支管路的侧部均安装有溢流阀，每组所述支管路与主管路和滴灌管连接的部位均设置有密封圈。

优选的，所述储水箱的上部连接有补水管，所述营养液箱的上部连接有营养液补充管，所述储水箱和营养液箱的侧部均安装有液位传感器，两组所述液位传感器分别与电脑主机信号相连。

优选的，所述驱动轴为塑料驱动轴，所述搅拌叶片为塑料搅拌叶片，每组所述搅拌叶片的端侧与储水箱的内壁呈间隙配合。

优选的，所述电脑主机还信号连接有显示屏和信息输入设备，所述信息输入设备为键盘和鼠标。

优选的，所述水泵开关和电机开关均为继电器，所述水泵开关和电机开关均与外部电源电性相连。

本发明还提供一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统的控制方法，具体包括以下步骤：

S1：数值的设定：通过鼠标和键盘的配合或者通过手机与电脑主机通讯设置下述数据，输入灌溉的起始时间、灌溉的时长和灌溉的次数，在电脑主机内输入营养液浓度的最低值和最高值，输入灌溉运行土壤湿度的最低值和最高值，生成多种预设的自动化灌溉模式；

S2：营养液的检测：持续运行导电率传感器，导电率传感器检测储水箱内水和营养液混合物的导电率信息，并将导电率信息传输给电脑主机，通过电脑主机分析导电率进而确定当前营养液的浓度；

S3：营养液的补充：营养液的浓度低于设定最低值时，电脑主机控制打开营养液电磁阀和电机，使得营养液箱内的营养液流入储水箱的内部，电机的运行带动驱动轴和搅拌叶片转动，对水和营养液进行混合，并实时监测营养液的浓度，营养液的浓度达到设定最高值时，关闭营养液电磁阀和电机，获得符合浓度的营养液；

S4：土壤湿度的检测：从上述生成的多种预设的自动化灌溉模式中选择一种模式，持续运行土壤湿度传感器，通过土壤湿度传感器检测土壤的湿度信息，并将湿度信息传输给电脑主机，获得当前的土壤湿度信息，并根据输入的灌溉的起始时间、灌溉时长和灌溉次数，经电脑自主分析确定每次的灌溉量；

S5：水的补充和停止主要按照下述两种模式进行：

S51：按照步骤S4中设定的灌溉起始时间、灌溉时长和灌溉次数进行灌溉，电脑主机控制打开依次打开总电磁阀、相应浇灌区域对应的分电磁阀、滴灌电磁阀和水泵，通过水泵的运行将储水箱内部的水依次通过进水管、总管路、支管路、滴灌管和滴管头滴到浇灌区域的土壤上，浇灌设定的时长，并按照设定的灌溉次数起闭上述的设备；

S52：相应浇灌区域的土壤湿度低于设定最低值时，则通过电脑主机控制打开依次打开总电磁阀、相应浇灌区域对应的分电磁阀、滴灌电磁阀和水泵，通过水泵的运行将储水箱内部的水依次通过进水管、总管路、支管路、滴灌管和滴管头滴到浇灌区域的土壤上，进行自主的补水；

S53：随着滴灌的进行，相应浇灌土壤的湿度增加，当相应的浇灌区域的土壤湿度达到设定的最高值时，则关闭相应的分电磁阀，当所有浇灌区域的土壤湿度达到设定值时，则先关闭水泵，然后再关闭总电磁阀、分电磁阀和滴灌电磁阀，实现浇灌过程；

S6：补水量的检测：在补水的过程中，打开流量传感器，利用流量传感器检测每组支管路水的补充量，进而判断出相应浇灌区域补水量的数据，同时，各支管路水的补充量之和即可得出总的补水量，便于后续的补水：

1、通过导电率传感器检测储水箱内水和营养液混合物的导电率信息，确定当前营养液的浓度，营养液的浓度低于设定最低值时，电脑主机控制打开营养液电磁阀和电机，使得营养液箱内的营养液流入储水箱的内部，电机的运行带动驱动轴和搅拌叶片转动，对水和营养液进行混合，并实时监测营养液的浓度，营养液的浓度达到设定最高值时，关闭营养液电磁阀和电机，获得符合浓度的营养液；

2、通过预设多种模式，便于用户选择相应的预设模式依次开启相应的设备，避免多次人工设置工作条件，便于傻瓜式操作，有助于简便的实现操作；

3、通过流量传感器检测每组支管路水的补充量，进而判断出相应浇灌区域补水量的数据，同时，各支管路水的补充量之和即可得出总的补水量，便于后续的补水；

4、通过手机与电脑主机信号相连，便于远程设定浇灌参数，且便于进行接收浇灌的信息，方便检测和控制；

5、通过土壤湿度传感器检测土壤的湿度信息，并将湿度信息传输给电脑主机，获得当前的土壤湿度信息，在土壤湿度低于预设的最低值时，进行自主补水，在土壤湿度高于预设的最高值时，则自主选择补水，有效的实现各浇灌区域精确的补水，防止补水量过多或过少，便于使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路模块示意图。

图中：1、灌溉管路系统；101、主管路；102、支管路；103、水泵；104、进液管；105、储水箱；106、主电磁阀；107、分路电磁阀；108、滴灌管；109、滴灌头；110、滴灌电磁阀；2、营养液补充系统；201、营养液箱；202、电机；203、支撑架；204、营养液管；205、驱动轴；206、搅拌叶片；207、营养液电磁阀；3、控制系统；301、电脑主机；302、导电率传感器；303、土壤湿度传感器；304、流量传感器；305、水泵开关；306、电机开关；307、GMS控制器；308、手机；4、溢流阀；5、密封圈；6、补水管；7、营养液补充管；8、液位传感器；9、显示屏；10、信息输入设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明提供了如图1-2所示的一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，包括灌溉管路系统1、营养液补充系统2和控制系统3；

灌溉管路系统1包括主管路101和至少一组支管路102，每组支管路102均连接于主管路101的侧部，主管路101的进液端连接水泵103，水泵103的进液端通过进液管104连接有储水箱105，进液管104的中部安装有主电磁阀106，每组支管路102的中部均安装有分路电磁阀107，每组支管路102的侧部均安装有滴灌管108，每组滴灌管108的端部均螺纹连接有滴灌头109，每组滴灌管108的中部均安装有滴灌电磁阀110，为了防止压力过大，每组支管路102的侧部均安装有溢流阀4，为了进行密封，每组支管路102与主管路101和滴灌管108连接的部位均设置有密封圈5；

营养液补充系统2包括营养液箱201和电机202，营养液箱201通过支撑架203安装于储水箱105的侧部，营养液箱201的下部通过营养液管204与储水箱105连通，电机202通过电机座安装于储水箱105的上部，电机202的输出端通过联轴器安装有驱动轴205，为了避免影响导电率传感器302的运行，驱动轴205为塑料驱动轴，搅拌叶片206为塑料搅拌叶片，每组搅拌叶片206的端侧与储水箱105的内壁呈间隙配合，驱动轴205的侧部安装有搅拌叶片206，搅拌叶片206处于储水箱105的内部，营养液管204的中部安装有营养液电磁阀207，储水箱105的上部连接有补水管6，营养液箱201的上部连接有营养液补充管7，储水箱105和营养液箱201的侧部均安装有液位传感器8，两组液位传感器8分别与电脑主机301信号相连；

控制系统3包括电脑主机301、安装于储水箱105内部的导电率传感器302、插入浇灌区域土壤的土壤湿度传感器303和安装在每组支管路102的流量传感器304，导电率传感器302、土壤湿度传感器303和流量传感器304分别与电脑主机301信号相连，电脑主机301分别与主电磁阀106、分路电磁阀107、滴灌电磁阀110和营养液电磁阀207信号相连，电脑主机301分别通过水泵开关305和电机开关306分别与水泵103和电机202电性相连，电脑主机301还信号连接有显示屏9和信息输入设备10，信息输入设备10为键盘和鼠标，水泵开关305和电机开关306均为继电器，水泵开关305和电机开关306均与外部电源电性相连，电脑主机301还通过GMS控制器307与手机308信号相连。

本发明还提供一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统的控制方法，具体包括以下步骤：

S1：数值的设定：通过鼠标和键盘的配合或者通过手机与电脑主机通讯设置下述数据，输入灌溉的起始时间、灌溉的时长和灌溉的次数，在电脑主机内输入营养液浓度的最低值和最高值，输入灌溉运行土壤湿度的最低值和最高值，生成多种预设的自动化灌溉模式；

S2：营养液的检测：持续运行导电率传感器，导电率传感器检测储水箱内水和营养液混合物的导电率信息，并将导电率信息传输给电脑主机，通过电脑主机分析导电率进而确定当前营养液的浓度；

S3：营养液的补充：营养液的浓度低于设定最低值时，电脑主机控制打开营养液电磁阀和电机，使得营养液箱内的营养液流入储水箱的内部，电机的运行带动驱动轴和搅拌叶片转动，对水和营养液进行混合，并实时监测营养液的浓度，营养液的浓度达到设定最高值时，关闭营养液电磁阀和电机，获得符合浓度的营养液；

S4：土壤湿度的检测：从上述生成的多种预设的自动化灌溉模式中选择一种模式，持续运行土壤湿度传感器，通过土壤湿度传感器检测土壤的湿度信息，并将湿度信息传输给电脑主机，获得当前的土壤湿度信息，并根据输入的灌溉的起始时间、灌溉时长和灌溉次数，经电脑自主分析确定每次的灌溉量；

S5：水的补充和停止主要按照下述两种模式进行：

S51：按照步骤S4中设定的灌溉起始时间、灌溉时长和灌溉次数进行灌溉，电脑主机控制打开依次打开总电磁阀、相应浇灌区域对应的分电磁阀、滴灌电磁阀和水泵，通过水泵的运行将储水箱内部的水依次通过进水管、总管路、支管路、滴灌管和滴管头滴到浇灌区域的土壤上，浇灌设定的时长，并按照设定的灌溉次数起闭上述的设备；

S52：相应浇灌区域的土壤湿度低于设定最低值时，则通过电脑主机控制打开依次打开总电磁阀、相应浇灌区域对应的分电磁阀、滴灌电磁阀和水泵，通过水泵的运行将储水箱内部的水依次通过进水管、总管路、支管路、滴灌管和滴管头滴到浇灌区域的土壤上，进行自主的补水；

S53：随着滴灌的进行，相应浇灌土壤的湿度增加，当相应的浇灌区域的土壤湿度达到设定的最高值时，则关闭相应的分电磁阀，当所有浇灌区域的土壤湿度达到设定值时，则先关闭水泵，然后再关闭总电磁阀、分电磁阀和滴灌电磁阀，实现浇灌过程；

S6：补水量的检测：在补水的过程中，打开流量传感器，利用流量传感器检测每组支管路水的补充量，进而判断出相应浇灌区域补水量的数据，同时，各支管路水的补充量之和即可得出总的补水量，便于后续的补水。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，其特征在于：包括灌溉管路系统（1）、营养液补充系统（2）和控制系统（3）；

所述灌溉管路系统（1）包括主管路（101）和至少一组支管路（102），每组所述支管路（102）均连接于主管路（101）的侧部，所述主管路（101）的进液端连接水泵（103），所述水泵（103）的进液端通过进液管（104）连接有储水箱（105），所述进液管（104）的中部安装有主电磁阀（106），每组所述支管路（102）的中部均安装有分路电磁阀（107），每组所述支管路（102）的侧部均安装有滴灌管（108），每组所述滴灌管（108）的端部均螺纹连接有滴灌头（109），每组所述滴灌管（108）的中部均安装有滴灌电磁阀（110）；

所述营养液补充系统（2）包括营养液箱（201）和电机（202），所述营养液箱（201）通过支撑架（203）安装于储水箱（105）的侧部，所述营养液箱（201）的下部通过营养液管（204）与储水箱（105）连通，所述电机（202）通过电机座安装于储水箱（105）的上部，所述电机（202）的输出端通过联轴器安装有驱动轴（205），所述驱动轴（205）的侧部安装有搅拌叶片（206），所述搅拌叶片（206）处于储水箱（105）的内部，所述营养液管（204）的中部安装有营养液电磁阀（207）；

所述控制系统（3）包括电脑主机（301）、安装于储水箱（105）内部的导电率传感器（302）、插入浇灌区域土壤的土壤湿度传感器（303）和安装在每组支管路（102）的流量传感器（304），所述导电率传感器（302）、土壤湿度传感器（303）和流量传感器（304）分别与电脑主机（301）信号相连，所述电脑主机（301）分别与主电磁阀（106）、分路电磁阀（107）、滴灌电磁阀（110）和营养液电磁阀（207）信号相连，所述电脑主机（301）分别通过水泵开关（305）和电机开关（306）分别与水泵（103）和电机（202）电性相连，所述电脑主机（301）还通过GMS控制器（307）与手机（308）信号相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，其特征在于：每组所述支管路（102）的侧部均安装有溢流阀（4），每组所述支管路（102）与主管路（101）和滴灌管（108）连接的部位均设置有密封圈（5）。

3.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，其特征在于：所述储水箱（105）的上部连接有补水管（6），所述营养液箱（201）的上部连接有营养液补充管（7），所述储水箱（105）和营养液箱（201）的侧部均安装有液位传感器（8），两组所述液位传感器（8）分别与电脑主机（301）信号相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，其特征在于：所述驱动轴（205）为塑料驱动轴，所述搅拌叶片（206）为塑料搅拌叶片，每组所述搅拌叶片（206）的端侧与储水箱（105）的内壁呈间隙配合。

5.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，其特征在于：所述电脑主机（301）还信号连接有显示屏（9）和信息输入设备（10），所述信息输入设备（10）为键盘和鼠标。

6.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统，其特征在于：所述水泵开关（305）和电机开关（306）均为继电器，所述水泵开关（305）和电机开关（306）均与外部电源电性相连。

7.一种权利要求1所述的基于互联网的智能家庭园艺灌溉系统的控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1：数值的设定：通过鼠标和键盘的配合或者通过手机与电脑主机通讯设置下述数据，输入灌溉的起始时间、灌溉的时长和灌溉的次数，在电脑主机内输入营养液浓度的最低值和最高值，输入灌溉运行土壤湿度的最低值和最高值，生成多种预设的自动化灌溉模式；

S2：营养液的检测：持续运行导电率传感器，导电率传感器检测储水箱内水和营养液混合物的导电率信息，并将导电率信息传输给电脑主机，通过电脑主机分析导电率进而确定当前营养液的浓度；

S3：营养液的补充：营养液的浓度低于设定最低值时，电脑主机控制打开营养液电磁阀和电机，使得营养液箱内的营养液流入储水箱的内部，电机的运行带动驱动轴和搅拌叶片转动，对水和营养液进行混合，并实时监测营养液的浓度，营养液的浓度达到设定最高值时，关闭营养液电磁阀和电机，获得符合浓度的营养液；

S4：土壤湿度的检测：从上述生成的多种预设的自动化灌溉模式中选择一种模式，持续运行土壤湿度传感器，通过土壤湿度传感器检测土壤的湿度信息，并将湿度信息传输给电脑主机，获得当前的土壤湿度信息，并根据输入的灌溉的起始时间、灌溉时长和灌溉次数，经电脑自主分析确定每次的灌溉量；

S5：水的补充和停止主要按照下述两种模式进行：

S51：按照步骤S4中设定的灌溉起始时间、灌溉时长和灌溉次数进行灌溉，电脑主机控制打开依次打开总电磁阀、相应浇灌区域对应的分电磁阀、滴灌电磁阀和水泵，通过水泵的运行将储水箱内部的水依次通过进水管、总管路、支管路、滴灌管和滴管头滴到浇灌区域的土壤上，浇灌设定的时长，并按照设定的灌溉次数起闭上述的设备；

S52：相应浇灌区域的土壤湿度低于设定最低值时，则通过电脑主机控制打开依次打开总电磁阀、相应浇灌区域对应的分电磁阀、滴灌电磁阀和水泵，通过水泵的运行将储水箱内部的水依次通过进水管、总管路、支管路、滴灌管和滴管头滴到浇灌区域的土壤上，进行自主的补水；

S53：随着滴灌的进行，相应浇灌土壤的湿度增加，当相应的浇灌区域的土壤湿度达到设定的最高值时，则关闭相应的分电磁阀，当所有浇灌区域的土壤湿度达到设定值时，则先关闭水泵，然后再关闭总电磁阀、分电磁阀和滴灌电磁阀，实现浇灌过程；

S6：补水量的检测：在补水的过程中，打开流量传感器，利用流量传感器检测每组支管路水的补充量，进而判断出相应浇灌区域补水量的数据，同时，各支管路水的补充量之和即可得出总的补水量，便于后续的补水。

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