CN110800588A - 一种火龙果种植用滴灌系统及滴灌方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火龙果种植用滴灌系统，包括云服务平台模块，所述云服务平台模块包括运算控制模块、通信模块和输入模块，所述输入模块用于输入滴灌水源的水温参数以及滴灌水量参数，气象监测模块、土壤湿度检测模块、水温监测模块，所述水温监测模块包括水温传感器和温度调节模块；滴灌模块，所述滴灌模块包括PLC FX3U‑32MT/ES‑A泵流量控制器和安装在滴灌管道多个分支上流量泵。本发明代替了现有的滴灌方式只是将灌溉水源通过滴管滴入火龙果的根部，提高滴灌的智能化程度，而且能根据不同根系的火龙果土壤缺水程度进行高精确滴灌，并且能对滴灌水源的水温进行控制，确保滴灌水源的水温保持在最佳滴灌温度。

Description

一种火龙果种植用滴灌系统及滴灌方法

技术领域

本发明涉及火龙果种植用滴灌技术领域，具体为一种火龙果种植用滴灌系统，同时本发明还涉及一种火龙果种植用滴灌方法。

背景技术

目前，火龙果园灌水方式主要采用地面沟灌、滴灌和渗灌进行灌溉，地面沟灌适用于园地平缓的火龙果园。在火龙果园行间或行上开深25-30厘米，宽40-50厘米的灌溉沟，或利用火龙果栽植行，进行沟灌。该灌溉方式的优点是灌水量足，灌一次水能维持较长时间。缺点是土壤易板结。此法适于水源充足的地区，滴灌和渗灌是较先进的节水灌溉技术，在我国处于逐渐推广阶段。它具有节约用水，节省劳力，能使土壤保持最适含水量，避免土壤板结等特点，适用于各种地形和土壤。

现有的滴灌技术，只是将灌溉水源通过滴管滴入火龙果的根部，智能化程度低，无法根据实际情况对不同根系的火龙果进行高精确滴灌，而且现有的滴灌技术无法对滴灌水源的水温进行调节，因此，我们提出一种火龙果种植用滴灌系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火龙果种植用滴灌系统及方法，代替了现有的滴灌方式只是将灌溉水源通过滴管滴入火龙果的根部，提高滴灌的智能化程度，而且能根据不同根系的火龙果土壤缺水程度进行高精确滴灌，并且能对滴灌水源的水温进行控制，确保滴灌水源的水温保持在最佳滴灌温度，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：

一种火龙果种植用滴灌系统，包括：

云服务平台模块，所述云服务平台模块包括运算控制模块、通信模块和输入模块，所述输入模块用于输入滴灌水源的水温参数以及滴灌水量参数；

气象监测模块，上述气象监测模块包括气象传感器和信号收发模块，所述气象传感器用于实时监测气温、风向风速、相对湿度以及降水量信息；所述信号收发模块通信连接于云服务平台模块；

土壤湿度检测模块，所述土壤湿度检测模块包括湿度传感器：用于检测土壤湿度，湿度传感器的电容值反应湿度；谐振荡器：用于检测湿度传感器的电容值，并输出频率随所述电容值变化的电信号；模数转换器：用于采集放大后的电信号并将其转换为数字电信号；所述土壤湿度检测模块通信连接于云服务平台模块；

水温监测模块，所述水温监测模块包括水温传感器和温度调节模块，且所述水温监测模块与云服务平台模块通信连接，所述水温监测模块用于实时监测滴灌水源的温度，所述温度调节模块用于对滴灌水源的温度范围进行控制；

滴灌模块，所述滴灌模块包括PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器和安装在滴灌管道多个分支上流量泵，所述流量泵通过连接线电性连接于PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器，所述PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器与云服务平台模块通信连接。

优选的，所述气象监测模块、土壤湿度检测模块、水温监测模块和滴灌模块分别信号连接于通信模块，所述通信模块包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式的4G通信设备、GSM的2G通信设备和WiFi通信设备。

优选的，所述输入模块包括键盘、鼠标、电子书写板，所述信息输出接口支持如下接口之一或组合：通用串行接口、计算机串口、计算机并口、PCMCIA接口、PS/2接口、无线通讯接口、红外通讯接口。

优选的，所述湿度传感器设置为SHT21S湿度传感器，其测量湿度通过拉高或拉低SHT21S湿度传感器的SCL来切换，当SCL=1时，数据线SDA输出的是温度信号，当SCL=0时，数据线SDA输出的是湿度信号，SHT21S湿度传感器测量数据每秒刷新2次，另外SHT21S湿度传感器还提供SDM接口或Ic数字接口，且可将SDM端信号转换为模拟信号输出，数据由SDA线输出，SHT21S湿度传感器全量程标定，两线数字接口，所述湿度传感器的测量不确定度不超过±5%RH，时间常数在正温时为2s-3s，滞差为6.5%-8.5%。

优选的，所述信号收发模块用于接收和发送出的无线电信号给通信模块，信号收发模块包括WIFI天线、LTE天线、射频开关、频分器以及处理器，所述射频开关包括第一输入端口、第二输入端口以及WIFI信号输出端口，所述频分器包括第三输入端口、第一输出端口以及第二输出端口，所述WIFI天线与所述第一输入端口连接，所述LTE天线与所述第三输入端口连接，所述第一输出端口与所述第二输入端口连接，所述频分器用于将所述LTE天线接收的信号中的WIFI信号以及LTE信号分开，并将分开后的所述WIFI信号以及所述LTE信号分别通过所述第一输出端口以及所述第二输出端口输出。

优选的，所述温度调节模块包括微型制冷模块和微型加热模块，在滴灌水源的水温高于输入参数范围所述微型制冷模块对滴灌水源进行降温处理，在在滴灌水源的水温低于输入参数范围所述微型加热模块对滴灌水源进行加温处理。

优选的，所述运算控制模块采用算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符将气象、水温和湿度实际监测数据与输入参数进行对比计算，并控制滴灌模块进行滴灌，所述算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符按优先级从底到高排列为：赋值运算符＜逻辑与运算符＜关系运算符＜算术运算符。

本发明还提供一种火龙果种植用滴灌方法，包括以下步骤：

S1：参数设定，通过输入模块将土壤湿度参数、水温参数、天气参数输入云服务平台模块；

S2：土壤湿度检测，通过土壤湿度检测模块对火龙果种植区域的土壤湿度进行监测，当土壤湿度小于土壤湿度参数的输入值时，激活运算控制模块；

S3：气象监测，运算控制模块接收气象监测模块传输的信号，并计算出在设定的时间范围内种植区域是否有降水，如果没有运算控制模块接收水温监测模块对滴灌水源温度与设定参数进行对比；

S4：水源温度调节，通过温度调节模块将滴灌水源的水温调节到最佳的滴灌温度；

S5：滴灌，通过运算控制模块激活PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器，并通过PLCFX3U-32MT/ES-A泵流量控制器分别控制流量泵电源的通闭，进行高精确滴灌。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明输入模块将土壤湿度参数、水温参数、天气参数输入云服务平台模块，并能通过与云服务平台模块通信连接的气象监测模块和土壤湿度检测模块对天气以及不同根系的火龙果土壤进行监测，以及通过云服务平台模块控制水温监测模块和滴灌模块对滴灌水源的水温进行调节，并且通过PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器分别控制流量泵电源的通闭，进行高精确滴灌，提高滴灌的智能化程度，而且能根据不同根系的火龙果土壤缺水程度进行高精确滴灌，并且能对滴灌水源的水温进行控制，确保滴灌水源的水温保持在最佳滴灌温度。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的自动取样与识别方法流程示意图。

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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种火龙果种植用滴灌系统，包括：

云服务平台模块，云服务平台模块包括运算控制模块、通信模块和输入模块，输入模块用于输入滴灌水源的水温参数以及滴灌水量参数；

气象监测模块，上述气象监测模块包括气象传感器和信号收发模块，气象传感器用于实时监测气温、风向风速、相对湿度以及降水量信息；信号收发模块通信连接于云服务平台模块；

土壤湿度检测模块，土壤湿度检测模块包括湿度传感器：用于检测土壤湿度，湿度传感器的电容值反应湿度；谐振荡器：用于检测湿度传感器的电容值，并输出频率随电容值变化的电信号；模数转换器：用于采集放大后的电信号并将其转换为数字电信号；土壤湿度检测模块通信连接于云服务平台模块；

水温监测模块，水温监测模块包括水温传感器和温度调节模块，且水温监测模块与云服务平台模块通信连接，水温监测模块用于实时监测滴灌水源的温度，温度调节模块用于对滴灌水源的温度范围进行控制；

滴灌模块，滴灌模块包括PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器和安装在滴灌管道多个分支上流量泵，流量泵通过连接线电性连接于PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器，PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器与云服务平台模块通信连接。

气象监测模块、土壤湿度检测模块、水温监测模块和滴灌模块分别信号连接于通信模块，通信模块包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式的4G通信设备、GSM的2G通信设备和WiFi通信设备。

输入模块包括键盘、鼠标、电子书写板，信息输出接口支持如下接口之一或组合：通用串行接口、计算机串口、计算机并口、PCMCIA接口、PS/2接口、无线通讯接口、红外通讯接口。

湿度传感器设置为SHT21S湿度传感器，其测量湿度通过拉高或拉低SHT21S湿度传感器的SCL来切换，当SCL=1时，数据线SDA输出的是温度信号，当SCL=0时，数据线SDA输出的是湿度信号，SHT21S湿度传感器测量数据每秒刷新2次，另外SHT21S湿度传感器还提供SDM接口或Ic数字接口，且可将SDM端信号转换为模拟信号输出，数据由SDA线输出，SHT21S湿度传感器全量程标定，两线数字接口，湿度传感器的测量不确定度不超过±5%RH，时间常数在正温时为2s-3s，滞差为6.5%-8.5%。

信号收发模块用于接收和发送出的无线电信号给通信模块，信号收发模块包括WIFI天线、LTE天线、射频开关、频分器以及处理器，射频开关包括第一输入端口、第二输入端口以及WIFI信号输出端口，频分器包括第三输入端口、第一输出端口以及第二输出端口，WIFI天线与第一输入端口连接，LTE天线与第三输入端口连接，第一输出端口与第二输入端口连接，频分器用于将LTE天线接收的信号中的WIFI信号以及LTE信号分开，并将分开后的WIFI信号以及LTE信号分别通过第一输出端口以及第二输出端口输出。

温度调节模块包括微型制冷模块和微型加热模块，在滴灌水源的水温高于输入参数范围微型制冷模块对滴灌水源进行降温处理，在在滴灌水源的水温低于输入参数范围微型加热模块对滴灌水源进行加温处理。

运算控制模块采用算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符将气象、水温和湿度实际监测数据与输入参数进行对比计算，并控制滴灌模块进行滴灌，算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符按优先级从底到高排列为：赋值运算符＜逻辑与运算符＜关系运算符＜算术运算符。

本发明还提供一种火龙果种植用滴灌方法，包括以下步骤：

S1：参数设定，通过输入模块将土壤湿度参数、水温参数、天气参数输入云服务平台模块；

S2：土壤湿度检测，通过土壤湿度检测模块对火龙果种植区域的土壤湿度进行监测，当土壤湿度小于土壤湿度参数的输入值时，激活运算控制模块；

S3：气象监测，运算控制模块接收气象监测模块传输的信号，并计算出在设定的时间范围内种植区域是否有降水，如果没有运算控制模块接收水温监测模块对滴灌水源温度与设定参数进行对比；

S4：水源温度调节，通过温度调节模块将滴灌水源的水温调节到最佳的滴灌温度；

S5：滴灌，通过运算控制模块激活PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器，并通过PLCFX3U-32MT/ES-A泵流量控制器分别控制流量泵电源的通闭，进行高精确滴灌。

综上所述：本发明输入模块将土壤湿度参数、水温参数、天气参数输入云服务平台模块，并能通过与云服务平台模块通信连接的气象监测模块和土壤湿度检测模块对天气以及不同根系的火龙果土壤进行监测，以及通过云服务平台模块控制水温监测模块和滴灌模块对滴灌水源的水温进行调节，并且通过PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器分别控制流量泵电源的通闭，进行高精确滴灌，提高滴灌的智能化程度，而且能根据不同根系的火龙果土壤缺水程度进行高精确滴灌，并且能对滴灌水源的水温进行控制，确保滴灌水源的水温保持在最佳滴灌温度。

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 (8)

1.一种火龙果种植用滴灌系统，其特征在于，包括：

云服务平台模块，所述云服务平台模块包括运算控制模块、通信模块和输入模块，所述输入模块用于输入滴灌水源的水温参数以及滴灌水量参数；

气象监测模块，上述气象监测模块包括气象传感器和信号收发模块，所述气象传感器用于实时监测气温、风向风速、相对湿度以及降水量信息；所述信号收发模块通信连接于云服务平台模块；

土壤湿度检测模块，所述土壤湿度检测模块包括湿度传感器：用于检测土壤湿度，湿度传感器的电容值反应湿度；谐振荡器：用于检测湿度传感器的电容值，并输出频率随所述电容值变化的电信号；模数转换器：用于采集放大后的电信号并将其转换为数字电信号；所述土壤湿度检测模块通信连接于云服务平台模块；

水温监测模块，所述水温监测模块包括水温传感器和温度调节模块，且所述水温监测模块与云服务平台模块通信连接，所述水温监测模块用于实时监测滴灌水源的温度，所述温度调节模块用于对滴灌水源的温度范围进行控制；

滴灌模块，所述滴灌模块包括PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器和安装在滴灌管道多个分支上流量泵，所述流量泵通过连接线电性连接于PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器，所述PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器与云服务平台模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种火龙果种植用滴灌系统，其特征在于：所述气象监测模块、土壤湿度检测模块、水温监测模块和滴灌模块分别信号连接于通信模块，所述通信模块包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式的4G通信设备、GSM的2G通信设备和WiFi通信设备。

3.根据权利要求1所述的一种火龙果种植用滴灌系统，其特征在于：所述输入模块包括键盘、鼠标、电子书写板，所述信息输出接口支持如下接口之一或组合：通用串行接口、计算机串口、计算机并口、PCMCIA接口、PS/2接口、无线通讯接口、红外通讯接口。

4.根据权利要求1所述的一种火龙果种植用滴灌系统，其特征在于：所述湿度传感器设置为SHT21S湿度传感器，其测量湿度通过拉高或拉低SHT21S湿度传感器的SCL来切换，当SCL=1时，数据线SDA输出的是温度信号，当SCL=0时，数据线SDA输出的是湿度信号，SHT21S湿度传感器测量数据每秒刷新2次，另外SHT21S湿度传感器还提供SDM接口或Ic数字接口，且可将SDM端信号转换为模拟信号输出，数据由SDA线输出，SHT21S湿度传感器全量程标定，两线数字接口，所述湿度传感器的测量不确定度不超过±5%RH，时间常数在正温时为2s-3s，滞差为6.5%-8.5%。

5.根据权利要求1所述的一种火龙果种植用滴灌系统，其特征在于：所述信号收发模块用于接收和发送出的无线电信号给通信模块，信号收发模块包括WIFI天线、LTE天线、射频开关、频分器以及处理器，所述射频开关包括第一输入端口、第二输入端口以及WIFI信号输出端口，所述频分器包括第三输入端口、第一输出端口以及第二输出端口，所述WIFI天线与所述第一输入端口连接，所述LTE天线与所述第三输入端口连接，所述第一输出端口与所述第二输入端口连接，所述频分器用于将所述LTE天线接收的信号中的WIFI信号以及LTE信号分开，并将分开后的所述WIFI信号以及所述LTE信号分别通过所述第一输出端口以及所述第二输出端口输出。

6.根据权利要求1所述的一种火龙果种植用滴灌系统，其特征在于：所述温度调节模块包括微型制冷模块和微型加热模块，在滴灌水源的水温高于输入参数范围所述微型制冷模块对滴灌水源进行降温处理，在在滴灌水源的水温低于输入参数范围所述微型加热模块对滴灌水源进行加温处理。

7.根据权利要求1所述的一种火龙果种植用滴灌系统，其特征在于：所述运算控制模块采用算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符将气象、水温和湿度实际监测数据与输入参数进行对比计算，并控制滴灌模块进行滴灌，所述算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符按优先级从底到高排列为：赋值运算符＜逻辑与运算符＜关系运算符＜算术运算符。

8.一种权利要求1所述的火龙果种植用滴灌方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：参数设定，通过输入模块将土壤湿度参数、水温参数、天气参数输入云服务平台模块；

S2：土壤湿度检测，通过土壤湿度检测模块对火龙果种植区域的土壤湿度进行监测，当土壤湿度小于土壤湿度参数的输入值时，激活运算控制模块；

S3：气象监测，运算控制模块接收气象监测模块传输的信号，并计算出在设定的时间范围内种植区域是否有降水，如果没有运算控制模块接收水温监测模块对滴灌水源温度与设定参数进行对比；

S4：水源温度调节，通过温度调节模块将滴灌水源的水温调节到最佳的滴灌温度；

S5：滴灌，通过运算控制模块激活PLC FX3U-32MT/ES-A泵流量控制器，并通过PLCFX3U-32MT/ES-A泵流量控制器分别控制流量泵电源的通闭，进行高精确滴灌。

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