CN111043374A - 一种自动控制智能水阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动控制智能水阀及其控制方法，智能水阀包括：传感器组，用于采集当前使用场景的水土数据；数据采集调理模块，用于对所述水土数据进行预处理，得到预处理后的水土数据；用户终端，用于对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号；执行单元，用于根据控制信号对电磁阀门进行控制；本发明通过采集水土数据进行阈值检测，从而根据土壤和水池的情况实现智能供水，能灵活解决终端智能水阀在无人的情况下实现自我判别供水，有效提高了工作效率，大大减少了劳动力。本发明可广泛应用于水阀领域中。

Description

一种自动控制智能水阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及水阀控制技术领域，尤其涉及一种自动控制智能水阀及其控制方法。

背景技术

水阀作为一种控制元件被广泛应用于各种需要对水的流量需要控制的场合，如日常生活中的各种水龙头。日常使用的水阀一般为手动操作型，需要手动打开和关闭，出水时间和出水量只能靠手动控制。在有些场合下，人们需要一种能够实现即时或定时、定量出水，以及能够自动判断是否需要出水的智能水阀。比如现在许多农村地区都有专门用来灌溉庄稼的水泵水阀，但是每次抽水都需要到庄稼里巡查，人工目测庄稼里的农作物是否缺水，土壤肥力是否满足农作物的生长需求，再手动开启水阀或者水泵，这样及其不方便，而且目测的结果完成依据农户的经验而定，准确性及其低。

目前，市场上有一种具有自动控制功能的水阀，可以手动开启，并且可以设置时间自动关闭。这种水阀在一定程序上可以控制水阀的出水量，但无法做到定时、实时供水，而且无法判断盛水的容器水量是否充足。为了方便人们能定时、定量、实时给庄稼农作物供水，且又能通过水位判断农作物的水位是否满足，通过水压判断水池或者水库的水量是否充足。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能自行判断土壤情况的自动控制智能水阀及其控制方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种自动控制智能水阀，包括：

传感器组，用于采集当前使用场景的水土数据；

数据采集调理模块，用于对所述水土数据进行预处理，得到预处理后的水土数据；

用户终端，用于对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号；

执行单元，用于根据控制信号对电磁阀门进行控制；

所述传感器组的输出端依次通过数据采集调理模块和用户终端进而与执行单元的输入端连接。

作为所述的一种自动控制智能水阀的进一步改进，所述的传感器组包括：

土壤温湿度传感器，用于采集当前使用场景中土壤的土壤温湿度；

土壤肥力传感器，用于采集当前使用场景中土壤的土壤肥力值；

水压检测传感器，用于采集当前使用场景中水池或容器的水压值；

超声波水位检测传感器，用于采集当前使用场景中地面的水位高度值。

作为所述的一种自动控制智能水阀的进一步改进，所述用户终端包括：

设置模块，用于接收预设置的水阀工作参数；其中，所述水阀工作参数包括土壤温湿度阈值、土壤肥力阈值、水压阈值和水位高度阈值；

转换模块，用于对所述水土数据进行信号转换，得到转换后的水土数据；其中，所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值；

比较模块，用于将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令。

作为所述的一种自动控制智能水阀的进一步改进，所述的比较模块包括：

土壤温湿度比较模块，用于将土壤温湿度与土壤温湿度阈值进行比较，当确认检测到土壤温湿度小于土壤温湿度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

土壤肥力值比较模块，用于将土壤肥力值与土壤肥力阈值进行比较，当确认检测到土壤肥力值小于土壤肥力阈值时，且容器的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

水位高度值比较模块，用于将水位高度值与水位高度阈值进行比较，当确认检测到水位高度值小于水位高度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号。

作为所述的一种自动控制智能水阀的进一步改进，所述用户终端还包括有：

定时模块，用于接收预设定的供水模式，其中，所述供水模式包括定时模式和即时模式。

第二方面，本发明实施例提供了一种自动控制智能水阀的控制方法，包括以下步骤：

采集当前使用场景的水土数据；

对所述水土数据进行预处理，得到预处理后的水土数据；

对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号；

根据控制信号对电磁阀门进行控制。

作为所述的控制方法的进一步改进，所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值，则所述的采集当前使用场景的水土数据，这一步骤具体包括：

采集当前使用场景中土壤的土壤温湿度；

采集当前使用场景中土壤的土壤肥力值；

采集当前使用场景中水池或容器的水压值；

采集当前使用场景中地面的水位高度值。

作为所述的控制方法的进一步改进，所述的对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号，这一步骤具体包括：

接收预设置的水阀工作参数；其中，所述水阀工作参数包括土壤温湿度阈值、土壤肥力阈值、水压阈值和水位高度阈值；

对所述水土数据进行信号转换，得到转换后的水土数据；其中，所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值；

将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令。

作为所述的控制方法的进一步改进，所述的将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令，这一步骤具体包括：

将土壤温湿度与土壤温湿度阈值进行比较，当确认检测到土壤温湿度小于土壤温湿度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

将土壤肥力值与土壤肥力阈值进行比较，当确认检测到土壤肥力值小于土壤肥力阈值时，且容器的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

将水位高度值与水位高度阈值进行比较，当确认检测到水位高度值小于水位高度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号。

作为所述的控制方法的进一步改进，所述的对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号，这一步骤具体还包括：

接收预设定的供水模式；

其中，所述供水模式包括定时模式和即时模式，当供水模式为定时模式时，则在接收到开阀门控制信号时，按照定时模式中预设置的供水时间将所述开阀门控制信号输出至电磁阀门进行供水；当供水模式为即时模式时，则在接收到开阀门控制信号时，则立刻将所述开阀门控制信号输出至电磁阀门进行供水。

本发明的有益效果是：

本发明一种自动控制智能水阀及其控制方法通过采集水土数据进行阈值检测，从而根据土壤和水池的情况实现智能供水，能灵活解决终端智能水阀在无人的情况下实现自我判别供水，有效提高了工作效率，大大减少了劳动力。

附图说明

图1是本发明一种自动控制智能水阀的原理方框图；

图2是本发明一种自动控制智能水阀的控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。而且需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

参考图1，本发明实施例提供了一种自动控制智能水阀，包括：

传感器组，用于采集当前使用场景的水土数据；

数据采集调理模块，用于对所述水土数据进行预处理，得到预处理后的水土数据；其中，所述数据采集调理模块用于接收来自传感器组的水土数据的电信号，并对电信号进行前置滤波、隔离、放大或衰减、抗混叠滤波和模数转换成为数字电信号，传入到用户终端。

用户终端，用于对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号；

执行单元，用于根据控制信号对电磁阀门进行控制；

所述传感器组的输出端依次通过数据采集调理模块和用户终端进而与执行单元的输入端连接。

本实施例中，通过wifi、3G、4G或5G等无线通信的方式将传感器组采集的水土数据经过数据采集调理模块传给用户终端，用户终端发送控制指令给执行单元执行指令，并将执行结果通过智能终端反馈回用户终端。智能水阀利用无线网络进行信息传输，利用水阀智能终端作为控制平台，配合土壤温湿度、肥力检测等子设备，水压、水位传感器，判断土壤水分够不够，检测土壤肥力，结合作物类别，决策要放哪种水肥，放多少，通过水压判断水池的水量是否充足，通过水位判断是否已经满足条件，灵活解决终端阀门在无人的情况下自动判断是否需要出水，水量是否充足，并且实现即时或定时、定量出水。

进一步作为优先的实施方式，本实施例中所述的传感器组包括：

土壤温湿度传感器，用于采集当前使用场景中土壤的土壤温湿度；

本实施例中，所述土壤温湿度传感器通过监测土壤的湿度，将其硬件控制电路埋在作物根部附近从而检测土壤的水分。

土壤肥力传感器，用于采集当前使用场景中土壤的土壤肥力值；

本实施例中，所述土壤肥力值包括土壤pH、土壤EC值、土壤速效氮、土壤速效磷、土壤速效钾、土壤有机质含量等，则土壤肥力传感器可以用上述土壤肥力值对应的传感器组合形成，也可以采用集成有上述土壤肥力值检测功能的传感器。

水压检测传感器，用于采集当前使用场景中水池或容器的水压值。

超声波水位检测传感器，用于采集当前使用场景中地面的水位高度值，所述超声波水位检测传感器通过发射超声波与接受超声波来自动感知地面液面的实时高度。

进一步作为优先的实施方式，本实施例中所述用户终端包括：

设置模块，用于接收预设置的水阀工作参数；其中，所述水阀工作参数包括土壤温湿度阈值、土壤肥力阈值、水压阈值和水位高度阈值；

转换模块，用于对所述水土数据进行信号转换，得到转换后的水土数据；其中，所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值；

比较模块，用于将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令。

进一步作为优先的实施方式，本实施例中所述的比较模块包括：

土壤温湿度比较模块，用于将土壤温湿度与土壤温湿度阈值进行比较，当确认检测到土壤温湿度小于土壤温湿度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

本步骤中，当土壤温湿度小于土壤温湿度阈值时表示缺水，否则土壤温湿度适宜，如果缺水，则再判断水池或者水库的水压是否可以正常供水，如果水压值与预设的判别为有水的水压阀值进行比较，当水压值大于预设水压阀值时表示有水，否则水量不够，亮红灯提示，所以土壤温湿度小于土壤温湿度阈值，并且水压值大于预设水压阀值，比较模块输出开阀门控制信号，最后再通过定时或即时模块开启水阀，智能放水，否则输出关阀门控制信号。

土壤肥力值比较模块，用于将土壤肥力值与土壤肥力阈值进行比较，当确认检测到土壤肥力值小于土壤肥力阈值时，且容器的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

本步骤中，当土壤肥力值小于预设土壤肥力阈值时表示缺肥，否则土壤肥力适宜，如果缺肥，则再判断容器中的肥力水的水压值是否可以正常施肥，如果水压值与预设的判别为有水的水压阀值进行比较，当水压值大于预设水压阀值时表示肥力水充足，否则肥力水量不够，亮红灯提示，所以土壤肥力值小于预设土壤肥力阈值，并且水压值大于预设水压阀值，比较模块输出开阀门控制信号，最后再通过定时或即时模块开启水阀，智能放肥力水，否则输出关阀门控制信号。

水位高度值比较模块，用于将水位高度值与水位高度阈值进行比较，当确认检测到水位高度值小于水位高度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号。

本步骤中，将地面的水位高度值与水位高度阀值进行比较，当水位高度值小于水位高度阀值时表示水未放满，否则已放满，则再判断水池或者水库的水压值是否可以正常供水，如果水压值与预设的判别为有水的水压阀值进行比较，当其大于预设水压阀值时表示有水，否则水量不够，亮红灯提示，所以水位高度值小于水位高度阀值，并且水压值大于预设水压阀值，比较模块输出开阀门控制信号，最后再通过定时或即时模块开启水阀，智能放水，否则输出关阀门控制信号。

进一步作为优先的实施方式，本实施例中所述用户终端还包括有：

定时模块，用于接收预设定的供水模式，其中，所述供水模式包括定时模式和即时模式。

参考图2，本发明实施例提供了一种自动控制智能水阀的控制方法，包括以下步骤：

S1、采集当前使用场景的水土数据。

S2、对所述水土数据进行预处理，得到预处理后的水土数据；其中，所述预处理为进行前置滤波、隔离、放大或衰减、抗混叠滤波和模数转换成为数字电信号进而传入到用户终端。

S3、对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号；

S4、根据控制信号对电磁阀门进行控制。

本实施例中，通过wifi、3G、4G或5G等无线通信的方式将传感器组采集的水土数据经过数据采集调理模块传给用户终端，用户终端发送控制指令给执行单元执行指令，并将执行结果通过智能终端反馈回用户终端。智能水阀利用无线网络进行信息传输，利用水阀智能终端作为控制平台，配合土壤温湿度、肥力检测等子设备，水压、水位传感器，判断土壤水分够不够，检测土壤肥力，结合作物类别，决策要放哪种水肥，放多少，通过水压判断水池的水量是否充足，通过水位判断是否已经满足条件，灵活解决终端阀门在无人的情况下自动判断是否需要出水，水量是否充足，并且实现即时或定时、定量出水。

进一步作为优先的实施方式，本实施例中所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值，则所述的采集当前使用场景的水土数据，这一步骤具体包括：

采集当前使用场景中土壤的土壤温湿度；

本实施例中，通过土壤温湿度传感器监测土壤的湿度，将其硬件控制电路埋在作物根部附近从而检测土壤的水分。

采集当前使用场景中土壤的土壤肥力值；

本实施例中，所述土壤肥力值包括土壤pH、土壤EC值、土壤速效氮、土壤速效磷、土壤速效钾、土壤有机质含量等，检测用的土壤肥力传感器可以用上述土壤肥力值对应的传感器组合形成，也可以采用集成有上述土壤肥力值检测功能的传感器。

采集当前使用场景中水池或容器的水压值。

采集当前使用场景中地面的水位高度值，通过发射超声波与接受超声波来自动感知地面液面的实时高度。

进一步作为优先的实施方式，本实施例中所述的对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号，这一步骤具体包括：

接收预设置的水阀工作参数；其中，所述水阀工作参数包括土壤温湿度阈值、土壤肥力阈值、水压阈值和水位高度阈值；

对所述水土数据进行信号转换，得到转换后的水土数据；其中，所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值；

将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令。

进一步作为优先的实施方式，本实施例中所述的将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令，这一步骤具体包括：

将土壤温湿度与土壤温湿度阈值进行比较，当确认检测到土壤温湿度小于土壤温湿度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

本步骤中，当土壤温湿度小于土壤温湿度阈值时表示缺水，否则土壤温湿度适宜，如果缺水，则再判断水池或者水库的水压是否可以正常供水，如果水压值与预设的判别为有水的水压阀值进行比较，当水压值大于预设水压阀值时表示有水，否则水量不够，亮红灯提示，所以土壤温湿度小于土壤温湿度阈值，并且水压值大于预设水压阀值，比较模块输出开阀门控制信号，最后再通过定时或即时模块开启水阀，智能放水，否则输出关阀门控制信号。

将土壤肥力值与土壤肥力阈值进行比较，当确认检测到土壤肥力值小于土壤肥力阈值时，且容器的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

本步骤中，当土壤肥力值小于预设土壤肥力阈值时表示缺肥，否则土壤肥力适宜，如果缺肥，则再判断容器中的肥力水的水压值是否可以正常施肥，如果水压值与预设的判别为有水的水压阀值进行比较，当水压值大于预设水压阀值时表示肥力水充足，否则肥力水量不够，亮红灯提示，所以土壤肥力值小于预设土壤肥力阈值，并且水压值大于预设水压阀值，比较模块输出开阀门控制信号，最后再通过定时或即时模块开启水阀，智能放肥力水，否则输出关阀门控制信号。

将水位高度值与水位高度阈值进行比较，当确认检测到水位高度值小于水位高度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号。

本步骤中，将地面的水位高度值与水位高度阀值进行比较，当水位高度值小于水位高度阀值时表示水未放满，否则已放满，则再判断水池或者水库的水压值是否可以正常供水，如果水压值与预设的判别为有水的水压阀值进行比较，当其大于预设水压阀值时表示有水，否则水量不够，亮红灯提示，所以水位高度值小于水位高度阀值，并且水压值大于预设水压阀值，比较模块输出开阀门控制信号，最后再通过定时或即时模块开启水阀，智能放水，否则输出关阀门控制信号。

进一步作为优先的实施方式，本实施例中所述的对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号，这一步骤具体还包括：

接收预设定的供水模式；

其中，所述供水模式包括定时模式和即时模式，当供水模式为定时模式时，则在接收到开阀门控制信号时，按照定时模式中预设置的供水时间将所述开阀门控制信号输出至电磁阀门进行供水；当供水模式为即时模式时，则在接收到开阀门控制信号时，则立刻将所述开阀门控制信号输出至电磁阀门进行供水。供水后，若比较模块输出关阀门控制信号即停止出水；

从上述内容可知，本发明通过采集水土数据进行阈值检测，从而根据土壤和水池的情况实现智能供水，能灵活解决终端智能水阀在无人的情况下实现自我判别供水，有效提高了工作效率，大大减少了劳动力。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种自动控制智能水阀，其特征在于，包括：

传感器组，用于采集当前使用场景的水土数据；

数据采集调理模块，用于对所述水土数据进行预处理，得到预处理后的水土数据；

用户终端，用于对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号；

执行单元，用于根据控制信号对电磁阀门进行控制；

所述传感器组的输出端依次通过数据采集调理模块和用户终端进而与执行单元的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制智能水阀，其特征在于：所述的传感器组包括：

土壤温湿度传感器，用于采集当前使用场景中土壤的土壤温湿度；

土壤肥力传感器，用于采集当前使用场景中土壤的土壤肥力值；

水压检测传感器，用于采集当前使用场景中水池或容器的水压值；

超声波水位检测传感器，用于采集当前使用场景中地面的水位高度值。

3.根据权利要求1所述的一种自动控制智能水阀，其特征在于：所述用户终端包括：

设置模块，用于接收预设置的水阀工作参数；其中，所述水阀工作参数包括土壤温湿度阈值、土壤肥力阈值、水压阈值和水位高度阈值；

转换模块，用于对所述水土数据进行信号转换，得到转换后的水土数据；其中，所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值；

比较模块，用于将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令。

4.根据权利要求3所述的一种自动控制智能水阀，其特征在于：所述的比较模块包括：

土壤温湿度比较模块，用于将土壤温湿度与土壤温湿度阈值进行比较，当确认检测到土壤温湿度小于土壤温湿度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

土壤肥力值比较模块，用于将土壤肥力值与土壤肥力阈值进行比较，当确认检测到土壤肥力值小于土壤肥力阈值时，且容器的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

水位高度值比较模块，用于将水位高度值与水位高度阈值进行比较，当确认检测到水位高度值小于水位高度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号。

5.根据权利要求4所述的一种自动控制智能水阀，其特征在于：所述用户终端还包括有：

定时模块，用于接收预设定的供水模式，其中，所述供水模式包括定时模式和即时模式。

6.一种自动控制智能水阀的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集当前使用场景的水土数据；

对所述水土数据进行预处理，得到预处理后的水土数据；

对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号；

根据控制信号对电磁阀门进行控制。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值，则所述的采集当前使用场景的水土数据，这一步骤具体包括：

采集当前使用场景中土壤的土壤温湿度；

采集当前使用场景中土壤的土壤肥力值；

采集当前使用场景中水池或容器的水压值；

采集当前使用场景中地面的水位高度值。

8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述的对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号，这一步骤具体包括：

接收预设置的水阀工作参数；其中，所述水阀工作参数包括土壤温湿度阈值、土壤肥力阈值、水压阈值和水位高度阈值；

对所述水土数据进行信号转换，得到转换后的水土数据；其中，所述水土数据包括土壤温湿度、土壤肥力值、水压值和水位高度值；

将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述的将水土数据与水阀工作参数进行比较处理，并输出对应的控制指令，这一步骤具体包括：

将土壤温湿度与土壤温湿度阈值进行比较，当确认检测到土壤温湿度小于土壤温湿度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

将土壤肥力值与土壤肥力阈值进行比较，当确认检测到土壤肥力值小于土壤肥力阈值时，且容器的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号；

将水位高度值与水位高度阈值进行比较，当确认检测到水位高度值小于水位高度阈值时，且水池的水压值大于水压阈值时，则输出开阀门控制信号。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述的对预处理后的水土数据进行阈值检测，并输出对应的控制信号，这一步骤具体还包括：

接收预设定的供水模式；

其中，所述供水模式包括定时模式和即时模式，当供水模式为定时模式时，则在接收到开阀门控制信号时，按照定时模式中预设置的供水时间将所述开阀门控制信号输出至电磁阀门进行供水；当供水模式为即时模式时，则在接收到开阀门控制信号时，则立刻将所述开阀门控制信号输出至电磁阀门进行供水。

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