CN111480558A - 一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统 - Google Patents
一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，包括安装框架，安装框架内安装有连接管，连接管的前端与主流管相连，连接管的后端均匀连接有分流管,主流管与分流管靠近连接管的位置处均设置有流量控制机构，安装框架的上端设置有驱动机构。本发明可以解决现有农田灌溉过程中存在的以下难题，a，作业人员凭经验控制灌溉的流量，因而导致农田内灌溉的水量过多或者过少都会影响农田内植物的生长，影响农田灌溉的效果，b,现有的农田灌溉设备对多个不同情况的农田进行灌溉时，需要人工控制调控灌溉量以及灌溉时间，操作复杂智能化程度差，无法适用多样化农田种植要求的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及农田灌溉技术领域，具体的说是一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统。
背景技术
农田灌溉是为农作物补充所需水分的技术措施。为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分。在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分要求。因此，必须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足，对于多样化的种植农场，不同种类的产品对于水份的需求不同，因此需要控制相应的灌溉量，随着科学技术的进步物联网技术的运用更加的广泛，将物联网技术应用到农田灌溉中也是屡见不鲜。
然而现有农田灌溉过程中存在的以下难题，a，作业人员凭经验控制灌溉的流量，因而导致农田内灌溉的水量过多或者过少都会影响农田内植物的生长，影响农田灌溉的效果，b,现有的农田灌溉设备对多个不同情况的农田进行灌溉时，需要人工控制调控灌溉量以及灌溉时间，操作复杂智能化程度差，无法适用多样化农田种植要求。
对于目前农田灌溉过程中存在的技术问题，相关技术领域的人员做出了调研后做出了适应的改进，如专利号2018105200106为的中国发明专利一种农田灌溉装置，提高了农田灌溉的便捷性，然而对于上述中提到的水农田灌溉过程中存在的难题并没有提及。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，可以解决上述中提到的难题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，包括安装框架，安装框架内安装有连接管，连接管的前端与主流管相连，连接管的后端均匀连接有分流管，连接管内设置有流量计，主流管与分流管靠近连接管的位置处均设置有流量控制机构，安装框架的上端设置有驱动机构，驱动机构与流量控制机构相互配合运动,安装框架上设置有微处理单元、微处理单元通过通讯模块与主控单元相连，主控单元上连接有显示器；所述安装框架上设置有温度传感器模块、时钟模块、与电源，温度传感器模块、时钟模块、流量计与电源均通过电连接的方式与微处理单元相连；
所述流量控制机构包括设置在主流管内壁上的控流框，控流框上均匀开设有流通孔，主流管上开设有控制槽，控流框上开设有与控制槽，控制槽内通过轴承安装有控制齿轮，控流框的内壁上通过滑动配合方式设置有控制盘，控制盘的外壁上设置有联动齿轮，联动齿轮与控制齿轮啮合，控流框的中部内壁之间设置有连接轴，连接轴的中部设置有螺纹，控制盘上均匀设置有配合孔，控制盘的中部开设有连接孔，连接轴通过轴承穿过连接孔，连接轴的中部设置有螺纹，控制盘的内部设置有控制支链；
所述驱动机构包括通过电机座安装在安装框架上的双轴电机，双轴电机的连接有驱动套管，双轴电机的右端连接在套管组上，套管组通过多个并排通过轴承连接在安装框架上的驱动套管组成，且套管组上的驱动套管之间连接有皮带，且驱动套管上倾斜开设有锁紧槽，锁紧槽内通过锁紧弹簧设置有锁紧插杆，安装框架上端左右两侧对称安装有横板，位于安装框架左侧的横板中部设置有左驱动件，位于安装框架右侧的横板上均匀设置有右驱动件，，左驱动件与右驱动件结构相同，横板上安装有驱动气缸，位于安装框架左端的驱动气缸上安装有驱动块，位于安装框架右端的驱动气缸上安装有驱动支链。
作为本发明的优选技术方案，所述控制支链包括开设在控制盘的中部的通孔，通孔两侧的内径小于其中部的内径，且通孔的两侧通过轴承与连接轴相连，控制盘的内部沿其周向均匀设置有移动腔体、挤压腔体、联动腔体，挤压腔体与联动腔体之间开设有气孔，联动腔体上开设有滑动孔，滑动孔与配合孔连通，滑动孔内活动设置有活塞杆，活塞杆的一端位于联动腔体内部，活塞杆的另一端上安装有用于闭合配合孔的堵塞块,移动腔体与通孔的中部以及挤压腔体均为联通联通，移动腔体上通过滑动配合方式安装有移动块，移动块通过螺纹与连接轴啮合，移动块上安装有挤压杆，挤压杆上安装有挤压橡胶块，挤压橡胶块位于挤压腔体内。
作为本发明的优选技术方案，所述左驱动件包括通过轴承设置在横板上的转动杆，转动杆位于横板外侧的外壁上设置有驱动齿轮，转动杆位于横板内侧的外壁上倾斜设置有锁紧插孔。
作为本发明的优选技术方案，所述驱动支链包括安装在驱动气缸上的锁紧框架，锁紧框架的内部从前往往后等间距的设置有作业件，锁紧框架的外壁上安装有电动滑块，电动滑块上安装有调节支架，调节支架的外壁上安装有调节电机，调节电机的输出轴上安装有调节齿轮。
作为本发明的优选技术方案，所述作业件包括通过轴承安装在锁紧框架内壁之间的锁紧螺纹杆，锁紧螺纹杆的外壁上设置有配合调节齿轮工作的作业齿轮，锁紧螺纹杆上设置有锁紧驱动块，锁紧驱动块的上端滑动设置在锁紧框架的外壁上，锁紧框架的下端设置有升降孔，升降孔内滑动设置有升降架，升降架与锁紧框架的内壁之间设置有弹簧，升降架的上端低靠在锁紧驱动块上，升降架的下端侧壁上通过缓冲弹簧安装有缓冲块。
作为本发明的优选技术方案，所述锁紧驱动块与升降架接触的端面为从左往右向上倾斜的台阶结构。
作为本发明的优选技术方案，所述主控单元包括中央控制模块、电机驱动模块，电动滑块驱动模块与气缸驱动模块，其中电机驱动模块、电动滑块驱动模块与气缸驱动模块均电连接在中央控制模块上，电机驱动模块通过电连接的方式分别连接有调节电机与双轴电机，电动滑块驱动模块通过电连接的方式与电动滑块相连，气缸驱动模块通过电连接的方式与驱动气缸相连。
1.本发明可以解决现有农田灌溉过程中存在的以下难题，a，作业人员凭经验控制灌溉的流量，因而导致农田内灌溉的水量过多或者过少都会影响农田内植物的生长，影响农田灌溉的效果，b,现有的农田灌溉设备对多个不同情况的农田进行灌溉时，需要人工控制调控灌溉量以及灌溉时间，操作复杂智能化程度差，无法适用多样化农田种植要求。
2.本发明温度传感器模块用于监测温度，将信息传递到微处理单元，微处理单元将信息传递给主控单元，主控单元根据实际情况控制驱动机构工作从而调节流量控制机构用于控制实际灌溉情况，通过流量计检测具体灌溉的水流量，时钟模块能够记录灌溉的时间，通过多个不同类型模块之间的相互配合精确的控制灌溉的水流量，进而达到智能化控制农田灌溉的目的。
3.水流通过流通孔以及配合孔进行流通，当需要灌溉结束或者需要减小灌溉的水流量时，通过带动控制齿轮转动从而控制控制盘旋转，控制盘在转动作业中带动控制支链调节配合孔的开口大小或者闭合配合孔进而完成对水流量的控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是本发明图2的A向局部放大图；
图4是本发明图2的B向局部放大图；
图5是本发明图2的C向局部放大图；
图6是本发明图5的D向局部放大图；
图7是本发明的电气示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1到图7所示，一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，包括安装框架1，安装框架1内安装有连接管，连接管的前端与主流管2相连，连接管的后端均匀连接有分流管3，连接管内设置有流量计，主流管2与分流管3靠近连接管的位置处均设置有流量控制机构4，安装框架1的上端设置有驱动机构5，驱动机构5与流量控制机构4相互配合运动,安装框架1上设置有微处理单元、微处理单元通过通讯模块与主控单元相连，主控单元上连接有显示器；所述安装框架上设置有温度传感器模块、时钟模块与电源，温度传感器模块、时钟模块、流量计与电源均通过电连接的方式与微处理单元相连；电源在这里用于提供电力，从而支撑微处理单元的工作。
进行工作时，主流管2与水泵的出水口相连，水泵的进水口与水源相连，分流管3连接水管，水管的出水口放置到指定的灌溉农田内，温度传感器模块用于监测温度，将信息传递到微处理单元，微处理单元将信息传递给主控单元，主控单元根据实际情况控制驱动机构5工作从而调节流量控制机构4用于控制实际灌溉情况，通过流量计检测具体灌溉的水流量，时钟模块能够记录灌溉的时间，通过多个不同类型模块之间的相互配合精确的控制灌溉的水流量，进而达到智能化控制农田灌溉的目的。
所述流量控制机构4包括设置在主流管2内壁上的控流框41，控流框41上均匀开设有流通孔，主流管2上开设有控制槽，控流框41上开设有与控制槽，控制槽内通过轴承安装有控制齿轮42，控流框41的内壁上通过滑动配合方式设置有控制盘43，控制盘43的外壁上设置有联动齿轮44，联动齿轮44与控制齿轮42啮合，控流框41的中部内壁之间设置有连接轴45，连接轴45的中部设置有螺纹，控制盘43上均匀设置有配合孔，控制盘43的中部开设有连接孔，连接轴45通过轴承穿过连接孔，连接轴45的中部设置有螺纹，控制盘43的内部设置有控制支链46；
对农田进行灌溉时，水流经主流管2流入到连接管内，主流管2内设计的流量控制机构4在作业中对整个灌溉作业起到全面控制的作用，连接管内设计的流量计用于对灌溉流量进行统计，水流经过分流管3与水管灌注到指定的农田内，分流管3内设计的流量控制机构4在作业中起到了控制单个分流管3开合的作用，能够在整个灌溉作业中分别控制针对不同情况的农田进行区别的灌溉，针对实际情况进行灌溉作业。
水流通过流通孔以及配合孔进行流通，当需要灌溉结束或者需要减小灌溉的水流量时，通过带动控制齿轮42转动从而控制控制盘43旋转，控制盘43在转动作业中带动控制支链46调节配合孔的开口大小或者闭合配合孔进而完成对水流量的控制。
所述控制支链46包括开设在控制盘43的中部的通孔，通孔两侧的内径小于其中部的内径，且通孔的两侧通过轴承与连接轴45相连，控制盘43的内部沿其周向均匀设置有移动腔体、挤压腔体、联动腔体，挤压腔体与联动腔体之间开设有气孔，联动腔体上开设有滑动孔，滑动孔与配合孔连通，滑动孔内活动设置有活塞杆461，活塞杆461的一端位于联动腔体内部，活塞杆461的另一端上安装有用于闭合配合孔的堵塞块462,移动腔体与通孔的中部以及挤压腔体均为联通联通，移动腔体上通过滑动配合方式安装有移动块463，移动块463通过螺纹与连接轴45啮合，移动块463上安装有挤压杆464，挤压杆464上安装有挤压橡胶块465，挤压橡胶块465位于挤压腔体内。
控制盘43在转动作业中控制移动块463沿着连接轴45进行旋转，移动块463在转动作业中通过螺纹传动的方式在移动腔体的内部进行移动调节，移动块463在作业中通过带动挤压杆464上的挤压橡胶块465对挤压腔体内的空气进行挤压，受到挤压后的空气通过气孔流入到联动腔体内，联动腔体内的空气压力变大之后控制活塞杆461进行调节，活塞杆461在调节作业中控制堵塞块462对配合孔进行闭合堵塞，从而通过控制堵塞块462的运动达到控制配合孔来改变水流情况的目的。
所述驱动机构5包括通过电机座安装在安装框架1上的双轴电机51，双轴电机51的连接有驱动套管52，双轴电机51的右端连接在套管组上，套管组通过多个并排通过轴承连接在安装框架1上的驱动套管52组成，且套管组上的驱动套管52之间连接有皮带，且驱动套管52上倾斜开设有锁紧槽，锁紧槽内通过锁紧弹簧设置有锁紧插杆53，安装框架1上端左右两侧对称安装有横板54，位于安装框架1左侧的横板54中部设置有左驱动件55，位于安装框架1右侧的横板54上均匀设置有右驱动件56，，左驱动件55与右驱动件56结构相同，横板54上安装有驱动气缸57，位于安装框架1左端的驱动气缸57上安装有驱动块，位于安装框架1右端的驱动气缸57上安装有驱动支链59。
需要控制主流管2开合时，左端的驱动气缸57带动驱动块对锁紧插杆53进行挤压，受到挤压后的锁紧插杆53插入到锁紧插孔的内部，需要针对单一的分流管3进行控制时，驱动支链59自动化调节到合适的位置状态，右端的驱动气缸57控制驱动支链59进行作业从而达到控制单一分离管3作业的目的，启动双轴电机51控制驱动套管52进行旋转。
所述左驱动件55包括通过轴承设置在横板54上的转动杆551，转动杆551位于横板54外侧的外壁上设置有驱动齿轮552，转动杆551位于横板54内侧的外壁上倾斜设置有锁紧插孔。转动杆551在转动作业中控制驱动齿轮552进行旋转，驱动齿轮552在转动作业同步带动联动齿轮44进行旋转作业，锁紧插孔用于配合锁紧插杆53，当锁紧插杆53插入到锁紧插孔内部时驱动套管52转动从而带动转动杆551旋转。
所述驱动支链59包括安装在驱动气缸57上的锁紧框架591，锁紧框架591的内部从前往往后等间距的设置有作业件592，锁紧框架591的外壁上安装有电动滑块593，电动滑块593上安装有调节支架594，调节支架594的外壁上安装有调节电机595，调节电机595的输出轴上安装有调节齿轮596。
所述作业件592包括通过轴承安装在锁紧框架591内壁之间的锁紧螺纹杆5921，锁紧螺纹杆5921的外壁上设置有配合调节齿轮596工作的作业齿轮，锁紧螺纹杆5921上设置有锁紧驱动块5924，锁紧驱动块5924的上端滑动设置在锁紧框架591的外壁上，锁紧框架591的下端设置有升降孔，升降孔内滑动设置有升降架5922，升降架5922与锁紧框架591的内壁之间设置有弹簧，升降架5922的上端低靠在锁紧驱动块5924上，升降架5922的下端侧壁上通过缓冲弹簧安装有缓冲块5923。
所述锁紧驱动块5924与升降架5922接触的端面为从左往右向上倾斜的台阶结构。
需要针对单个的分流管3进行控制时，首先通过电动滑块593带动调节电机595上的调节齿轮596运动到指定的位置处使调节齿轮596与作业齿轮啮合，调节电机595工作控制调节齿轮596旋转，从而带动锁紧螺纹杆5921进行旋转，锁紧螺纹杆5921在转动作业中控制锁紧驱动块5924进行移动，锁紧驱动块5924在移动作业中控制升降架5922调节到合适的位置处，使缓冲块5923在运动中能够对锁紧插杆53进行挤压，从而将对应的锁紧插杆53插入到锁紧插孔的内部，进而实现对单个分流管3进行控制的目的。
所述主控单元包括中央控制模块、电机驱动模块，电动滑块驱动模块与气缸驱动模块，其中电机驱动模块、电动滑块驱动模块与气缸驱动模块均电连接在中央控制模块上，电机驱动模块通过电连接的方式分别连接有调节电机595与双轴电机51，电动滑块驱动模块通过电连接的方式与电动滑块593相连，气缸驱动模块通过电连接的方式与驱动气缸57相连。
中央控制模块可以选择PLC或者单片机，从而提高农田灌溉的智能化程度，电机驱动模块用于控制电机的启停，在这里用于控制调节电机595与双轴电机51的启停，电动滑块驱动模块用于控制电动滑块593的启停，而气缸驱动模块用于控制驱动气缸57的启停，通过中央控制模块智能化控制各个模块的工作。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，包括安装框架(1)，其特征在于：安装框架(1)内安装有连接管，连接管的前端与主流管(2)相连，连接管的后端均匀连接有分流管(3)，连接管内设置有流量计，主流管(2)与分流管(3)靠近连接管的位置处均设置有流量控制机构(4)，安装框架(1)的上端设置有驱动机构(5)，驱动机构(5)与流量控制机构(4)相互配合运动,安装框架(1)上设置有微处理单元、微处理单元通过通讯模块与主控单元相连，主控单元上连接有显示器；所述安装框架上设置有温度传感器模块、时钟模块与电源，温度传感器模块、时钟模块、流量计与电源均通过电连接的方式与微处理单元相连；
所述流量控制机构(4)包括设置在主流管(2)内壁上的控流框(41)，控流框(41)上均匀开设有流通孔，主流管(2)上开设有控制槽，控流框(41)上开设有与控制槽，控制槽内通过轴承安装有控制齿轮(42)，控流框(41)的内壁上通过滑动配合方式设置有控制盘(43)，控制盘(43)的外壁上设置有联动齿轮(44)，联动齿轮(44)与控制齿轮(42)啮合，控流框(41)的中部内壁之间设置有连接轴(45)，连接轴(45)的中部设置有螺纹，控制盘(43)上均匀设置有配合孔，控制盘(43)的中部开设有连接孔，连接轴(45)通过轴承穿过连接孔，连接轴(45)的中部设置有螺纹，控制盘(43)的内部设置有控制支链(46)；
所述驱动机构(5)包括通过电机座安装在安装框架(1)上的双轴电机(51)，双轴电机(51)的连接有驱动套管(52)，双轴电机(51)的右端连接在套管组上，套管组通过多个并排通过轴承连接在安装框架(1)上的驱动套管(52)组成，且套管组上的驱动套管(52)之间连接有皮带，且驱动套管(52)上倾斜开设有锁紧槽，锁紧槽内通过锁紧弹簧设置有锁紧插杆(53)，安装框架(1)上端左右两侧对称安装有横板(54)，位于安装框架(1)左侧的横板(54)中部设置有左驱动件(55)，位于安装框架(1)右侧的横板(54)上均匀设置有右驱动件(56)，，左驱动件(55)与右驱动件(56)结构相同，横板(54)上安装有驱动气缸(57)，位于安装框架(1)左端的驱动气缸(57)上安装有驱动块，位于安装框架(1)右端的驱动气缸(57)上安装有驱动支链(59)。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，其特征在于：所述控制支链(46)包括开设在控制盘(43)的中部的通孔，通孔两侧的内径小于其中部的内径，且通孔的两侧通过轴承与连接轴(45)相连，控制盘(43)的内部沿其周向均匀设置有移动腔体、挤压腔体、联动腔体，挤压腔体与联动腔体之间开设有气孔，联动腔体上开设有滑动孔，滑动孔与配合孔连通，滑动孔内活动设置有活塞杆(461)，活塞杆(461)的一端位于联动腔体内部，活塞杆(461)的另一端上安装有用于闭合配合孔的堵塞块(462),移动腔体与通孔的中部以及挤压腔体均为联通联通，移动腔体上通过滑动配合方式安装有移动块(463)，移动块(463)通过螺纹与连接轴(45)啮合，移动块(463)上安装有挤压杆(464)，挤压杆(464)上安装有挤压橡胶块(465)，挤压橡胶块(465)位于挤压腔体内。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，其特征在于：所述左驱动件(55)包括通过轴承设置在横板(54)上的转动杆(551)，转动杆(551)位于横板(54)外侧的外壁上设置有驱动齿轮(552)，转动杆(551)位于横板(54)内侧的外壁上倾斜设置有锁紧插孔。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，其特征在于：所述驱动支链(59)包括安装在驱动气缸(57)上的锁紧框架(591)，锁紧框架(591)的内部从前往往后等间距的设置有作业件(592)，锁紧框架(591)的外壁上安装有电动滑块(593)，电动滑块(593)上安装有调节支架(594)，调节支架(594)的外壁上安装有调节电机(595)，调节电机(595)的输出轴上安装有调节齿轮(596)。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，其特征在于：所述作业件(592)包括通过轴承安装在锁紧框架(591)内壁之间的锁紧螺纹杆(5921)，锁紧螺纹杆(5921)的外壁上设置有配合调节齿轮(596)工作的作业齿轮，锁紧螺纹杆(5921)上设置有锁紧驱动块(5924)，锁紧驱动块(5924)的上端滑动设置在锁紧框架(591)的外壁上，锁紧框架(591)的下端设置有升降孔，升降孔内滑动设置有升降架(5922)，升降架(5922)与锁紧框架(591)的内壁之间设置有弹簧，升降架(5922)的上端低靠在锁紧驱动块(5924)上，升降架(5922)的下端侧壁上通过缓冲弹簧安装有缓冲块(5923)。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，其特征在于：所述锁紧驱动块(5924)与升降架(5922)接触的端面为从左往右向上倾斜的台阶结构。
7.根据权利要求4所述的一种基于物联网的农田灌溉实时调节监控系统，其特征在于：所述主控单元包括中央控制模块、电机驱动模块，电动滑块驱动模块与气缸驱动模块，其中电机驱动模块、电动滑块驱动模块与气缸驱动模块均电连接在中央控制模块上，电机驱动模块通过电连接的方式分别连接有调节电机(595)与双轴电机(51)，电动滑块驱动模块通过电连接的方式与电动滑块(593)相连，气缸驱动模块通过电连接的方式与驱动气缸(57)相连。
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- 2020-04-26 CN CN202010340232.7A patent/CN111480558B/zh active Active
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