CN114786471A - 浇水计划控制系统 - Google Patents

Abstract

一种浇水计划控制系统(200)，包括：电源(106)；电力状态传感器(108)，产生指示电源(106)的剩余电力的信号；和控制器(204)，可通信地耦接到电源(106)和电力状态传感器(108)。控制器(204)可访问浇水计划。控制器(204)构造成接收来自电力状态传感器(108)的信号，并且基于所接收的信号修改浇水计划。

Description

浇水计划控制系统

技术领域

本公开涉及一种浇水系统。更具体地，本公开涉及一种改进的浇水计划(wateringschedule，浇水计划表)控制系统。

背景技术

用于控制水流通过多个浇水通道的灌溉控制系统在本领域中是众所周知的。关于较简单类型的灌溉控制器，用户通常设置涉及针对多个浇水通道中的每一个的特定运行时间和天数的浇水计划，并且控制器执行该同一计划。更复杂的灌溉控制器考虑其他参数，例如蒸散率、气象条件、土壤类型和植物类型，以用于确定施加到园林的水量并控制灌溉计划。这种系统通常包括控制器，其中多个传感器连接至该控制器，每个传感器能够提供关于控制参数的数据。

在美国专利第8,321,061号(下文称为’061参考文件)中提供了灌溉控制系统的示例。’061参考文件公开了用于向一个或多个植物输送水的系统和方法。系统收集与植物的浇水需求和土壤含水量有关的数据，以计算在指定时间段期间的浇水间隔。该系统还计算与每个可用能源(如风能、太阳能以及来自电网或蓄电池的电力)的操作相关联的可用性和成本。该系统仅考虑电池充电状态以计算操作成本和操作系统的可能替代方案。

在美国专利申请第2011/0,271,590号(下文称为’590参考文件)中提供了灌溉控制系统的另一示例。’590参考文件公开了一种园艺系统，其中控制模块连接在电源与泵之间以向泵提供定时信号，以用于根据水循环来输送水。该电源包括可由太阳能电池板再充电的电池。控制模块可以基于气象条件对电池进行最佳地充电和保存。

需要一种改进的灌溉控制器，该灌溉控制器还可以基于能源的动力的可用性来修改浇水循环或定时。

发明内容

鉴于以上，本发明的目的是解决或至少减少以上讨论的缺点。该目的至少部分地通过一种改进的浇水计划控制系统来实现。浇水计划控制系统包括电源和电力状态传感器，该电力状态传感器产生指示电源的剩余电力的信号。浇水计划控制系统还包括控制器，该控制器可通信地耦接到电源和电力状态传感器。控制器可访问浇水计划。浇水计划控制系统的特征在于，控制器适于接收来自电力状态传感器的信号，并且基于所接收的信号修改浇水计划。

根据本发明的实施例，浇水计划控制系统还包括气象传感器，该气象传感器适于产生指示即将到来的气象条件的气象信号。气象传感器可以向控制器提供关于即将到来的气象条件的输入，以便基于即将到来的气象条件修改浇水计划。

根据本发明的实施例，气象传感器还适于与远程服务器通信以获得气象数据预测。这样的通信将允许气象传感器更准确地预测即将到来的气象条件。更准确的气象预测将允许控制器更好地修改浇水计划，这进而将允许控制器更好地控制浇水活动。

根据本发明的实施例，控制器适于接收来自气象传感器的气象信号，并且基于所接收的气象信号修改浇水计划。这将允许浇水计划控制系统更好地管理用于向植物提供水的可用资源。

根据本发明的实施例，浇水计划控制系统包括储水器和适于产生指示储水器内的水位的水位信号的储水器液位传感器。

根据本发明的实施例，控制器适于接收来自储水器液位传感器的水位信号，并且基于所接收的水位信号修改浇水计划。这将允许浇水计划控制系统基于水的可用性优化植物的浇水。

根据本发明的实施例，浇水计划控制系统包括植物健康传感器，该植物健康传感器构造成产生指示植物健康状况的植物健康信号。健康信号可提供植物总体健康状况的指示。

根据本发明的实施例，控制器适于接收来自植物健康传感器的植物健康信号并且基于所接收的植物健康信号修改浇水计划。这将允许控制器在修改用于植物的浇水计划之前确定植物的健康状况。例如，如果植物表现出坏的健康状况的迹象，则控制器可以相应地增加或减少浇水输入以恢复植物的健康状况。

根据本发明的实施例，电源选自太阳能源、电池和风力电源中的至少一者。

根据本发明的实施例，控制器适于接收指示浇水计划的用户偏好的用户输入，并且基于所接收的用户输入修改浇水计划。该系统接受用于计划植物浇水的用户输入。用户输入可以提供手动干预，这可满足基于不可预见的情况所需的即刻行动。

根据本发明的实施例，自学习模块适于向控制器提供指示植物健康状况的反馈。基于对个体植物的健康状况的评估与捕获的针对相同植物的传感器数据进行关联来训练自学习模块。使用该方法，自学习模块可以在持续的基础上向浇水计划控制系统提供专家知识。

根据本发明的实施例，控制器适于基于所接收的来自自学习模块的反馈来修改浇水计划。

本发明的其他特征和方面将从以下描述和附图显而易见。

附图说明

将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了可以实现本公开的多种实施例的园艺环境的立体图；

图2示出了根据本发明的实施例的浇水计划控制系统的框图；

图3示出了根据本发明的另一实施例的浇水计划控制系统的框图；

图4示出了根据本发明的另一实施例的浇水计划控制系统的框图；以及

图5示出了根据本发明的另一实施例的浇水计划控制系统的框图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了结合本发明的一个或多个方面的本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。例如，本发明的一个或多个方面可用于其他实施例并且甚至用于其他类型的结构和/或方法。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。

在本文中使用的某些术语仅是为了方便，并且不应被视为对本发明的限制。例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“侧”、“纵向”、“侧向”、“横向”、“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“侧向的”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“向上”、“内”、“外”、“向内”、“向外”、“顶部”、“底部”、“较高”、“在…上方”、“在…下方”、“中央”、“中间”、“中间的”、“在…之间”、“端部”、“邻近”、“在…附近”、“靠近”“远侧”、“远”、“径向”、“周向”等仅描述了附图中示出的构造。实际上，部件可在任何方向上定向，并且因此，除非另有具体说明，否则术语应当被理解为包括这种变化。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的优选实施例和示例，并且尽管采用了具体术语，但是它们仅以一般性和描述性的意义使用，而不是为了限制在以下权利要求中阐述的本发明的范围。

图1示出了可在其中应用本发明的多个方面的园艺环境100。为了满足园艺环境100的浇水需求，实施了浇水系统102。浇水系统102负责向园艺环境100中的植物提供水。浇水系统102包括储水器104。储水器104保持并供应浇水系统102所需的水。

储水器104可以是雨水桶、水箱或具有足够容水量的其他储水容器，如本领域技术人员容易理解的。储水器104可包括到雨水收集器或任何其他水源的入口，这可限制来自直接供水系统的所需的水量并回收利用园艺环境100中的任何可用的水。其他实现方式可以具有供给储水器104的多个雨水源。在另一实现方式中，用于储水器104的水源可以是灰水；不含严重污染物(如来自厕所或尿布)的家用废水(如来自水槽或浴缸)。在另一实现方式中，水可以通过冷凝来自大气中的空气的水蒸气来获得。

本领域技术人员还将理解，浇水系统102可以连接至通向供水系统的直接连接件，诸如水龙头。在直接供水系统可用的情况下，可使用软管或其他供应管线来将储水器104连接到供水系统。这样做可以提供对手动重新填充储水器104的替代方式，或者可与更复杂的构造一起使用以实现自填充系统。

浇水系统102包括电源106，其适于向浇水系统102供应能量。应当理解，电源106可以包括传统电源，诸如蓄电池、电网或由汽油动力发动机等驱动的发电机。然而，在有用的实施例中，电源106还可以包括在本地收集能量的源，诸如太阳能收集器或者由风车或其他风能源驱动的发电机。电源106还包括与电源106相关联的电力状态传感器108。电力状态传感器108适于产生指示电源106的剩余电力的信号。

浇水系统102包括浇水计划控制系统200，以控制浇水系统102的浇水计划。参考图2，浇水计划控制系统200包括电源106。浇水计划控制系统200还包括电力状态传感器108。电力状态传感器108可通信地耦接到电源106。电力状态传感器108构造成确定电源106的剩余电力的状态。可基于电源106的类型以多种方式提供剩余电力的状态。例如，如果电源106是电池，则可以提供电池的电量状态。如果电源106是太阳能收集器，则剩余电力的状态可包括当前可用电力的状态以及即将到来的时间线中的阳光的预测。应当预期，本公开不以任何方式受到电源106的类型的限制。

浇水计划控制系统200还包括控制器204。控制器204可以以许多不同的方式实施。例如，控制器204可以实施为多种处理器件，诸如微处理器或其他处理元件、协处理器或包括集成电路(例如ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)等)的多种其他计算或处理装置中的一个或多个。在示例性实施例中，控制器204可构造成执行储存在存储器中或以其他方式可由控制器204访问的指令。

同样地，无论是由硬件还是由硬件和软件的组合构造，控制器204可表示能够根据本发明的实施例执行操作、同时被相应地构造的实体(例如，以电路(以处理电路的形式)物理地实施)。因此，例如，当控制器204实施为ASIC、FPGA等时，控制器204可以具有用于执行本文中描述的操作的具体构造的硬件。替代地，作为另一示例，当控制器204实施为软件指令的执行器时，这些指令可具体构造控制器204以执行本文中所描述的操作。

继续参考图2，控制器204可通信地耦接至电源106和电力状态传感器108。在本发明的实施例中，控制器204可访问浇水计划。在一个实现方式中，浇水计划可以储存在控制器204的存储器中。在另一实现方式中，可以由控制器204通过无线通信从中央服务器或云系统获得浇水计划。

控制器204适于从电力状态传感器108接收信号并且基于所接收的信号修改浇水计划。控制器204可以被预编程以改变浇水计划，使得确保每天至少浇一些水。优选地，应当通过改变浇水计划来保存电源106的电力并且使用所保存的电力在下一个循环中浇水来避免不浇水的情况。

在一个实施例中，浇水计划控制系统200还可以包括储水器104。浇水计划控制系统200还可以包括储水器液位传感器206。储水器液位传感器206可通信地耦接至控制器204。储水器液位传感器206构造成产生指示储水器104内的水位的水位信号。控制器204接收水位信号并基于接收的水位信号来修改浇水计划。控制器204可确定储水器104中的水的可用性，并且改变浇水计划以因此保存水，从而确保避免未浇水日。

参考图3，浇水计划控制系统200包括：电源106、电力状态传感器108、控制器204、储水器104和储水器液位传感器206。在图3所示的实施例中，浇水计划控制系统200还可包括气象传感器302。气象传感器302构造成产生指示即将到来的气象条件的气象信号。在实施例中，气象传感器302还构造成与远程服务器通信以获得气象数据预测。气象传感器可以实施为机载传感器或者可以与控制器204相结合。控制器204可以与远程服务器通信以确定气象数据预测。

在确定气象预测之后，控制器204可以具有对可用资源的更好可见性。例如，在阳光是预期的并且电源是基于太阳能类型的电源106的情况下，控制器204可以提供用于遵循浇水计划所需的足够的电力。然而，在预期阳光较少的情况下，控制器204可以保留一些电量以确保第二天浇水也是可能的。应当预期，在本公开的上下文中，阳光仅是示例性参数。气象数据可包括诸如但不限于湿度预测、降雨或降水预测、风预测等参数。控制器204可以考虑这些参数中的一些或全部并且依据应用要求修改浇水计划。

参考图4，在又一实施例中，浇水计划控制系统200包括：电源106、电力状态传感器108、控制器204、储水器104、储水器液位传感器206和气象传感器302。浇水计划控制系统200还可包括植物健康模块402。植物健康模块402构造成产生指示植物健康状况的植物健康信号。

可通过测量植物反射光的方式来确定植物的健康状况。例如，具有健康叶绿素水平的叶子的植物将反射较少的可见光并且反射较多的近红外光。吸水率的健康状况水平可以通过植物叶子对短波红外光的反射率来确定。对在可见光和红外波长中植物吸收和反射光谱的分析在提供关于植物健康状况的数据中非常有用。每种植物类型具有独特的反射率图案和范围，并且健康状況在这些图案中变化。环境空气温度与叶子温度之间的差异是植物胁迫(plant stress)的指示。与这种参数有关的数据可以通过控制器204预储存，这然后可以用于评估植物健康状况。应当预期，在此讨论的示例仅是示例性的，并且任何其他此类合适的参数也可以用于分析植物健康状况。

参考图5，浇水计划控制系统200包括电源106、电力状态传感器108、控制器204、储水器104、储水器液位传感器206、气象传感器302和植物健康模块402。在该示例性实施例中，浇水计划控制系统200还包括自学习模块502。自学习模块502可通信地耦接到控制器204。自学习模块可以分析诸如但不限于浇水模式、计划、随着时间推移在现有浇水计划上实现的改变、提供的用户输入、全年气象模式等参数。自学习模块502可向控制器204提供关于要在浇水计划中完成的改变的建议性输入。

此外，自学习模块502还可通信地耦接到电力状态传感器108、储水器液位传感器206和气象传感器302。自学习模块502可以直接地或通过控制器204耦接到电力状态传感器108、储水器液位传感器206以及气象传感器302。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的优选实施例和示例，并且尽管采用了具体术语，但是它们仅以一般性和描述性的意义使用，而不是为了限制在以下权利要求中阐述的本发明的范围。

虽然以上具体实施方式已经以具体示例的形式来表达，但本领域技术人员将理解，可使用许多其他构造。因此，应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行多种等效修改。

元件列表

100 园艺环境

102 浇水系统

104 储水器

106 电源

108 电力状态传感器

200 浇水计划控制系统

204 控制器

206 储水器液位传感器

302 气象传感器

402 植物健康模块

502 自学习模块

Claims (10)

1.一种浇水计划控制系统(100)，包括：

电源(106)；

电力状态传感器(108)，产生指示所述电源(106)的剩余电力的信号；

控制器(204)，能通信地耦接到所述电源(106)和所述电力状态传感器(108)，所述控制器(204)能访问浇水计划；

由此，所述控制器(204)构造成：

接收来自所述电力状态传感器(108)的信号；并且

基于所接收的信号修改所述浇水计划；

其特征在于：

所述浇水计划控制系统(100)还包括储水器(104)和储水器液位传感器(206)，所述储水器液位传感器构造成产生指示所述储水器(104)内的水位的水位信号，

并且由此，所述控制器(204)还构造成：

接收来自所述储水器液位传感器(206)的所述水位信号；并且

基于所接收的所述水位信号修改所述浇水计划以保存水。

2.根据权利要求1所述的浇水计划控制系统(100)，还包括：

气象传感器(302)，构造成产生指示即将到来的气象条件的气象信号。

3.根据权利要求2所述的浇水计划控制系统(100)，其中，所述气象传感器(302)还构造成与远程服务器通信以获得气象数据预测。

4.根据权利要求2和3所述的浇水计划控制系统(100)，其中，所述控制器(204)还构造成：

接收来自所述气象传感器(302)的所述气象信号；并且

基于所接收的所述气象信号修改所述浇水计划。

5.根据前述权利要求中任一项所述的浇水计划控制系统(100)，还包括：

植物健康模块(402)，构造成产生指示植物健康状况的植物健康信号。

6.根据权利要求5所述的浇水计划控制系统(100)，其中，所述控制器(204)还构造成：

接收来自所述植物健康模块(402)的所述植物健康信号；并且

基于所接收的所述植物健康信号修改所述浇水计划。

7.根据前述权利要求中任一项所述的浇水计划控制系统(100)，其中，所述电源(106)选自太阳能源、电池和风力电源中的至少一者。

8.根据前述权利要求中任一项所述的浇水计划控制系统(100)，其中，所述控制器(204)还构造成：

接收指示所述浇水计划的用户偏好的用户输入；并且

基于所接收的所述用户输入修改所述浇水计划。

9.根据前述权利要求中任一项所述的浇水计划控制系统(100)，还包括：

自学习模块(502)，构造成向所述控制器(204)提供指示植物健康状况的反馈。

10.根据权利要求9所述的浇水计划控制系统(100)，其中，所述控制器(204)还构造成：

基于所接收的来自所述自学习模块(502)的反馈修改所述浇水计划。

Images