CN203748363U - 精准灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精准灌溉装置，旨在解决当前节水灌溉控制技术无光照强度采集功能，自动化程度低的技术问题，包括数据采集控制器、灌水控制器、与灌水控制器对应连接的至少一个继电器；并在继电器的输出端对应连接有电磁阀，该电磁阀对应设置于输水管道上，在该输水管道的下水端间隔设置有至少一个喷头；在数据采集控制器、灌水控制器的对应端口处分别设置有至少一个数据通信接口；数据采集控制器、灌水控制器经由对应的数据通信接口双向数据连接，在数据采集控制器的对应端口处连接有至少一个模数转换器，并在模数转换器的输入端口处连接有数据采集机构、光照强度采集机构；本装置可以解决节水灌溉装置自动化程度低的技术问题。

Description

精准灌溉装置

技术领域

本实用新型涉及一种精准灌溉装置，尤其涉及一种农业领域的精准灌溉装置。

背景技术

当前，水资源日益紧缺已经成为全球性的问题，节约用水并实现高效用水是人类生存与发展的需求，也是全球经济社会发展的需求。我国作为全球13个贫水国家之一，水资源的不足已经对我国经济和社会的发展构成了严重威胁，甚至成为经济与社会继续向前发展的“瓶颈”，我国是一个农业大国，同时也是贫水大国，人均水资源占有量约0.23万m³，约为世界人均的1／4，在我国用水中，农业用水占总供水的7O％左右，其中又以农业灌溉为主。农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43%，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平，因此，随着现代化农业进程的加快和工业用水的不断增加，我国农业必须走节水之路以适应资源的合理利用；大力发展节约用水不仅是发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节，也是一项革命措施，更是我国的基本策略之一。

精准灌溉自动化装置采取因地制宜的原则依据不同地区、不同作物的不同需求，选择不同的灌溉设施，并利用计算机、无线数据通讯、采集控制器、传感器等先进技术对农田灌溉进行监控管理，保证适时适量地满足作物生长所需要的水分从而达到节水灌溉及节水灌溉自动化的目的。近年来，喷灌、微灌、渗灌等一些灌溉技术在我国得到较为广泛应用，并取得了良好的经济效益和社会效益，已显示出强大的生命力。目前节水灌溉所涉及的方式主要包括灌溉控制技术、输水方式和灌溉方式，而目前绝大多数节水灌溉装置的灌溉控制技术严重滞后。控制方式仍多以手工关停水源为主，全凭操作者的经验，科学性差、节水不彻底，同时导致了节水灌溉装置的自动化程度低，大区域推广时管理困难、劳动强度较大，严重阻碍了节水灌溉的进一步推广。同时，现代化灌溉装置的研究应用在农、林及园艺为数不多，目前仍基本停留在人工操作上，即使有些地方设计并实施了灌溉工程自动控制装置，但只是小面积的局部控制，真正具有扩展功能大规模灌溉工程的监控装置在我国也不多见。因此，为了适应农业现代化需求，生产出简单方便、自动化较高、易于推广应用的灌溉系统是我国节水灌溉领域的重要任务之一。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种精准灌溉装置，旨在解决当前节水灌溉控制技术滞后且无光照强度采集功能，控制方式原始，自动化程度低，大区域推广难度大的技术问题。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案为：

设计一种精准灌溉装置，包括数据采集控制器、灌水控制器、电源模块、与所述灌水控制器对应连接的至少一个继电器；并在所述继电器的输出端对应连接有电磁阀，该电磁阀对应设置于输水管道上，在该输水管道的下水端间隔设置有一定数量的喷头；在所述数据采集控制器、灌水控制器的对应端口处分别设置有至少一个数据通信接口；所述数据采集控制器、灌水控制器经由对应的数据通信接口双向数据连接，在所述数据采集控制器的对应端口处还连接有至少一个模数转换器，并在所述模数转换器的输入端口处连接有数据采集机构、光照强度采集机构；所述光照强度采集机构包括依次对应连接组成回流电路的负载电阻R、光敏二极管、三极管；所述光敏二极管的阳极还与电源模块对应连接；所述三极管的集电极与模数转换器连接，其发射极接地。

所述电源模块包括依次对应连接的变压器、稳压器、稳流器；所述稳流器对应连接于所述数据采集控制器、灌水控制器。

所述数据采集机构包括土壤湿度探头、空气湿度检测仪、流量监测仪；所述空气湿度检测仪设置于离地面高度0.5～1.5M处；所述流量监测仪对应设置于输水管道上；所述的土壤湿度传感器对应设置于土壤深度10～40cm处。

还包括用于输入相应设置信息或/和控制命令的至少一个按键，所述按键对应连接于所述灌水控制器或/和数据采集控制器。

还包括与所述灌水控制器或/和数据采集控制器对应连接的触摸屏。

所述数据通信接口包括网络通信接口、打印接口、电源接口。

所述灌水控制器、数据采集控制器均为单片机。

本实用新型的有益效果在于：

1.本装置以收集土壤湿度、温度等信息为基础，采取模块化数据处理及各硬件模块化相互连接传递信息的结构，数据信息的判断分析及传递速度较以往的灌溉系统传递有明显提高，且结合按键输入、触摸屏输入及输出、打印输出相关信息、并可在远端上位机实施操作本装置等功能，可以解决目前节水灌溉装置的自动化程度低，大区域推广时管理困难、劳动强度较大导致严重阻碍节水灌溉技术进一步推广的技术问题。

2.本装置所采用的光照强度采集机构，可以根据太阳光线或灯管照射线的强度判断植物所受到的光照强度，同时判断植物水分蒸发的速度及光合作用的效果，并及时控制灌水系统给植物补充所需的水分。

3.本装置采用按键、触摸屏的结合可以根据实际情况对本装置的各种参数进行设定及显示，更加进一步的方便操作者对本装置的操作以及满足不同地区不同环境的需求，在实际应用组成中的本装置，单个装置仅用300元，即可控制4个灌区（约4亩地）的使用，低廉的价格，可靠的性能被广大农民及农业科研人员所接受。

4.本装置可以根据用户的实际情况，选用最合理的软硬件资源配置，实现较高的性能比，对目前农业实现标准化、现代化、自动化具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型主要结构示意图；

图2为本实用新型中光照强度采集机构电路设计示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

实施例1：一种精准灌溉装置，参见图1，图2，包括数据采集控制器（AT89C2051）、灌水控制器(MCS-51系列单片机)、由变压器、稳压器、稳流器依次对应连接组成的电源模块、该稳流器对应连接于数据采集控制器（AT89C2051）与灌水控制器(MCS-51系列单片机)，以及与所述灌水控制器对应连接的一个继电器、在该继电器的输出端对应连接有电磁阀，该电磁阀对应设置于输水管道上用于控制输水管道放水与关闭，在该输水管道的下水端间隔设置有至少一个喷头，该输水管道的上水端口与水源连接；在数据采集控制器（AT89C2051）、灌水控制器(MCS-51系列单片机)的对应端口处分别设置有由网络通信接口、打印接口、电源接口组成的数据通信接口；所述数据采集控制器（AT89C2051）、灌水控制器(MCS-51系列单片机)经由对应的网络通信接口双向数据连接，在数据采集控制器的对应端口处连接有一个模数转换器，并在该模数转换器的输入端口处连接有由土壤湿度探头、空气湿度检测仪、流量监测仪组成的数据采集机构、以及光照强度采集机构；该光照强度采集机构包括负债电阻R、光敏二极管D、三极管Q；负载电阻R的两端分别与三极管的集电极、光敏二极管D的阳极连接，光敏二极管D的阴极与三极管的基极连接；光敏二极管的阳极与电阻连接后还与电源模块对应连接；三极管的集电极与电阻连接后与模数转换器连接，三极管的发射极接地。

作为本实用新型的进一步改进，本装置还包括由用于输入相应设置信息和控制命令的三个按键组成的键盘，分别用于输入“模式”、“选择”、“切换”信息；所述的三个按键对应连接于所述灌水控制器。在此基础上，本装置还包括与灌水控制器对应连接的触摸屏。

本实用新型通过相应的设置按键可设置需要灌水的时间、灌水时间长短等信息，当土壤湿度探头、空气湿度检测仪、光照强度采集机构将检测、采集到的数据信息经模数转换器输入至灌水控制器和数据采集控制器中时，灌水控制器和数据采集控制器根据所设定的预先信息判断是否需要打开相应的继电器，进而由继电器打开相应的电磁阀开关实现灌水；作为本实用新型的进一步改进，本装置可将所检测到的数据信息、工作状态、灌水时间、检测或采集到的数据信等信息显示在触摸屏上以利于操作人员的实时操作；

作为本实用新型的再一步改进，本实用新型可通过对应的网络通信接口与上位机（电脑）进行数据连接；可通过上位机的远端控制实现实时对本装置的操作实现下载、打印相应的信息。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种精准灌溉装置，包括数据采集控制器、灌水控制器、电源模块、与所述灌水控制器对应连接的至少一个继电器；在该继电器的输出端对应连接有电磁阀，该电磁阀对应设置于输水管道上，在该输水管道的下水端间隔设置有一定数量的喷头；其特征是：在所述数据采集控制器、灌水控制器的对应端口处分别设置有至少一个数据通信接口；所述数据采集控制器、灌水控制器经由对应的数据通信接口双向数据连接，在所述数据采集控制器的对应端口处还连接有至少一个模数转换器，并在该模数转换器的输入端口处连接有数据采集机构、光照强度采集机构；所述光照强度采集机构包括依次对应连接组成回流电路的负载电阻R、光敏二极管、三极管，所述光敏二极管的阳极还与电源模块对应连接，所述三极管的集电极与模数转换器连接，其发射极接地。

2.如权利要求1所述的精准灌溉装置，其特征是：所述电源模块包括依次对应连接的变压器、稳压器、稳流器；所述稳流器对应连接于所述数据采集控制器、灌水控制器。

3.如权利要求1所述的精准灌溉装置，其特征是：所述数据采集机构包括土壤湿度探头、空气湿度检测仪、流量监测仪；所述空气湿度检测仪设置于离地面高度0.5～1.5M处；所述流量监测仪对应设置于输水管道上；所述的土壤湿度传感器对应设置于土壤深度10～40cm处。

4.如权利要求1所述的精准灌溉装置，其特征是：还包括用于输入相应设置信息或/和控制命令的至少一个按键，所述按键对应连接于所述灌水控制器或/和数据采集控制器。

5.如权利要求1所述的精准灌溉装置，其特征是：还包括与所述灌水控制器或/和数据采集控制器对应连接的触摸屏。

6.如权利要求1所述的精准灌溉装置，其特征是：所述数据通信接口包括网络通信接口、打印接口、电源接口。

7.如权利要求1所述的精准灌溉装置，其特征是：所述灌水控制器、数据采集控制器均为单片机。