CN204291939U - 一种远程灌溉控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种远程灌溉控制装置，能够解决灌溉系统外围条件变化对作物或植物生长产生不良影响的问题。本方案包括上位机，控制器，无线信号收发模块，土壤信息采集模块以及一个以上的移动终端，其中，上位机与控制器形成网络物理结构通过至少一个移动终端进行本地或远程监控；控制器与无线信号收发模块组合构成无线信号收发执行终端，控制器接收无限信号收发模块传输的无线信号；无线信号至少还包括土壤墒情信息、压力信息以及土壤温湿度信息。利用本申请中的方案，能够解决灌溉系统外围条件变化对作物或植物生长产生不良影响的问题。

Description

一种远程灌溉控制装置

技术领域

本实用新型涉及远程控制技术领域，尤其涉及一种远程灌溉控制装置。

背景技术

随着环境绿化和农业高产出的需求，各种林木花草等绿色植物以及各种农作物或经济作物的种植面积越来越大，于此同时增加了土壤灌溉的需求量。现有技术中，灌溉系统不管是采用有线式信号传输还是无线信号传输控制，都只针对灌溉范畴内部进行科学创造，也即对如何进行智能灌溉技术的创造，而忽视了灌溉系统外围条件发生变化对作物以及植物生长的影响，例如，根据作物种类，季节或者阶段的不同确定土壤所需的微量元素；或实时监测排水管道的是否出现拥塞现象；或者检测用户水卡内的费用是否足够等情况。因此，如何及时监控灌溉系统外围条件是否发生变化而导致对作物以及植物生长的影响是本申请亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种远程灌溉控制装置，能够解决灌溉系统外围条件变化对作物或植物生长产生不良影响的问题。

为了解决上述问题，本实施例提供了一种远程灌溉控制装置，包括：上位机，控制器、无线信号收发模块、土壤信息采集模块以及至少一个移动终端；

所述上位机与所述控制器形成网络物理结构通过至少一个移动终端进行本地或远程监控；

所述土壤信息采集模块至少包括土壤温湿度传感器、土壤墒情传感器以及压力传感器；

所述控制器与无线信号收发模块组合构成无线信号收发执行终端，所述无线信号收发执行终端中的无线信号收发模块接收移动终端所发送的无线信号， 并将接收到的无线信号发送到控制器；

所述控制器同时接收土壤信息采集模块所采集到的无线信号；

控制器将接收到的无线信号处理后生成相应的控制指令且反馈到远端的移动终端，同时根据所述控制指令进行本地参数设置或/和通过所述无线信号收发模块进行远端控制。

在本申请一实施例中，还包括与远程编程控制器连接的读卡器，当所述读卡器检测到水费卡内费用不足时，通过所述上位机与所述控制器形成的网络物理结构以报警或/和短信的形式告知使用者。

在本申请一实施例中，还包括与控制器连接的人机界面，其中，根据所述控制指令进行本地参数设置具体为：根据所述控制指令通过所述人机界面或所述移动终端在控制器内部设置与所述远端无线信号对应的本地参数。

在本申请一实施例中，所述无线信号收发模块包括遥测遥控模块和433M无线收发模块。

在本申请一实施例中，所述遥测遥控模块用于接收远端传输到的土壤温湿度信息，所述土壤温湿度信息为田间作物生长环境的土壤温湿度信息和田间绿化带部分的土壤温湿度信息；所述433M无线收发模块用于接收土壤墒情信息和/或压力信息,所述土壤墒情信息至少包括土壤PH值信息或/或CE值信息。

在本申请一实施例中，所述遥测遥控模块和/或所述433M无线收发模块将接收到的土壤温湿度信息、压力信息或土壤墒情信息传输到控制器，控制器将接收到的信息与其内部对应的本地参数进行比较并生成相应的控制指令。

在本申请一实施例中，所述控制器将接收到的远端无线信号处理后生成打开或关闭相应电磁阀的控制指令和/或本地参数调整控制指令，其中，所述电磁阀包括控制灌溉所需井泵的电磁阀，控制灌溉所需变频器的电磁阀，控制灌溉所需过滤器的电磁阀，控制灌溉所需施肥罐的电磁阀中的至少一种；所述本地参数调整控制指令用于进行本地参数设置。

在本申请一实施例中，所述远程灌溉控制装置的供电系统通过太阳能供电系统和/或锂电池供电系统提供所需电量。

在本申请一实施例中，所述无线信号收发模块接收到的远端无线信号通过至少一个DTD911FH模块传输。

在本申请一实施例中，所述控制器采用PLC可编程控制器，所述上位机与所述PLC可编程控制器形成网络物理结构通过至少一个移动终端利用公网进行本地或远程监控，所述移动终端包括手机、平板电脑和固定电脑中的至少一种。

有益效果：

本实用新型提供一种远程灌溉控制装置，能够解决灌溉系统外围条件变化对作物或植物生长产生不良影响的问题。在本方案中包括上位机，控制器，无线信号收发模块，土壤信息采集模块以及一个以上的移动终端，其中，上位机与控制器形成网络物理结构通过至少一个移动终端进行本地或远程监控；控制器与无线信号收发模块组合构成无线信号收发执行终端，该无线信号收发执行终端中的无线信号收发模块接收远端无线信号，并将接收到的远端无线信号发送到控制器，控制器将接收到的远端无线信号处理后生成相应的控制指令，根据该控制指令进行本地参数设置或/和通过无线信号收发模块进行远端控制；所述远端无线信号至少还包括土壤墒情信息、压力信息以及土壤温湿度信息。利用本申请中的方案，能够解决现有技术中仅仅考虑灌溉系统内部的智能化问题，而忽视了灌溉系统外部信息改变对作物生长产生的不良影响。因此，本申请的技术方案能够及时监控灌溉系统所发生的变化，促使管理者根据变化有效地解决问题，改善作物或植物生长的环境，消除对植物生长的不利影响，为作物或植物生长提供适宜的环境。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例中提供的远程灌溉控制装置模块示意图；

图2是本实用新型第一实施例中提供的无线信号收发模块的结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例中提供的另一种远程灌溉控制装置模块示意图；

图4是本实用新型第一实施例中提供的HMI远程灌溉控制装置模块示意图；

图5是本实用新型第二实施例中提供的远程灌溉控制装置结构示意图；

图6是本实用新型第二实施例中提供的远程灌溉控制装置原理结构示意图；

图7是本实用新型第二实施例中提供的远程灌溉控制装置的远端信息采集原理结构示意图。

附图标记：

上位机10，控制器20，无线信号收发模块30，遥测遥控模块301，433M无线收发模块302，移动终端40，读卡器50，人机界面60。

具体实施方式

为使本使用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例一：

图1是本实施例中提供的一种远程灌溉控制装置模块结构示意图，包括上位机10，控制器20，无线信号收发模块30；本实施例中的远程灌溉控制装置由于采用组态WEB的组建，可以公网或局域网管理、监控，这样，可远程监控有关程序的正常工作。

在本实施例中，上位机10(优选本实施例中的上位机10为WEB组建)与控制器20形成网络物理结构，该网络物理结构通过至少一个移动终端40利用公网进行本地或远程监控。

控制器20与无线信号收发模块30组合构成无线信号收发执行终端，该无线信号收发执行终端可接受远端传输过来的无线信号(该无线信号包括远端移动终端发送过来的无线信号和远端土壤信息采集模块采集到的信息)，并将接收到的无线信号发送到控制器20，控制器20将接收到的无线信号处理后生成相应的控制指令，根据该控制指令优选通过移动终端40进行本地参数设置或/和通过所述无线信号收发模块30进行远端控制。在本实施例中优选，该无线信号至 少包括根据灌溉作物的不同种类、不同生长周期所采集到的土壤温湿度信息，土壤墒情信息以及压力信息等，在本实施例中，所述土壤墒情信息优选包括土壤PH值信息和/或CE值信息，也即土壤中所含微量元素的信息；所述压力信息包括管道压力信息，该管道压力信息为在进行土壤灌溉过程中，灌溉水管周围受到的水流压力。

优选地，在本实施例中，根据是否进行远端控制的调整，例如，是否进行远端管道压力信息的调整，或者是否进行远端土壤信息的调整，从而确定是仅仅根据控制指令进行本地参数设置(该情况下是不需要进行远端信息的调整)，还是仅仅根据控制指令进行远端控制(该情况是不需要进行本地参数的重新设置)，或者是在进行本地参数调整的同时进行远端控制。根据不同情况进行相应操作控制，能够节约处理进程以及降低控制程序的复杂度。

进一步地，在本实施例中，该远程灌溉控制装置还进一步包括一读卡器50，参见图3，该读卡器50与控制器20连接，对水费卡内的数值进行设置，例如设置下线数值，当读卡器50通过控制器20检测到卡内数值达到下线数值时，可以报警或短信的形式告知用户，用户得知后可及时对卡内水费进行充值，保证了灌溉程序的正常进行。

进一步地，在本实施例中，所述远程灌溉装置还进一步包括与控制器20连接的人机界面60(HMI)，参见图3，优选在本实施例中，通过该人机界面60根据控制指令在控制器20内部设置与所接收到的无线信号对应的本地参数，当然，也可通过移动终端40进行设置，例如，设置管道压力值，土地微量元素含量以及土壤温湿度数值。通过HMI根据控制指令对控制器20中预设相关对应本地参数进行上下限修正，真正做到了精细用水，科学施肥。在本实施例中，设置管道压力值主要在于可以随时控制土壤所需水量的同时，对排水水管因为堵塞引起的排水阻塞现象问题的及时处理，因为现有灌溉所需水源分大都来自于渠道水、井水、池水，三种水源在对植物灌溉前，其中含有大量沙石、草屑、小木 棒等等，如不对这些物质进行过滤或冲洗，则必定阻塞水管网，引发一串后续问题，所以本实施例中的远程灌溉控制装置通过采集过滤器中不同位置的压力传感器传来的数值取压差值分析，自动把这一信号利用控制器20处理后通过无线信号收发模块30向对应电磁阀发出开关指令，从而排除杂质，在本实施例中，管道压力值包括主灌水管道和支灌水管道；在本实施例中，人机界面60与433M无线收发模块302以及遥测遥控模块301组成了远程灌溉装置的显示界面，参见图4。

进一步地，本实施例中，无线信号收发模块30包括遥测遥控模块301和433M无线收发模块302，如图2所示；优选地，在本实施例中，该遥测遥控模块301用于接收远端传输过来的土壤温湿度信息，该土壤温湿度信息为田间作物生长环境的土壤温湿度信息和田间绿化带部分的土壤温湿度信息。优选具体地，当检测到田间的土壤温湿度信息不满足之前设置的本地参数时，则通过控制指令开启或关闭相应的电磁阀，进行土壤温湿度的调整，采用本实施例中的该装置，能够保证作物有一个适合的生长环境，促进了作物的更好生长；该433M无线收发模块302用于接收土壤墒情信息和/或管道压力信息，本实施例中优选土壤墒情信息包括土壤PH值信息和/或CE值信息也即土壤微量元素信息。本实施例中433M无线收发模块302因其带有数个开关量与数个模拟量的开关，可以方便的接收到控制器20的指令与各种远端的无线信号，方便的即接即用，进而避免了对土壤进行水、肥资源配给受地理条件的影响。433M无线收发模块302因其可达3000米的空旷传输距离将使得该装置为以后大面积农业灌溉提供了实施保障，上述是本实施例中优选的无线信号采集方式，也可以仅是433M无线收发模块302或遥测遥控模块301采集所需的无线信号，当然还可以采用其他可行且合理的无线收发模块进行无线信号的采集。

进一步地，在本实施例中，遥测遥控模块301和/或所述433M无线收发模块302将接收到的土壤温湿度信息、管道压力信息或土壤墒情信息传输到控制器20，控制器20将接收到的信息与其内部对应的本地参数进行比较并生成相应的控制指令。当433M无线收发模块302接收到的无线信号包括PH值信息或CE 值信息时，控制器20将接收到的无线信号与其内部对应的本地参数进行比较并生成相应的控制指令，并根据控制指令进行水肥配给。具体的，当无线信号收发模块30接收到远端传输过来的CE值信息后，控制器20将该CE值信息与其内部设置的对应CE值的本地参数进行比较，当不满足本地参数时，则生成相应的控制指令，然后根据该控制指令通过HMI或移动终端重新设置本地参数CE值，该重新设置的本地参数CE值为调整供给土地所需CE值的量，同时也可根据该控制指令开启或关闭相应的电磁阀进行水肥配给，在本实施例中，该HMI和移动终端不仅仅限制于进行本地参数的设置，还起到信息显示的作用，方便用户观测。

进一步地，在本实施例中，控制器20将接收到的无线信号处理后生成打开或关闭相应电磁阀的控制指令和/或本地参数调整控制指令，其中，所述电磁阀包括控制灌溉所需井泵的电磁阀，控制灌溉所需变频器的电磁阀，控制灌溉所需过滤器的电磁阀，控制灌溉所需施肥罐的电磁阀以及用于控制排水管道的电磁阀中的至少一种；所述本地参数调整控制指令用于进行本地参数设置。

进一步地，本实施例中的远程灌溉控制装置与传统供电系统相比较，采用太阳能系统和锂电池供电系统进行供电。

进一步地，在本实施例中，无线信号收发模块30接收到的无线信号为通过至少一个DTD911FH模块发送而来，DTD911FH模块对田间任意长度的土壤墒情信息，管道压力信息以及土壤温湿度信息等的进行实时监控和采集，并将采集到信息实时发送到远程灌溉控制装置，进而实现灌溉程序的正常进行。进一步地，在本实施例中，远程灌溉控制装置中的控制器20采用PLC可编程控制器，该可编程控制器具有可扩展性与自动循环检视功能，可使本装置的管理对象也即灌溉面积即使几何级的增加也提供了水肥的供给保障，这一点意义重大，不用重复投资。

进一步地，在本实施例中，所述上位机10与所述控制器20形成网络物理结构通过至少一个移动终端40利用公网进行本地或远程监控，其中，所述移动终端40包括手机，平板电脑，固定电脑。

本装置可手动与自动操作，智能控制部分采用了体积小巧的PLC可编程控制器与无线信号收发模块优选使用国家民用频段433M进行数据信号采集和传输，可在田间地头任意箱式安装，另外可编程控制自身所俱有的抗干扰能力节省了大量财力物力投入，一改现有纯PC编写程序与有线传输方式和流量购买，本装置无疑大大降低了农业生产中的成本投入，同时也最大限度降低了维护人员的工作成本。

实施例二：

本实施例中提供了一种远程灌溉控制系统，在本实施例中，省略移动终端，但并不表示本实施例的远程灌溉控制系统中不包含移动终端。

参见图5，本实施例中的远程灌溉控制系统主要包括信息处理端和信息采集端，其中，所述信息处理端包括一个上位WEB机，可编程控制器，人机交互系统，遥测遥控模块301以及433M无线收发模块302。

信息采集端优选主要包括太阳能供电装置，无线信号采集模块，本实施例优选无线信号采集模块为DTD911FH，电磁阀，土壤温湿度传感器，土壤PH值或CE值传感器以及压力传感器等感知元件，在本实施例中，所述土壤信息采集端进一步还包括施肥灌，过滤器，滤物池，水泵以及排水管道；无线信号采集模块DTD911FH将土壤温湿度传感器，土壤PH值或CE值传感器以及压力传感器等感知元件采集到的信息传输到远程灌溉装置中进行参数比对处理后生成对应的控制指令，然后远程控制装置根据该指令对相应的电磁阀进行开关控制。

在本实施例中，远程灌溉控制系统具体原理参见图6，该图中包括传感器与电磁阀之间详细的电路连接方式，以及传感器与DTD911FH无线模块之间详细的电路连接方式。组态WEB上位机与至少一个可编程控制器相连，可编程控制器连接至少一个HMI人机界面，WEB上位机可连接到INTERNET公网，这样管理人 员可以远程监控本灌溉系统及本灌溉系统的数据采集、存贮、分析。

在本系统中，HMI与可编程控制器，PC终端，读卡器以及无线收发模块DTD433M之间相互连接形成控制执行终端，电源装置为该控制执行终端提供24V所需电压，HMI通过RS232接口与可编程控制器之间连接，DTD433M无线收发模块302通过485接口与可编程控制器20连接，DTD433M采集无线信号并通过可编程控制器进行处理，其中DTD433M无线收发模块302采集到的无线信号通过DTD911FH无线模块传输而来，参见图7，DTD911FH无线模块的预设模拟量端子与温湿度传感器，PE或CE值传感器以及压力传感器等分别连接，还包括墒情信息采集传感器，用于采集并传输上述传感器采集到的信息。

本实施例中采用的可编程控制器为采用PLC可编程控制器，其有多个引脚端口，每个端口可以指定不同的地址，也即可以控制不同的电磁阀开关或采集装置，在本实施例中，可编程控制器的2L端口和Q0.4端口指定的控制地址为冲洗电磁阀；3L端口与Q0.7端口指定的控制地址为肥灌电磁阀；11.0端口和2M端口指定的控制地址为PH值传感器，11.2端口和2M端口指定的控制地址为压力传感器，在本实施例中，压力传感装器设置在过滤器的下方或上下方，(过滤器上方是否安装压力传感器，视水泵取水的水源而定，如是井水灌溉则过滤器的上方不需安装压力传感器，如是渠道水或池水，因水中含有小于水密度的杂物如草屑，所以压力传感器就安于过滤器内的上方，同理，渠道水或池水中存有大于水密度的杂物如沙石则会沉淀于过滤器底部，所以同样要在过滤器底部安装压力传感器。

本系统的具体实现方式：先依据PLC可编程控制器对卡中水费判断，然后自动对首部内各机电设备进行初始化，再根据信息采集端将采集到的土壤信号通过DTD911FH无线模块传递给433M无线收发模块302，然后再经PLC可编程控 制器，根据土壤信息与可编程控制器内预设值做出运算后，自动通过433M无线收发模块302向DTD911FH无线模块控制的各传感器对应的电磁阀发出打开或关闭指令，同进自动控制过滤器、施肥器，排水水管中的电磁阀的工作顺序，进而对土壤信息采集端进行控制，实现灌溉程序的正常运行。

本实施例中，通过HMI人机界面，在灌溉过程中使用人员可以结合灌溉的实际情况对可编程控制器中的一些数值的上下限进行实际有效的更改，比如小麦在收割前的最后一次灌溉时，期间风速变化幅度很大，如按程序中的设定的值照常灌溉，则会引起大面积的麦杆倒伏，造成减产，这时使用人员只需通过HMI更改下参数，控制水量就可轻松避免减产损失。HMI在本灌溉系统中的引用，即体现了人性化的设计，也体现了本实用新型的灵活性、科学性。

本实施实例中，只需通过HMI人机界面与433M无线收发模块302和DTD911FH无线模块与墒情采集传感器也可进行远程灌溉，这样一个完整的灌溉系统可分可合，均可单独使用，充分满足了市场的不同需求。

以上内容是结合具体的实施方式对本使用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本使用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种远程灌溉控制装置，其特征在于，包含：上位机，控制器、无线信号收发模块、土壤信息采集模块以及至少一个移动终端；

所述上位机与所述控制器形成网络物理结构通过至少一个移动终端进行本地或远程监控；

所述土壤信息采集模块至少包括土壤温湿度传感器、土壤墒情传感器以及压力传感器；

所述控制器与无线信号收发模块组合构成无线信号收发执行终端，所述无线信号收发执行终端中的无线信号收发模块接收移动终端所发送的无线信号，并将接收到的无线信号发送到控制器；

所述控制器同时接收土壤信息采集模块所采集到的无线信号；

所述控制器将接收到的无线信号处理后生成相应的控制指令且反馈到远端的移动终端，同时根据所述控制指令进行本地参数设置或/和通过所述无线信号收发模块进行远端控制。

2.如权利要求1所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，包括与远程编程控制器连接的读卡器，当所述读卡器检测到水费卡内费用不足时，通过所述上位机与所述控制器形成的网络物理结构以报警或/和短信的形式告知使用者。

3.如权利要求1所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，还包括与控制器连接的人机界面，其中，根据所述控制指令进行本地参数设置具体为：根据所述控制指令通过所述人机界面或所述移动终端在控制器内部设置与所述无线信号对应的本地参数。

4.如权利要求3所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，所述无线信号收发模块包括遥测遥控模块和433M无线收发模块 。

5.如权利要求4所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，所述遥测遥控模块用于接收远端传输到的土壤温湿度信息，所述土壤温湿度信息为田间作物生长环境的土壤温湿度信息和田间绿化带部分的土壤温湿度信息；所述433M无线收发模块用于接收土壤墒情信息和/或压力信息,所述土壤墒情信息至少包括土壤PH值信息或/或CE值信息。

6.如权利要求5所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，所述遥测遥控模块和/或所述433M无线收发模块将接收到的土壤温湿度信息、压力信息或土壤墒情信息传输到控制器，控制器将接收到的信息与其内部对应的本地参数进行比较并生成相应的控制指令。

7.如权利要求1-6任一项所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，所述控制器将接收到的无线信号处理后生成打开或关闭相应电磁阀的控制指令和/或本地参数调整控制指令，其中，所述电磁阀包括控制灌溉所需井泵的电磁阀，控制灌溉所需变频器的电磁阀，控制灌溉所需过滤器的电磁阀，控制灌溉所需施肥罐的电磁阀中的至少一种；所述本地参数调整控制指令用于进行本地参数设置。

8.如权利要求1-6任一项所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，所述远程灌溉控制装置的供电系统通过太阳能供电系统和/或锂电池供电系统提供所需电量。

9.如权利要求1-6任一项所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，所述无线信号收发模块接收到的无线信号通过至少一个DTD911FH模块传输。

10.如权利要求1-6任一项所述的远程灌溉控制装置，其特征在于，所述控制器采用PLC可编程控制器，所述上位机与所述PLC可编程控制器形成网络物理结构通过至少一个移动终端利用公网进行本地或远程监控，所述移动终端包括手机、平板电脑和固定电脑中的至少一种。