CN204670042U - 基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，包括无线监测系统、灌溉控制系统及灌溉决策系统，所述无线监测系统包括多个监测子系统，所述监测子系统包括土壤水分检测单元和监测通信单元；所述灌溉控制系统包括控制器、控制通信单元、蓄电池、电磁阀和滴灌管；所述灌溉决策系统包括决策通信单元和的决策处理单元；土壤水分监测单元、监测通信单元、决策通信单元、控制通信单元、控制器、电磁阀以及滴灌管顺序连接，决策处理单元与决策通信单元连接，所述蓄电池与控制连接。本实用新型能够自动感知土壤水分的含量，并根据灌溉决策及时补充土壤所需水分，同时可以实现远程监控土壤水分含量，减少人工实地检测工作量。
Description
技术领域
本实用新型涉及灌溉环境监测的研究领域，特别涉及一种基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统。
背景技术
我国传统农业的管理大多依靠人工完成，效率低下、工作量大、管理不科学。中小型农场设施现代化水平低，缺乏配套设施，存在可靠性和时效性问题。作物的灌溉大都采用漫灌或渠灌，且仅凭个人的经验选择水分补给时间。
目前，WSN(Wireless Sensor Network)及GPRS(General Packet Radio Service)技术对能够农作物的整个生长周期内实现全天候，实时的灌溉环境监测数据将采集到的数据上传至远程服务器。服务器中的灌溉决策系统以无线监测系统采集的环境信息作为灌溉决策系统的数据基础实现灌溉。此技术的局限性在于灌溉环境监测数据存储和灌溉控制不能动态估计含水量，对土地需数量无法做出及时的估计和控制。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统。
为了到达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，包括无线监测系统、灌溉控制系统及灌溉决策系统，所述无线监测系统包括多个监测子系统，所述监测子系统包括用于实时检测环境数据的土壤水分检测单元和用于定期监测土壤水分检测单元数据的监测通信单元；所述灌溉控制系统包括控制器、控制通信单元、蓄电池、电磁阀和滴灌管；所述灌溉决策系统包括用于接收无线监测系统和灌溉控制系统的数据的决策通信单元和用于控制决策通信单元发送控制信令到灌溉调控系统的决策处理单元；所述土壤水分监测单元、监测通信单元、决策通信单元、控制通信单元、控制器、电磁阀以及滴灌管顺序连接，所述决策 处理单元与决策通信单元连接，所述蓄电池与控制连接。
优选的，所述监测通信单元采用CC2530射频微控制器，所述决策通信单元采用CC2530射频微控制器；所述控制通信单元采用CC2530射频微控制器。
优选的，所述土壤水分监测单元包括土壤水分传感器、雨量传感器、风速传感器、光照传感器和温度传感器。
优选的，所述决策处理单元为可接入web网的PC机终端，用于采集决策通信单元上传的数据，并能够产生控制数据由决策处理单元发送。
优选的，所述控制器包括主处理器单元、充电控制单元、电磁阀驱动单元和人机接口单元；主处理器单元与充电控制单元、电磁阀驱动单元和人机接口单元相连接。
优选的，所述充电控制单元包括充电管理电路和蓄电池电压监测电路，所述的充电管理电路和蓄电池电压监测电路分别与主处理器单元连接，所述的蓄电池电压监测电路与蓄电池连接。
优选的，所述充电管理电路为基于锂电池的充电管理芯片，不仅用于向蓄电池提供正向充电电压和电流，还用于监测电路蓄电池的充电电压和温度，并自动控制充电的开启或关闭；蓄电池电压监测电路用于监测蓄电池的供电电压。
优选的，所述主处理器单元为ATMEL MEGA 16L低功耗单片机。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.本实用新型能够自动感知土壤水分的含量，并能够根据灌溉决策及时补充土壤所需水分。
2.本实用新型可以实现人工设置灌溉决策，使得灌溉决策更能符合人的需求。
3本实用新型可以实现远程监控土壤水分含量，减少人工实地检测工作量。
附图说明
图1是本实用新型装置的整体结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，包括无线监测系统、灌溉决策系统及灌溉控制系统在内的整个智能灌溉系统；所述无线监测系统包括多个监测子系统，所述监测子系统包括监测通信单元和土壤水分检测单元，土壤水分检测单元实时检测土壤的水分含量，监测通信单元定期土壤水分检测单元的数据，并将所采集数据上传给灌溉决策系统；所述灌溉决策系统包括决策通信单元和决策处理单元，决策通信单元接收无线监测系统和灌溉控制系统上传的数据，并发送控制数据到灌溉控制系统，决策处理系统将决策通信单元接收的数据采集，并产生控制数据，由决策通信单元发送到灌溉决策控制系统；所述灌溉控制系统包括控制器、控制通信单元、蓄电池、电磁阀、滴灌管；所述控制通信单元用于接收灌溉决策系统发送的控制数据，并上传数据到灌溉决策系统；所述控制器能够根据控制通信单元所接收的控制数据产生相应控制信令，进行自主灌溉。
所述监测通信单元为CC2530射频微控制器。
所述土壤水分监测单元包括土壤水分传感器、雨量传感器、风速传感器、光照传感器、温度传感器。
所述决策通信单元为CC2530射频微控制器。
所述决策处理单元为可接入web网的PC机终端，可采集决策通信单元上传的数据，并能够产生控制数据由决策处理单元发送。
所述控制通信单元为CC2530射频微控制器。
本实施例的工作原理：初始化工作，本装置的各个系统内部进行自我检测，无线监测系统、灌溉决策系统和灌溉控制系统组成AD_HOC无线网络，土壤水分检测单元实时检测土壤的环境数据，监测通信单元定期土壤水分检测单元的数据，并将所采集数据上传给灌溉决策系统，决策处理系统将决策通信单元接收的数据采集，计算出每个监测子系统的含水量，并导入到最大似然估计模型中，估计出灌溉区的整体含水量，判断是否需要灌溉及灌溉量，产生控制数据，由决策通信单元发送到灌溉决策控制系统。控制器能够根据控制通信单元所接收的控制数据产生相应控制信令，进行自主灌溉。同时控制器能够将人机交互单元所产生的数据上传到灌溉决策系统，对灌溉模型参数进行修改。
由上述装置实现的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统的工作过程，包括如下步骤：
(1)初始化装置，检测无线监测系统、灌溉决策系统和灌溉控制系统是否 正常工作，如果出现异常发出装置失效预警。
(2)监测通信单元、决策通信单元和控制通信单元组成AD_HOC无线网络。
(3)土壤水分检测单元实时检测土壤的环境数据，监测通信单元定期土壤水分检测单元的数据，并将所采集数据上传给灌溉决策系统。
(4)控制器将内部信息(人机交互单元的输入信息、电磁阀控制单元参数)经由控制通信单元发送给灌溉决策系统。
(5)基于(4)，用户可以经由人机交互单元输入信息，对灌溉模型的参数进行修改。
(6)灌溉决策系统接收到无线监测系统和灌溉控制系统的数据，将用户经人机交互单元的修改信息写入到灌溉模型中，采集的环境数据导入到灌溉模型当中，计算出每个监测子系统点的含水量，并导入到最大似然估计模型中，估计出灌溉区的整体含水量，判断是否需要灌溉及灌溉量，产生控制数据。
(7)基于(6)，灌溉决策模型可以设定自动决策，设置决策时间，也可手动决策，填写相关参数。
(8)灌溉决策系统将经灌溉模型处理后的控制数据，经由决策通信单元发送灌溉控制系统。
(9)灌溉控制系统接收到灌溉决策系统发送的控制数据，主处理器会产生相应控制信令，控制电磁阀驱动单元产生相应动作，控制电磁阀的通断。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，包括无线监测系统、灌溉控制系统及灌溉决策系统，所述无线监测系统包括多个监测子系统，所述监测子系统包括用于实时检测环境数据的土壤水分检测单元和用于定期监测土壤水分检测单元数据的监测通信单元；所述灌溉控制系统包括控制器、控制通信单元、蓄电池、电磁阀和滴灌管；所述灌溉决策系统包括用于接收无线监测系统和灌溉控制系统的数据的决策通信单元和用于控制决策通信单元发送控制信令到灌溉调控系统的决策处理单元；所述土壤水分监测单元、监测通信单元、决策通信单元、控制通信单元、控制器、电磁阀以及滴灌管顺序连接，所述决策处理单元与决策通信单元连接，所述蓄电池与控制连接。
2.根据权利要求1所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述监测通信单元采用CC2530射频微控制器，所述决策通信单元采用CC2530射频微控制器；所述控制通信单元采用CC2530射频微控制器。
3.根据权利要求1所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述土壤水分监测单元包括土壤水分传感器、雨量传感器、风速传感器、光照传感器和温度传感器。
4.根据权利要求1所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述决策处理单元为可接入web网的PC机终端，用于采集决策通信单元上传的数据，并能够产生控制数据由决策处理单元发送。
5.根据权利要求1所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述控制器包括主处理器单元、充电控制单元、电磁阀驱动单元和人机接口单元；主处理器单元与充电控制单元、电磁阀驱动单元和人机接口单元相连接。
6.根据权利要求5所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述充电控制单元包括充电管理电路和蓄电池电压监测电路，所述的充电管理电路和蓄电池电压监测电路分别与主处理器单元连接，所述的蓄电池电压监测电路与蓄电池连接。
7.根据权利要求6所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述充电管理电路为基于锂电池的充电管理芯片，不仅用于向蓄电池提供正向充电电压和电流，还用于监测电路蓄电池的充电电压和温度，并自动控制充电的开启或关闭；蓄电池电压监测电路用于监测蓄电池的供电电压。
8.根据权利要求5所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述主处理器单元为ATMEL MEGA16L低功耗单片机。
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| CN (1) | CN204670042U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108064671A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-25 | 华南农业大学 | 一种山地柑橘园灌溉系统及方法 |
| CN110637710A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-03 | 江苏省水利科学研究院 | 一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统 |
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2015
- 2015-06-04 CN CN201520378967.3U patent/CN204670042U/zh not_active Expired - Fee Related
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