CN205082394U - 一种无线精确自动灌溉设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线精确自动灌溉设备，包括灌溉管道、电控盒、太阳能电池板、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器，灌溉管道上沿水流方向依次设置有电磁阀、水流发电机和喷头，电控盒内设置有控制电路板，控制电路板上设置有数据处理模块、无线通信模块和电源管理模块，太阳能电池板设置在电控盒的顶面，蓄电池设置在电控盒内，电磁阀、水流发电机、太阳能电池板、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器分别与控制电路板电连接。本实用新型能够自供电运行和远程无线操控，无需铺设外部电缆，便于在大面积的区域如山区、田间等灵活布置，设备成本低，能源利用率高，而且能够针对灌溉片区内不同地块的水肥状况进行精确灌溉。

Description

一种无线精确自动灌溉设备

技术领域

本实用新型涉及农业节水灌溉领域，具体说是一种无线精确自动灌溉设备。

背景技术

我国水资源存在时空分布不均匀、浪费严重的问题。在农业生产中，提高灌溉用水的利用率，符合科学发展的要求。近年来，为了节省人力，各种节水灌溉装置：喷灌、滴灌、微喷灌等，如雨后春笋般出现，加上自动控制技术和设备日益成熟，很大程度上提高了农业灌溉效率，节约灌溉用水，同时对改善土壤理化特性也起到了一定的作用。

但节水灌溉自动控制系统在一些地区推广还存在以下一些问题和不足：

1、山区地形复杂，在铺设自动灌溉系统时存在电缆布线困难，成本高等问题。

2、灌溉片区中，特别是地形复杂的山区，不同地块的水肥状况存在差异，而大多节水灌溉系统是遵循统一的指令，灌溉缺乏针对性，智能化水平较低。

3、田间电能紧缺，太阳能电池板转化率低，灌溉管道中的水流动能没有得到很好地利用。

针对以上问题，一种采用无线传感器网络分区检测土壤状况的区域灌溉装置应运而生。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无需布设电缆、灌溉精确的无线精确自动灌溉设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种无线精确自动灌溉设备，包括灌溉管道、电控盒、太阳能电池板、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器，所述灌溉管道上沿水流方向依次设置有电磁阀、水流发电机和喷头，所述电控盒内设置有控制电路板，所述控制电路板上设置有数据处理模块、无线通信模块和电源管理模块，所述太阳能电池板设置在电控盒的顶面，所述蓄电池设置在电控盒内，所述电磁阀、水流发电机、太阳能电池板、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器分别与控制电路板电连接。

其中，还包括电控盒支架，所述电控盒通过角度调节螺丝可转动地设置在电控盒支架上。

其中，所述无线通信模块为Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块的天线设置在电控盒的顶面。

其中，所述电控盒的底面开设有百叶窗，所述空气温湿度传感器靠近百叶窗设置在电控盒内。

其中，所述电控盒的外形呈四棱台状，四棱台的下底面为电控盒的顶面。

其中，所述蓄电池为锂离子电池。

其中，所述灌溉管道为微喷灌管道。

其中，所述控制电路板上还设置有用于监测水流发电机产生的电压的电压监测模块。

本实用新型的有益效果在于：

1、利用太阳能与水流的动能发电为设备供电，并采用无线通信模式对灌溉过程进行远程控制，从而免除了外部供电线缆和数据通讯线缆，实现了设备的自供电运行和远程无线操控，解决了电缆布线困难、成本高的问题，方便在大面积的区域如山区、田间等灵活布置，而且充分利用水流动能进行发电，能源利用率高，相比传统的单太阳能供电也更加可靠，成本更低。

2、利用空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器对灌溉区域内的水肥状况进行监测，从而可根据不同地块的水肥状况进行针对性的灌溉，实现智能差异化精确灌溉。

3、灌溉水流流过水流发电机，不仅能够为设备供电，而且通过对水流发电机产生的电压进行监测，能够获取灌溉管道中水流的速度，间接获知灌溉管路中的水压状况，从而及时发现管路故障如堵塞或其他的问题，保障设备的正常运行。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例的无线精确自动灌溉设备的结构示意图。

标号说明：

1-灌溉管道；2-电控盒；3-太阳能电池板；4-土壤温湿度传感器；5-电磁阀；6-水流发电机；7-喷头；8-电控盒支架；9-角度调节螺丝；10-天线；11-百叶窗。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：利用太阳能与水流的动能发电实现设备的自供电运行，采用无线通信模式实现设备的远程无线操控，利用空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器实现设备的智能差异化精确灌溉。

具体的，请参照图1所示，本实用新型提供的无线精确自动灌溉设备，包括灌溉管道1、电控盒2、太阳能电池板3、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器4，所述灌溉管道1上沿水流方向依次设置有电磁阀5、水流发电机6和喷头7，所述电控盒2内设置有控制电路板，所述控制电路板上设置有数据处理模块、无线通信模块和电源管理模块，所述太阳能电池板3设置在电控盒2的顶面，所述蓄电池设置在电控盒2内，所述电磁阀5、水流发电机6、太阳能电池板3、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器4分别与控制电路板电连接。

采用上述结构的灌溉设备，为无线精确自动灌溉系统的网络节点设备，通过多个该设备与一个主机联网，构建成的精确自动灌溉系统能够对灌溉片区中的作物进行智能差异化灌溉。本实用新型的设备功能上主要包括自供电、信息(温湿度信息)采集、数据发送、指令接收、精确灌溉等功能，各个功能的说明大致如下：

(1)自供电系统：太阳能电池板3和水流发电机6分别连接到位于电控盒2当中的控制电路板，通过控制电路板上的电源管理模块为内置于电控盒2中的蓄电池(如锂离子电池)充电，蓄电池通过电源管理模块为设备整体进行供电。通过太阳能和水流动能两种途径获得电能，并利用蓄电池储藏电量，确保了整个设备能够长期在无人职守的情况下运作。

(2)温湿度测量：土壤温湿度传感器4埋入监测的田地中，测量得到土壤的温度和含水率，信号通过AD模数转化为数字量，传输给控制电路板上的数据处理模块。同样的，空气温湿度传感器测得空气的温湿度数据，经过转换后也传递给控制电路板上的数据处理模块。其中土壤温湿度传感器4的数量可根据监测范围的大小情况而定。

(3)数据发送：控制电路板上的数据处理模块将获取的土壤和空气参数格式化后，分别加上时间标注，然后将数据送往无线通信模块(如Zigbee无线通信模块)，通过无线通信模块最终发送到监测区域中的主机。主机接收到该区域内所有的子机(及本实用新型设备)数据后，做出是否灌溉以及灌溉量大小的判断，并分别发送指令到不同子机。

(4)精确灌溉：无线通信模块接收到灌溉指令后，控制电路板控制电磁阀5通电开启，灌溉水流通过电磁阀5和水流发电机6，最终通过灌溉管道1上的喷头7对田地中作物进行灌溉。电磁阀5的开启与否，以及开启的时间均根据主机发送的指令而定。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：

1、利用太阳能与水流的动能发电为设备供电，并采用无线通信模式对灌溉过程进行远程控制，从而免除了外部供电线缆和数据通讯线缆，实现了设备的自供电运行和远程无线操控，解决了电缆布线困难、成本高的问题，方便在大面积的区域如山区、田间等灵活布置，而且充分利用水流动能进行发电，能源利用率高，相比传统的单太阳能供电也更加可靠，成本更低。

2、利用空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器对灌溉区域内的水肥状况进行监测，从而可根据不同地块的水肥状况进行针对性的灌溉，实现智能差异化精确灌溉。

3、灌溉水流流过水流发电机，不仅能够为设备供电，而且通过对水流发电机产生的电压进行监测，能够获取灌溉管道中水流的速度，间接获知灌溉管路中的水压状况，从而及时发现管路故障如堵塞或其他的问题，保障设备的正常运行。

进一步的，还包括电控盒支架8，所述电控盒2通过角度调节螺丝9可转动地设置在电控盒支架8上。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：根据不同的地理纬度，太阳能电池板的角度可以通过角度调节螺丝进行调整，以便获取最大的太阳光照射面积。

进一步的，所述无线通信模块为Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块的天线10设置在电控盒2的顶面。

进一步的，所述电控盒2的底面开设有百叶窗11，所述空气温湿度传感器靠近百叶窗11设置在电控盒2内。

进一步的，所述电控盒2的外形呈四棱台状，四棱台的下底面为电控盒2的顶面。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：电控盒的外形呈四棱台状，能够比较好地起到防雨效果。

进一步的，所述蓄电池为锂离子电池。

进一步的，所述灌溉管道1为微喷灌管道，灌溉管道1上的喷头7为微喷头。

进一步的，所述控制电路板上还设置有用于监测水流发电机产生的电压的电压监测模块。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过对水流发电机产生的电压进行监测，能够获取灌溉管道中水流的速度，间接获知灌溉管路中的水压状况，从而及时发现管路故障如堵塞或其他的问题，保障设备的正常运行。

请参照图1所示，本实用新型的实施例一为：

一种无线精确自动灌溉设备，包括灌溉管道1、电控盒2、太阳能电池板3、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器4，所述灌溉管道1上沿水流方向依次设置有电磁阀5、水流发电机6和喷头7，所述电控盒2内设置有控制电路板，所述控制电路板上设置有数据处理模块、无线通信模块和电源管理模块，所述太阳能电池板3设置在电控盒2的顶面，所述蓄电池设置在电控盒2内，所述电磁阀5、水流发电机6、太阳能电池板3、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器4分别与控制电路板电连接。还包括电控盒支架8，所述电控盒2通过角度调节螺丝9可转动地设置在电控盒支架8上。所述无线通信模块为Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块的天线10设置在电控盒2的顶面。所述电控盒2的底面开设有百叶窗11，所述空气温湿度传感器靠近百叶窗11设置在电控盒2内。所述电控盒2的外形呈四棱台状，四棱台的下底面为电控盒2的顶面。所述蓄电池为锂离子电池。所述灌溉管道1为微喷灌管道，灌溉管道1上的喷头7为微喷头。所述控制电路板上还设置有用于监测水流发电机产生的电压的电压监测模块。

综上所述，本实用新型提供的无线精确自动灌溉设备，能够自供电运行和远程无线操控，无需铺设外部电缆，便于在大面积的区域如山区、田间等灵活布置，设备成本低，适应范围广，能源利用率高，而且能够针对灌溉片区内不同地块的水肥状况进行智能差异化精确灌溉，还可以及时发现管路故障如堵塞或其他的问题，保障设备的正常运行。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种无线精确自动灌溉设备，其特征在于：包括灌溉管道、电控盒、太阳能电池板、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器，所述灌溉管道上沿水流方向依次设置有电磁阀、水流发电机和喷头，所述电控盒内设置有控制电路板，所述控制电路板上设置有数据处理模块、无线通信模块和电源管理模块，所述太阳能电池板设置在电控盒的顶面，所述蓄电池设置在电控盒内，所述电磁阀、水流发电机、太阳能电池板、蓄电池、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器分别与控制电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的无线精确自动灌溉设备，其特征在于：还包括电控盒支架，所述电控盒通过角度调节螺丝可转动地设置在电控盒支架上。

3.根据权利要求1所述的无线精确自动灌溉设备，其特征在于：所述无线通信模块为Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块的天线设置在电控盒的顶面。

4.根据权利要求1所述的无线精确自动灌溉设备，其特征在于：所述电控盒的底面开设有百叶窗，所述空气温湿度传感器靠近百叶窗设置在电控盒内。

5.根据权利要求1所述的无线精确自动灌溉设备，其特征在于：所述电控盒的外形呈四棱台状，四棱台的下底面为电控盒的顶面。

6.根据权利要求1所述的无线精确自动灌溉设备，其特征在于：所述蓄电池为锂离子电池。

7.根据权利要求1所述的无线精确自动灌溉设备，其特征在于：所述灌溉管道为微喷灌管道。