CN205389823U - 一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统，它包括Arduino主板控制部分，所述Arduino主板控制部分同时与水泵喷灌部分和实时测量部分相连，所述Arduino主板控制部分包括Arduino主板和电池，电池为Arduino主板提供电能；所述Arduino主板上安装有指示灯、警报器和保护电阻；所述水泵喷灌部分包括电磁继电器、水泵和喷头，所述电磁继电器和水泵通过信号线与Arduino主板相连；所述喷头通过管道与水泵相连；所述实时测量部分包括传感器，所述传感器设置在作物上并通过信号线与Arduino主板相连；所述Arduino主板上设置有USB接口，所述USB接口通过信号线与电脑相连。此灌溉系统能够根据作物需求，定量灌溉进而提高灌溉效率，节约用水成本，节约用水，保护水资源。

Description

一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统

技术领域

本实用新型涉及节水灌溉领域，尤其涉及一种能根据作物的适宜需水量进行实时灌溉同时还能实现自动化灌溉的节省人力物力的装置。

背景技术

我国水资源短缺与水资源浪费并存的现象十分严重，而农业用水的效率不高，农田灌溉水的利用效率低下就是其中之一。其原因主要是灌溉方式不合理，造成水资源浪费严重、利用效率低下，加剧了水资源短缺的现状。近年来，国家对节灌技术的发展愈加重视，也出现了许多新型的节水灌溉装置，虽然在一定程度上解决了问题，但是很难兼顾产量与用水量。同时在灌溉自动化等一些方面都还亟待提高。因此还有很大的提升空间。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统，此灌溉系统能够根据作物需求，定量灌溉进而提高灌溉效率，节约用水成本，节约用水，保护水资源。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统，它包括Arduino主板控制部分，所述Arduino主板控制部分同时与水泵喷灌部分和实时测量部分相连，所述Arduino主板控制部分包括Arduino主板和电池，电池为Arduino主板提供电能；所述Arduino主板上安装有指示灯、警报器和保护电阻；所述水泵喷灌部分包括电磁继电器、水泵和喷头，所述电磁继电器和水泵通过信号线与Arduino主板相连；所述喷头通过管道与水泵相连；所述实时测量部分包括传感器，所述传感器设置在作物上并通过信号线与Arduino主板相连；所述Arduino主板上设置有USB接口，所述USB接口通过信号线与电脑相连。

所述传感器为湿度传感器，能够检测土壤的含湿量，并将采集到的信号传输到Arduino主板。

所述电磁继电器包括底板，所述底板上安装有立柱、拉簧和铁芯；所述铁芯上缠绕有线圈，所述立柱的顶端铰接有顶板，所述拉簧的另一端与顶板的尾部相连，顶板通过电缆连接有电源，顶板的末端安装有上触点，上触点和下触点相配合，在电源、顶板、上触点和下触点构成的回路上安装有水泵。

本实用新型有如下有益效果：

1、该装置的优点在于能让作物附近的土壤保持在一个适宜的湿度范围内，而当土壤湿度处在该范围内时，植物能够获得正常生长所需的水分。这样就最大程度的避免了灌溉水的损失。

2、传感器每隔一段时间，其中间隔的时间由所使用的传感器采集数据的频率决定，就要输入一个数据，所以Arduino主板每隔一段相同的时间就要进行是否喷水的判断，并输出一次喷水与否的命令。这就实现了实时灌溉，一旦不需要喷水则马上就可以停止了，也节约了灌溉水。

3、可以利用Labview实现可视化人工界面，在此界面上可以对土壤含水量进行实时监测。对含水量的监测有表格显示模块，也有图像显示模块。表格显示模块可以用来存储数据，图像显示模块以时间为横轴，以土壤含水量为纵轴，可以实时显示土壤含水量随时间的变化规律。

4、本装置通过对含水量上下限的设置，可以广泛适用于各种旱作作物的灌溉。同时，通过增加Arduino主板所连的传感器和水泵的数量，可实现对大区域种植的作物灌溉。该装置可用于大区域，多种类的灌溉。

5、该装置在节水的同时实现了自动化灌溉，同时也保证了产量。不仅适用于大区域的粮食作物灌溉也适用于小区域的经济作物的灌溉。在生产实践和科学研究方面都具备推广价值。

6、当该装置使用的对象作物种类或者生育期发生变化时，只需在使用前将下限值结合作物生育期进行修改即可实现实时灌溉，节省了人力物力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型装置的系统结构示意图；

图2为本实用新型装置的逻辑电路图。

图中：Arduino主板1、USB接口2、电磁继电器3、电池4、水泵5、传感器6、喷头7、作物8、电脑9、线圈10、立柱11、底板12、拉簧13、电源14、铁芯15、上触点16、下触点17、顶板18、Arduino主板控制部分A、水泵喷灌部分B、实时测量部分C、指示灯a、警报器b、保护电阻c。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-2所示，一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统，它包括Arduino主板控制部分A，所述Arduino主板控制部分A同时与水泵喷灌部分B和实时测量部分C相连，所述Arduino主板控制部分A包括Arduino主板1和电池4，电池4为Arduino主板1提供电能；所述Arduino主板1上安装有指示灯a、警报器b和保护电阻c；所述水泵喷灌部分B包括电磁继电器3、水泵5和喷头7，所述电磁继电器3和水泵5通过信号线与Arduino主板1相连；所述喷头7通过管道与水泵5相连；所述实时测量部分C包括传感器6，所述传感器6设置在作物8上并通过信号线与Arduino主板1相连；所述Arduino主板1上设置有USB接口2，所述USB接口2通过信号线与电脑9相连。

进一步的，所述Arduino主板1能够控制与之相连的各个部件的工作。通过控制水泵5能够进行喷水作业，通过电池4能够为系统供电。

进一步的，所述传感器6为湿度传感器，能够检测土壤的含湿量，并将采集到的信号传输到Arduino主板1。通过传感器6定时检测作物8周边的土壤湿度，进而及时进行灌溉。

进一步的，所述电磁继电器3包括底板12，所述底板12上安装有立柱11、拉簧13和铁芯15；所述铁芯15上缠绕有线圈10，所述立柱11的顶端铰接有顶板18，所述拉簧13的另一端与顶板18的尾部相连，顶板18通过电缆连接有电源14，顶板18的末端安装有上触点16，上触点16和下触点17相配合，在电源14、顶板18、上触点16和下触点17构成的回路上安装有水泵5。当电磁继电器3通电之后，线圈10通电，进而是铁芯15产生电磁吸力，将顶板18吸下，进而使上触点16和下触点17之间进行闭合，使水泵5所在的回路闭合，进而使水泵5通电，水泵5通电之后通过喷头7对作物进行喷淋作业。

本实用新型的具体工作过程和工作原理为：

首先，通过实时测量部分C中的传感器b实时监测作物附近土壤的含水量，并将该信号传递给Arduino主板1，Arduino主板1对传感器b传入的信号进行处理，将传入的模拟电压信号转化为10位二进制的数字信号，然后再将其转化为与土壤含水量相对应的一个0到100之间的整数。然后将其与预设的含水量范围值的下限值进行比较。当该值大于下限值时不喷水。当该值小于下限值时开始喷水，直至含水量达到或超过下限值为止。

然后，Arduino主板1对传感器6信号处理完毕之后会给电磁继电器3传递信号，当含水量小于预设的下限值时，电磁继电器3控制电路闭合，水泵5工作，开始喷水，直至达到或超过预设的下限值为止。当含水量大于预设的下限值时，电磁继电器3控制电路断开，水泵5不工作，不喷水。

同时，当Arduino主板1对传感器6信号处理完毕后，如果结果是需要喷水的，那么在将结果传递给电磁继电器3的同时也控制警报器b以较高频率发出蜂鸣，控制指示灯a亮起。如果是不需要喷水的，则警报器b以较低频率发出蜂鸣，指示灯a不亮。

上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统，其特征在于：它包括Arduino主板控制部分（A），所述Arduino主板控制部分（A）同时与水泵喷灌部分（B）和实时测量部分（C）相连，所述Arduino主板控制部分（A）包括Arduino主板（1）和电池（4），电池（4）为Arduino主板（1）提供电能；所述Arduino主板（1）上安装有指示灯（a）、警报器（b）和保护电阻（c）；所述水泵喷灌部分（B）包括电磁继电器（3）、水泵（5）和喷头（7），所述电磁继电器（3）和水泵（5）通过信号线与Arduino主板（1）相连；所述喷头（7）通过管道与水泵（5）相连；所述实时测量部分（C）包括传感器（6），所述传感器（6）设置在作物（8）上并通过信号线与Arduino主板（1）相连；所述Arduino主板（1）上设置有USB接口（2），所述USB接口（2）通过信号线与电脑（9）相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统，其特征在于：所述传感器（6）为湿度传感器，能够检测土壤的含湿量，并将采集到的信号传输到Arduino主板（1）。

3.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机制智能自动化灌溉系统，其特征在于：所述电磁继电器（3）包括底板（12），所述底板（12）上安装有立柱（11）、拉簧（13）和铁芯（15）；所述铁芯（15）上缠绕有线圈（10），所述立柱（11）的顶端铰接有顶板（18），所述拉簧（13）的另一端与顶板（18）的尾部相连，顶板（18）通过电缆连接有电源（14），顶板（18）的末端安装有上触点（16），上触点（16）和下触点（17）相配合，在电源（14）、顶板（18）、上触点（16）和下触点（17）构成的回路上安装有水泵（5）。