CN207096752U - 一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，包括土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置、触摸屏控制终端、无线低频网络网关、无线低频网络传输模块、蝶阀远程控制器、电源开关、电动蝶阀、压力传感器、电压调节器、太阳能供电装置；土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置与触摸屏控制终端通信连接；触摸屏控制终端通过无线网络与蝶阀远程控制器通信连接；蝶阀远程控制器连接电源开关，电源开关连接电动蝶阀；压力传感器连接蝶阀远程控制器；太阳能供电装置进行供电。本实用新型实现了更精确的自动节水灌溉，采用电动蝶阀取代电磁阀，且改善了无线技术，通过触摸终端操作方便，同时保证了灌溉均匀性。

Description

一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统

技术领域

本实用新型涉及，尤其涉及一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统。

背景技术

目前在农作物灌溉领域中，受水资源短缺的限制，节水灌溉显得越来越重要。在现有的节水灌溉系统中，为了实现自动节水灌溉，大都采用土壤湿度传感器来实时监测土壤湿度，然后监控终端根据检测到的土壤湿度来确定灌溉策略，并以此向阀门控制器发送控制指令。之后，阀门控制器根据该控制指令控制电磁阀门，以按照所述灌溉策略进行灌溉。

然而，影响灌溉的因素有很多，除了土壤湿度之外，大气环境参数(例如，大气温度、大气湿度等)都是很重要的影响因素。因此，如果仅仅根据土壤湿度这一项因素来判断是否需要进行灌溉，结果往往是不全面的，其不能真实地反映出作物实际需水情况，也就无法满足实际的灌溉需求。

并且传统的田间首部阀门都采用电磁阀，特别是滴管系统中，进口电磁阀的应用最多，进口电磁阀的应用最多。进口电磁阀价格昂贵，其工作原理是依靠水压实现阀门的开启和关闭，水压过低或是自流水，则电磁阀就无法正常工作，限制了其应用范围。

目前灌溉控制系统分为有线和无线两种控制连接方式，有线控制系统由于要铺设电缆，成本太高，且易遭雷击损坏，后期维护困难。

现今的控制无线系统存在诸多缺陷：采用电信网络作为通讯手段，虽然覆盖广，但由于偏远区域信号差，导致使用效果不可靠，无法保证通讯时畅通；采用ZigBee网络形式，由于ZigBee使用高频2.4G信号，容易被作物遮挡，受环境限制，且当通讯距离加大时，功耗也大，无法适应大面积种植；控制终端使用电脑，难以适应农业的恶劣潮湿等环境，故障率高，成本高，对于低学历农业种植者操作难度大；田间首部缺少反馈手段反映灌溉均匀性，也缺乏切实的检测手段。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，以实现更精确的自动节水灌溉，其采用电动蝶阀取代电磁阀；且改善了无线技术，提高网络信号穿透力，增大覆盖面积，通过触摸终端进行操作，简单方便，适应范围广；系统能有效反馈田间的实际运行状况，为灌溉均匀性提供相应的指标数据。

本实用新型的技术方案如下：一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，该控制系统由土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置、触摸屏控制终端、无线低频网络网关、无线低频网络传输模块、蝶阀远程控制器、电源开关、电动蝶阀、压力传感器、电压调节器和太阳能供电装置构成；所述土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置与所述触摸屏控制终端通信连接；所述无线低频网络网关与触摸屏控制终端相连；所述无线低频网络传输模块与蝶阀远程控制器相连；所述触摸屏控制终端通过无线网络与蝶阀远程控制器通信连接；所述蝶阀远程控制器连接所述电源开关，所述电源开关连接所述电动蝶阀；所述压力传感器连接所述蝶阀远程控制器；所述太阳能供电装置分别与所述土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置电性连接，并通过电压调节器与所述电源开关、蝶阀远程控制器电性连接。

在上述技术方案中，所述触摸屏控制终端由显示部分和控制部分组成，显示部分采用触摸屏，控制部分采用高性能、低功耗的第一微处理器。

在上述技术方案中，所述无线网络为无线低频网络，采用450Mhz～470Mhz频段信号，mesh自组网。

在上述技术方案中，所述无线低频网络网关由收发单元和集中器组成。

在上述技术方案中，所述蝶阀远程控制器由第二微处理器、蝶阀控制单元、数据采集单元和能源管理单元组成；所述第二微处理器通过无线低频网络传输模块接收触摸屏控制终端指令，驱动控制蝶阀控制单元实现电动蝶阀的开闭；所述数据采集单元将采集到的压力传感器数据通过无线低频网络传输模块反馈给触摸屏控制终端；所述能源管理单元负责让太阳能供电装置为蝶阀远程控制器供电，同时用于能源储备。

在上述技术方案中，所述压力传感器实时采集电动蝶阀出口的水压，并通过无线低频网络传输模块传递给触摸屏控制终端。

在上述技术方案中，所述大气环境检测装置包括温度传感器、大气湿度传感器、风速传感器、光照传感器以及雨量传感器。

在上述技术方案中，所述触摸屏控制终端经由无线网络与所述土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置通信连接。

在上述技术方案中，所述太阳能供电装置包括蓄电池，用于存储一部分电能。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：该系统可以结合大气环境参数、土壤湿度和作物水分信息来共同确定灌溉策略，并根据该灌溉策略控制阀门，以启停灌溉或者调解灌溉水流量，由此，不仅能够实现自动化节水灌溉，而且还可以更加全面、真实、准确地判断出作物实际需水情况，并以此进行灌溉，从而满足实际的灌溉需求，保证作物正常生长；阀门采用为电动蝶阀，有效降低田间首部设备成本，在水压低或自流水的场合，作用优于进口电磁阀，相对于电磁阀，电动蝶阀带有开度检测信号，更方便反馈设备的运行状态；采用无线低频网络，绕障碍物能力强，解决了地形复杂对无线信号传输的影响，带有自组网功能的mesh网络，信号覆盖半径大，传输距离远，网络覆盖半径3千米，节点间传输距离达到1200米；使用触摸屏控制终端，图形化标识简单清楚，易于操作，成本低，适应恶劣环境；使用阀门开度信号和压力传感器，反馈动作状态和出水流量，确保了大面积使用时，每个阀门有较好的反馈手段和准确的流量数据，为灌溉均匀性提供了有效的检测手段，确保阀门工作正常。

附图说明

图1为本实用新型节水灌溉电动蝶阀无线控制系统的示意图；

图2为本实用新型所述大气环境检测装置的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，该控制系统由土壤湿度传感器1，用于采集土壤湿度；作物水分检测装置2，用于采集水分信息；大气环境监测装置3，用于采集大气环境参数；触摸屏控制终端4，通过无线网络与土壤湿度传感器1、作物水分检测装置2、大气环境监测装置3通信连接，用于接收所述土壤湿度、作物水分信息、大气环境参数，并根据所述土壤湿度、作物水分信息、大气环境参数共同确定灌溉策略，以及根据所述灌溉策略发送阀门控制指令，灌溉策略包括以下中的一者或者多者：开启灌溉、停止灌溉、灌溉所需水流量、灌溉时间等等；无线低频网络网关5、无线低频网络传输模块6，无线低频网络网关5与触摸屏控制终端4相连，无线低频网络传输模块6与蝶阀远程控制器7相连，触摸屏控制终端4通过无线网络与蝶阀远程控制器7通信连接；蝶阀远程控制器7，用于接收所述阀门控制指令，并根据该阀门控制指令控制所述电动蝶阀8；太阳能供电装置9，分别与土壤湿度传感器1、作物水分检测装置2、大气环境监测装置3电性连接，并通过电压调节器10与电源开关11、蝶阀远程控制器7电性连接，土壤湿度传感器1、作物水分检测装置2、大气环境监测装置3由太阳能供电装置9进行供电，蝶阀远程控制器7与电源开关11连接，电源开关11与电动蝶阀8连接，通过蝶阀远程控制器7控制电源开关11的通断，从而控制电动蝶阀8的工作与否，电压调节器10将输入的电流经过调节后输出直流电源为蝶阀远程控制器7提供电源，并同时将交流电源直接输出至电源开关11；压力传感器12连接蝶阀远程控制器7，通过压力传感器12检测电动蝶阀8出口的水压，并通过无线低频网络传输模块6，反馈给触摸屏控制终端4，触摸屏控制终端4根据水压值，调节电动蝶阀8的阀门开度，使出水压保持在工作范围内，确保灌溉均匀性。

如图2所示，大气环境检测装置3包括用于检测大气温度的温度传感器31、用于检测大气湿度的大气湿度传感器32、用于检测风速的风速传感器33、用于检测光照强度的光照传感器34以及用于检测降雨量的雨量传感器35。

触摸屏控制终端4由显示部分和控制部分组成，显示部分采用串口触摸屏41，通过组态软件能够实现功能画面的设计和实现；控制部分采用高性能、低功耗的第一微处理器42，做为灌溉控制的核心单元，实现无线网络组网和通讯功能，以及触摸屏41画面的操作响应，完成滴灌灌溉控制。

无线低频网络网关5由收发单元和集中器组成。集中器控制网络的一切活动，一个集中器最多可以控制256个节点，最大支持10级路由，负责自动组建网络，自动维护和优化网络路由，无需用户干预，自动发现和删除节点，维持网络信号的稳定性。收发单元采用玻璃钢天线，信号增益10DB，防雷。无线网络为无线低频网络，采用450Mhz～470Mhz频段信号，mesh自组网。

无线低频网络传输模块6是网络中的节点，具有路由器与中继功能，传输数据时动态的选择最佳路由。任意路由既可以作为子节点，又可以作为父节点，向集中器传输数据的时候，通过上一级父节点转发数据，然后它的父节点再通过其它节点传输到集中器，每个节点有多个父节点，使网络更加可靠，同时扩大了网络的覆盖面积。目前，网络内模块节点之间通讯距离达1200米，室外网络覆盖半径3千米。

蝶阀远程控制器7由第二微处理器71、蝶阀控制单元72、数据采集单元73和能源管理单元74组成；第二微处理器71通过无线低频网络传输模块6接收触摸屏控制终端4指令，驱动控制蝶阀控制单元72实现电动蝶阀8的开闭；数据采集单元73将采集到的压力传感器数据通过无线低频网络传输模块6反馈给触摸屏控制终端4；能源管理单元74负责让太阳能供电装置9为蝶阀远程控制器7供电，同时用于能源储备。使得阀门开度信号和压力传感器12，反馈阀门动作状态和出水流量，确保了大面积使用时，每个阀门有较好的反馈手段和准确的流量数据，为灌溉均匀性提供了有效的检测手段，确保阀门工作正常。

太阳能供电装置9包括蓄电池，用于存储一部分电能。与采用传统电池或电源供电方式相比，太阳能供电装置9的使用寿命更长，而且对环境污染较小。该太阳能供电装置9的蓄电池可以实现蓄电功能，以便在晚上或天气恶劣的情况下，仍能够通过蓄电池内存储的电能来进行供电，从而保证能够正常、持续工作。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：该控制系统由土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置、触摸屏控制终端、无线低频网络网关、无线低频网络传输模块、蝶阀远程控制器、电源开关、电动蝶阀、压力传感器、电压调节器和太阳能供电装置构成；所述土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置与所述触摸屏控制终端通信连接；所述无线低频网络网关与触摸屏控制终端相连；所述无线低频网络传输模块与蝶阀远程控制器相连；所述触摸屏控制终端通过无线网络与蝶阀远程控制器通信连接；所述蝶阀远程控制器连接所述电源开关，所述电源开关连接所述电动蝶阀；所述压力传感器连接所述蝶阀远程控制器；所述太阳能供电装置分别与所述土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置电性连接，并通过电压调节器与所述电源开关、蝶阀远程控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：所述触摸屏控制终端由显示部分和控制部分组成，显示部分采用触摸屏，控制部分采用高性能、低功耗的第一微处理器。

3.根据权利要求1所述的一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：所述无线网络为无线低频网络，采用450Mhz～470Mhz频段信号，mesh自组网。

4.根据权利要求1所述的一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：所述无线低频网络网关由收发单元和集中器组成。

5.根据权利要求1所述的一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：所述蝶阀远程控制器由第二微处理器、蝶阀控制单元、数据采集单元和能源管理单元组成；所述第二微处理器通过无线低频网络传输模块接收触摸屏控制终端指令，驱动控制蝶阀控制单元实现电动蝶阀的开闭；所述数据采集单元将采集到的压力传感器数据通过无线低频网络传输模块反馈给触摸屏控制终端；所述能源管理单元负责让太阳能供电装置为蝶阀远程控制器供电，同时用于能源储备。

6.根据权利要求5所述的一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：所述压力传感器实时采集电动蝶阀出口的水压，并通过无线低频网络传输模块传递给触摸屏控制终端。

7.根据权利要求1所述的一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：所述大气环境检测装置包括温度传感器、大气湿度传感器、风速传感器、光照传感器以及雨量传感器。

8.根据权利要求7所述的一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：所述触摸屏控制终端经由无线网络与所述土壤湿度传感器、作物水分检测装置、大气环境监测装置通信连接。

9.根据权利要求1所述的一种节水灌溉电动蝶阀无线控制系统，其特征在于：所述太阳能供电装置包括蓄电池，用于存储一部分电能。