CN208999817U - 一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统 - Google Patents
一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，属于农业物联网技术领域，包括远程终端、与远程终端无线连接的云服务器、与云服务器无线连接无线收发器，以及与无线收发器连接的监测装置和自动控制柜，所述监测装置将农田现场的各项参数信息通过无线收发器传送给自动控制柜，自动控制柜根据设定的参数阈值，控制水泵、水阀和肥液阀的开启或关闭，同时无线收发器还将监测装置监测到的各项参数信息和自动控制柜的操作数据实时传送到云服务器进行数据存储和分析；解决了现有灌溉系统施肥的方式不具备自动开启或关闭的功能，导致人力成本高，以及人为疏忽导致浪费水资源和肥料，甚至水肥过量对农田植物造成伤害的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于农业物联网技术领域，涉及一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统。
背景技术
中国作为农业大国，同时也意味着是用水大国，而且中国水资源极为短缺，农业用水浪费严重，中国农业用水量约占总用水量的80％左右，由于农业灌溉效率普遍低下，灌溉水利用系数低，水的利用率仅为45％，因此走科技节水型农业之路来实现水资源的合理利用，解决农业灌溉用水的问题，缓解水资源紧缺问题是非常重要的。
随着物联网技术、自动化技术、信息化技术的迅猛发展和推广应用，将其与农业生产及灌溉施肥科学有效的结合起来，重点解决与灌溉系统配套问题，同时在施肥精度、自动控制和智能控制方面进一步提高，从而促进向精准农业、自动化、信息化及施肥技术规范标准化方向发展。
目前市场上已出现一些通过灌溉系统施肥的案例，通常是在压力作用下，将肥料溶液注入灌溉输水管道而实现的，溶有肥料的灌溉水，通过灌水器将肥液喷洒到作物上或滴入根区。但这种灌溉系统施肥的方式，还是需要工作人员实时关注，何时需要施肥，何时制作肥料溶液，何时将肥料溶液注入灌溉系统，何时关闭灌溉等，都需要人力的参与，系统不具备自动开启或关闭的功能，导致人力成本高，或者人为疏忽导致浪费水资源和肥料，甚至水肥过量对农田植物造成伤害。
因此，本实用新型提出了一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供了一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，解决了现有灌溉系统施肥的方式不具备自动开启或关闭的功能，导致人力成本高，以及人为疏忽导致浪费水资源和肥料，甚至水肥过量对农田植物造成伤害的问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，包括远程终端、与远程终端无线连接的云服务器、与云服务器无线连接无线收发器，以及与无线收发器连接的监测装置和自动控制柜；
所述监测装置将农田现场的各项参数信息通过无线收发器传送给自动控制柜，自动控制柜根据预先设定的参数阈值，控制水泵、水阀和肥液阀的开启或关闭，同时无线收发器还将监测装置监测到的各项参数信息和自动控制柜的操作数据实时传送到云服务器进行数据存储和分析，以便远程终端进行调用和查看；
所述监测装置包括环境信息采集单元、土壤信息采集单元和监控摄像头，所述环境信息采集单元和土壤信息采集单元实时采集环境和土壤数据信息发送给无线收发器，所述监控摄像头采集农田现场的作物生长情况发送给无线收发器；
所述自动控制柜包括主控制器、水泵控制器、水阀控制器和肥液控制器，所述主控制器分别连接水泵控制器、水阀控制器和肥液控制器，对水泵、水阀和肥液阀进行自动控制。
进一步地，所述环境信息采集单元包括第一流量计、第二流量计、环境温湿度传感器、雨量传感器、风速风向传感器和光合有效辐射传感器，均与无线收发器通讯。
更进一步地，所述第一流量计设置在输水管道上，测量灌溉用水流量，所述第二流量计设置在肥液管道上，测量肥液流量。
更进一步地，所述环境温湿度传感器、雨量传感器、风速风向传感器和光合有效辐射传感器均设置在农田现场。
进一步地，所述土壤信息采集单元包括土壤温湿度传感器、土壤养分传感器和土壤PH值传感器，均设置在土壤内，且均与无线收发器通讯。
进一步地，所述水泵设置在输水管道上，位于水源与第一流量计之间，输水管道从储水池中通过水泵抽水，所述水阀设置在浇灌管道上，位于输水管道与灌水器之间，所述肥液阀设置在肥液管道上，位于肥液存储箱与第二流量计之间，所述肥液管道一端连接液态肥料池，另一端与输水管道连接。
进一步地，所述主控制器为PLC控制器，可外接程序编辑器设定各项参数的阈值。
更进一步地，所述主控制器还连接手动操作箱，实现对水泵、水阀和肥液阀的手动控制。
进一步地，所述监测装置连接显示屏，将农田实时数据进行现场显示。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，通过物联网技术的应用，所述监测装置将农田现场的各项参数信息通过无线收发器传送给自动控制柜，自动控制柜根据设定的参数阈值，控制水泵、水阀和肥液阀的启停，同时无线收发器还将监测装置监测到的各项参数信息和自动控制柜的操作数据实时传送到云服务器进行数据存储和分析，以物联网进行数据通讯，稳定性和实时性强，数据处理能力强，响应速度快，实时监控农田现场的作物生长情况、环境情况和土壤情况，实现自动、远程遥控、现场控制等功能，定时、定量、施肥和浇灌等多种运行模式，更加节水节能，降低灌溉的成本，优化调度，提高效益。
2.本实用新型按照作物生长需求，进行全生育期养分需求设计把作物所需要的水分和养分适时、定量、定时的根据植物不同的生长期按比例直接提供给作物，具体通过程序编辑器对主控制器进行编程来设计，这样可使灌水量、灌水时间、施肥量、施肥时间都达到很高的精度，具有水肥同步、集中供给、一次投资、多年受益的特点，从而达到提高水肥利用率的目的。
3.本实用新型无需人为控制，系统自动感测何时需要灌溉，以及施肥，系统可以实现自动开启或关闭灌溉点的灌水器进行浇灌；根据作物情况设定自动开启或关闭肥液阀进行浇灌时施肥，一般按恒定的月、周、日运行表进行循环运行，按灌溉日内循环时长、间隔时长运行，可设定土壤水分参数自动启停阀门，可根据时间或水量比例决定注入的肥液或根据EC/PH值进行施肥的编程。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：
图1是一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统的系统结构图；
图2是本实用新型的连接示意图。
图中标记：1.储水池、101.输水管道、102.水泵、103.第一流量计、2.液态肥料池、201.肥液管道、202.肥液阀、203.第二流量计、301.浇灌管道、302.水阀、4.农田现场、401.灌水器、5.监测装置、6.自动控制柜、7.无线收发器、8.云服务器、9.远程终端。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，解决了现有灌溉系统施肥的方式不具备自动开启或关闭的功能，导致人力成本高，以及人为疏忽导致浪费水资源和肥料，甚至水肥过量对农田植物造成伤害的问题。
一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，包括远程终端9、与远程终端9无线连接的云服务器8、与云服务器8无线连接无线收发器7，以及与无线收发器7连接的监测装置5和自动控制柜6；
所述监测装置5将农田现场4的各项参数信息通过无线收发器7传送给自动控制柜6，自动控制柜6根据预先设定的参数阈值，控制水泵102、水阀302和肥液阀202的开启或关闭，同时无线收发器7还将监测装置5监测到的各项参数信息和自动控制柜6的操作数据实时传送到云服务器8进行数据存储和分析，以便远程终端9进行调用和查看；
所述监测装置5包括环境信息采集单元、土壤信息采集单元和监控摄像头，所述环境信息采集单元和土壤信息采集单元实时采集环境和土壤数据信息发送给无线收发器7，所述监控摄像头采集农田现场4的作物生长情况发送给无线收发器7，通过定时拍照或者实施录像的方式进行采集；
所述自动控制柜6包括主控制器、水泵控制器、水阀控制器和肥液控制器，所述主控制器分别连接水泵控制器、水阀控制器和肥液控制器，对水泵102、水阀302和肥液阀202进行自动控制。
本实用新型通过物联网技术的应用，所述监测装置5将农田现场4的各项参数信息通过无线收发器7传送给自动控制柜6，自动控制柜6根据设定的参数阈值，控制水泵102、水阀302和肥液阀202的开启或关闭，同时无线收发器7还将监测装置5监测到的各项参数信息和自动控制柜6的操作数据实时传送到云服务器8进行数据存储和分析，以物联网进行数据通讯，稳定性和实时性强，数据处理能力强，响应速度快，实时监控农田现场4的作物生长情况、环境情况和土壤情况，实现自动、远程遥控、现场控制等功能，定时、定量、施肥和浇灌等多种运行模式，更加节水节能，降低灌溉的成本，优化调度，提高效益。
下面结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
本实用新型较佳实施例提供的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，包括远程终端9、与远程终端9无线连接的云服务器8、与云服务器8无线连接无线收发器7，以及与无线收发器7连接的监测装置5和自动控制柜6；
所述监测装置5将农田现场4的各项参数信息通过无线收发器7传送给自动控制柜6，自动控制柜6根据预先设定的参数阈值，控制水泵102、水阀302和肥液阀202的开启或关闭，同时无线收发器7还将监测装置5监测到的各项参数信息和自动控制柜6的操作数据实时传送到云服务器8进行数据存储和分析，所述云服务器8具有数据处理和存储功能，具有大数据分析处理、实时数据处理与提取、历史数据分析与处理、异常数据预警报告、建议方案生成与存储功能，存储不同作物、不同生长时期在不同灌溉方式下的灌水量与灌水时长、施肥量与施肥时长数据，便远程终端9进行调用和查看；
所述监测装置5包括环境信息采集单元、土壤信息采集单元和监控摄像头，所述环境信息采集单元和土壤信息采集单元实时采集环境和土壤数据信息发送给无线收发器7，所述监控摄像头采集农田现场4的作物生长情况发送给无线收发器7，通过定时拍照或者实施录像的方式进行采集；
所述自动控制柜6包括主控制器、水泵控制器、水阀控制器和肥液控制器，所述主控制器分别连接水泵控制器、水阀控制器和肥液控制器，对水泵102、水阀302和肥液阀202进行自动控制。
进一步地，所述环境信息采集单元包括第一流量计103、第二流量计203、环境温湿度传感器、雨量传感器、风速风向传感器和光合有效辐射传感器，均与无线收发器7通讯。
更进一步地，所述第一流量计103设置在输水管道101上，测量灌溉用水流量，所述第二流量计203设置在肥液管道201上，测量肥液流量，所述第一流量计103和第二流量计203均采用FMG70B型号。
更进一步地，所述环境温湿度传感器、雨量传感器、风速风向传感器和光合有效辐射传感器均设置在农田现场4，所述环境温湿度传感器采用型号为HTU21D，所述雨量传感器采用型号为NJS-JDZ05-1，所述风速风向传感器采用型号为PH100SX，所述光合有效辐射传感器采用型号为NHGH09。
进一步地，所述土壤信息采集单元包括土壤温湿度传感器、土壤养分传感器和土壤PH值传感器，均设置在土壤内，且均与无线收发器7通讯，所述土壤温湿度传感器采用型号为HSTL-102STR，所述土壤养分传感器采用型号为SM3005，所述土壤PH值传感器采用型号为TP-SPH-1。
进一步地，所述水泵102设置在输水管道101上，位于水源与第一流量计103之间，输水管道101从储水池1中通过水泵102抽水，所述水阀302设置在浇灌管道301上，位于输水管道101与灌水器401之间，所述肥液阀202设置在肥液管道201上，位于肥液存储箱与第二流量计203之间，所述肥液管道201一端连接液态肥料池2，另一端与输水管道101连接。
进一步地，所述主控制器为PLC控制器，可外接程序编辑器设定各项参数的阈值。
更进一步地，所述主控制器还连接手动操作箱，实现对水泵102、水阀302和肥液阀202的手动控制。
进一步地，所述监测装置5连接显示屏，将农田实时数据进行现场显示，采用LED显示屏，四线电阻式触摸显示屏，触摸精度准确，经久耐用，触摸寿命长，方便现场视察时查看农田实时数据信息。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员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)
1.一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：包括远程终端(9)、与远程终端(9)无线连接的云服务器(8)、与云服务器(8)无线连接无线收发器(7)，以及与无线收发器(7)连接的监测装置(5)和自动控制柜(6)；
所述监测装置(5)将农田现场(4)的各项参数信息通过无线收发器(7)传送给自动控制柜(6)，自动控制柜(6)根据预先设定的参数阈值，控制水泵(102)、水阀(302)和肥液阀(202)的开启或关闭，同时无线收发器(7)还将监测装置(5)监测到的各项参数信息和自动控制柜(6)的操作数据实时传送到云服务器(8)进行数据存储和分析，以便远程终端(9)进行调用和查看；
所述监测装置(5)包括环境信息采集单元、土壤信息采集单元和监控摄像头，所述环境信息采集单元和土壤信息采集单元实时采集环境和土壤数据信息发送给无线收发器(7)，所述监控摄像头采集农田现场(4)的作物生长情况发送给无线收发器(7)；
所述自动控制柜(6)包括主控制器、水泵控制器、水阀控制器和肥液控制器，所述主控制器分别连接水泵控制器、水阀控制器和肥液控制器，对水泵(102)、水阀(302)和肥液阀(202)进行自动控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：所述环境信息采集单元包括第一流量计(103)、第二流量计(203)、环境温湿度传感器、雨量传感器、风速风向传感器和光合有效辐射传感器，均与无线收发器(7)通讯。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：所述第一流量计(103)设置在输水管道(101)上，测量灌溉用水流量，所述第二流量计(203)设置在肥液管道(201)上，测量肥液流量。
4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：所述环境温湿度传感器、雨量传感器、风速风向传感器和光合有效辐射传感器均设置在农田现场(4)。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：所述土壤信息采集单元包括土壤温湿度传感器、土壤养分传感器和土壤PH值传感器，均设置在土壤内，且均与无线收发器(7)通讯。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：所述水泵(102)设置在输水管道(101)上，位于水源与第一流量计(103)之间，所述水阀(302)设置在浇灌管道(301)上，位于输水管道(101)与灌水器(401)之间，所述肥液阀(202)设置在肥液管道(201)上，位于肥液存储箱与第二流量计(203)之间，所述肥液管道(201)一端连接液态肥料池(2)，另一端与输水管道(101)连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：所述主控制器为PLC控制器，可外接程序编辑器设定各项参数的阈值。
8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：所述主控制器还连接手动操作箱，实现对水泵(102)、水阀(302)和肥液阀的手动控制。
9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的施肥与灌溉一体化控制系统，其特征在于：所述监测装置(5)连接显示屏，将农田实时数据进行现场显示。
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