CN209030787U - 生态园林水控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种生态园林水控制系统，属于生态环保灌溉领域，该系统包括太阳能光伏发电装置、智能控制装置、水分监控装置、调控装置和水源；水分监控装置包括土壤水分传感器、入土镂空管和数据发射装置，土壤水分传感器呈圆柱状，由内置电极和石膏圆柱体构成，内置电极包括螺旋形工作电极和对电极，对电极设置于螺旋形工作电极的中心位置，内置电极由镀锡铜丝制成。本实用新型在各个生态园区设置土壤水分传感器，在水源、生态沟渠处设置水位传感器，通过传感器与智能控制装置相结合，将水分(位)数据传输至计算机控制模块，管理者可以及时得知生态园林各个区域情况，通过个性化设置分别设置不同生态区的调控条件，提高了管理效率，节约成本。

Description

生态园林水控制系统

技术领域

本实用新型属于生态环保灌溉领域，具体涉及一种生态园林水控制系统。

背景技术

在农业生产活动中灌溉用水量占至80％的比例，但传统的灌溉模式中使得水的实际利用率仅为30～40％，大水漫灌不仅导致生产效率低下，而且造成了水资源的浪费。

目前市面上的自动化浇水装置大都通过人为控制机器开关从而实现灌溉，在此条件下存在三个问题：

(1)园林各植被类型的需水量不同，使用一个标准进行灌溉；

(2)通过人为观察园林各区域是否缺水本身不够精确，更加无法判断深层土壤是否缺水，而现有的金属探针测量含水量时，当土壤含水量大于20％时会产生较大误差，无法精确测量土壤含水量，从而导致无法对不同土层调控所需的水量做到精准定量分析；

(3)因为无法做到精确测量含水量，所以当在浇水灌溉时，大于植物所需量时，会产生电力和水资源的浪费情况，而供水太少则无法满足植物需求。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种操作简单、高精度、节能环保、灌溉效率高的生态园林水控制系统。

本实用新型提供的这种生态园林水控制系统，包括太阳能光伏发电装置、智能控制装置、水分监控装置、调控装置和水源；

所述太阳能光伏发电装置用于对整个控制系统进行供电，智能控制装置上设置系统运行的水分条件，水分监控装置监控生态园区各个区域、各个土层的水量，水分监控装置将监测的水量数据传输到智能控制装置，达到调控条件时，智能控制装置将控制信号发送给调控装置，通过调控装置将水输送至生态园区各区域，以保持生态园林水分平衡；

所述水分监控装置包括土壤水分传感器、入土镂空管和数据发射装置，土壤水分传感器呈圆柱状，由内置电极和石膏圆柱体构成，内置电极包括螺旋形工作电极和对电极，对电极设置于螺旋形工作电极的中心位置，内置电极由镀锡铜丝制成，土壤水分传感器安装于入土镂空管的镂空处，土壤水分传感器与数据发射装置连接，数据发射装置安装于入土镂空管的顶端，用于将监测到的水量数据传输到智能控制装置。

在一个具体实施方式中，所述生态园林水控制系统还包括补充水源、生态沟渠、水位监测装置；

所述补充水源与水源连接，补充水源与水源之间设有水泵，用于将补充水源处的水输送至水源处；

所述生态沟渠与水源连接，生态沟渠与水源之间设有电动水闸，用于将水源处的水引流至生态沟渠，维持生态沟渠中的水量；

所述水位监测装置由水位监测传感器、数据发射装置组成，水位监测传感器设置于水源和生态沟渠深度1/3和2/3处，用于监测水源和生态沟渠的水位。

当水源的水位下降到1/3处时，数据发射装置将水位数据传输到智能控制装置的数据接收装置上，通过计算机控制模块控制水泵从补充水源取水补充，当水位达到2/3时，则停止；当生态沟渠中水位低于1/3时，通过打开电动水闸将水源处的水引流至沟渠中，维持生态沟渠中的水量。

在一个具体实施方式中，所述智能控制装置由计算机控制模块、数据接收装置组成，计算机控制模块分不同植被区域、不同的土层分别设置不同的水分调控条件，通过计算机控制模块读取的数据有日期信息、时间信息和天气状况信息用以确定未来8小时内是否会形成降雨以及降雨量大小，，并通过数据接收装置接收水分监测装置传递的实时水量数据，智能控制调控装置运行时间。

在一个具体实施方式中，所述太阳能光伏发电装置由电池板支架、太阳能电池板、蓄电池组成，用于对控制系统进行供电，将太阳能转换为电能存储在蓄电池中，以保证系统在阴天或光照不足的情况下正常工作。

在一个具体实施方式中，所述调控装置由水泵、过滤器、水管、喷头和滴灌带组成，水泵安装于水源处，由太阳能光伏发电装置供能，水泵与水源接口处设有过滤器，用于过滤水中的杂物，防止水管堵塞，过滤后的水通过水管输送至喷头和滴灌带，以对生态园林水分进行调控。

在一个具体实施方式中，所述入土镂空管的长度为20cm，在5cm与15cm处放置土壤水分传感器，用来监控0～10cm水量和10～20cm水量数据，并实时将数据传输至数据发射装置并反馈到计算机控制模块。

当0～10cm水量或10～20cm水量达到调控设定值，与水分传感器连接的数据发射器将实时水分数据传输到计算机控制模块，由计算机控制模块控制水泵，将水输送至喷头和滴灌带进行灌溉；当0～10cm土层含水量或10～20cm土层含水量达到停止调控设定值时，由智能控制装置控制调控装置停止运行，执行监测功能。

在一个具体实施方式中，所述石膏圆柱体的直径为6～10cm；石膏圆柱体的高度为5～10cm，螺旋形工作电极直径为3～5cm；对电极长度为5～10cm。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果为：

(1)本发明在各个生态园区(如林地、灌丛、草地等)设置土壤水分传感器，且添加了水体部分，并在水体部分(水源、生态沟渠)处设置水位传感器，通过水分(位)传感器与智能控制装置相结合，将水分(位)数据传输至计算机控制模块，管理者可以及时得知生态园林各个区域情况，通过个性化设置分别设置不同生态区的调控条件，大大提高了管理效率。同时，水体部分还能收集并储存大气降水进行灌溉，充分利用水资源。

(2)本实用新型在不同深度的土层设置土壤水分传感器，土壤水分传感器由螺旋形镀锡铜丝电极和石膏构成，其精度高，可以精确测量土壤含水量大于20％，以实时监测不同土层的水分数据，避免不同土层水分需求不足或过量的问题。

(3)本实用新型适用范围广泛，除了应用于城市绿化，还可在农业灌溉、林木、果树、药用和观赏等植物栽培等领域使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例中生态园林水控制系统示意图。

图2为水分监控装置结构示意图。

图3为土壤水分传感器结构示意图。

图4为本实用新型生态园林水控制系统的技术路线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步说明：

结合图1、图2、图3可以看出，本实施例公开了一种生态园林水控制系统，包括太阳能光伏发电装置、智能控制装置、水分监控装置、调控装置、水源、补充水源、生态沟渠和水位监测装置。

太阳能光伏发电装置用于对整个控制系统进行供电，智能控制装置上设置系统运行的水分条件，水分监控装置监控生态园区各个区域、各个土层的水量，水分监控装置将监测的水量数据传输到智能控制装置，达到调控条件时，智能控制装置将控制信号发送给调控装置，通过调控装置将水输送至生态园区各区域，以保持生态园林水分平衡。

太阳能光伏发电装置由电池板支架、太阳能电池板、蓄电池组成，用于对控制系统进行供电，将太阳能转换为电能存储在蓄电池中，以保证系统在阴天或光照不足的情况下正常工作。

智能控制装置由计算机控制模块、数据接收装置组成，计算机控制模块分不同植被区域、不同的土层分别设置不同的水分调控条件，通过计算机控制模块读取的数据有日期信息，时间信息和天气状况信息用以确定未来8小时内是否会形成降雨以及降雨量大小，，并通过数据接收装置接收水分监测装置传递的实时水量数据，智能控制调控装置运行时间。

水分监控装置包括土壤水分传感器、入土镂空管和数据发射装置，土壤水分传感器呈圆柱状，由内置电极和石膏圆柱体构成，内置电极包括螺旋形工作电极和对电极，对电极设置于螺旋形工作电极的中心位置，内置电极由镀锡铜丝制成，土壤水分传感器安装于入土镂空管的镂空处，土壤水分传感器与数据发射装置连接，数据发射装置安装于入土镂空管的顶端，用于将监测到的水量数据传输到智能控制装置。其中，石膏圆柱体的直径为6～10cm；石膏圆柱体的高度为5～10cm，螺旋形工作电极直径为3～5cm；对电极长度为5～10cm。

土壤水分传感器的制备过程为：将石膏与水按质量比为7：5混合均匀，迅速倒入装有电极的模子中，赶尽气泡，将试件表面刮平，待45min后取出石膏块，自然风干，制作完成后需浸渍在蒸馏水中，测量其饱和电阻值，除去电阻值与平均值相差较大的块件。

入土镂空管的长度为20cm，在5cm与15cm处放置土壤水分传感器，用来监控0～10cm水量和10～20cm水量数据，并实时将数据传输至数据发射装置并反馈到计算机控制模块；当0～10cm水量或10～20cm水量达到调控设定值，与水分传感器连接的数据发射器将实时水分数据传输到计算机控制模块，由计算机控制模块控制水泵，将水输送至喷头和滴灌带进行灌溉；当0～10cm土层含水量或10～20cm土层含水量达到停止调控设定值时，由智能控制装置控制调控装置停止运行，执行监测功能。

调控装置由水泵、过滤器、水管、喷头和滴灌带组成，水泵安装于水源处，由太阳能光伏发电装置供能，水泵与水源接口处设有过滤器，用于过滤水中的杂物，防止水管堵塞，过滤后的水通过水管输送至喷头和滴灌带，以对生态园林水分进行调控。

补充水源与水源连接，补充水源与水源之间设有水泵，用于将补充水源处的水输送至水源处；生态沟渠与水源连接，生态沟渠与水源之间设有电动水闸，用于将水源处的水引流至生态沟渠，维持生态沟渠中的水量。

在本实用新型实施例中，水源为人工湖泊，用于储存水资源，补充水源为自来水管道，用于及时补充水源。

水位监测装置由水位监测传感器、数据发射装置组成，水位监测传感器设置于水源和生态沟渠深度1/3和2/3处，用于监测水源和生态沟渠的水位。

当水源的水位下降到1/3处时，数据发射装置将水位数据传输到智能控制装置的数据接收装置上，通过计算机控制模块控制水泵从补充水源取水补充，当水位达到2/3时，则停止；当生态沟渠中水位低于1/3时，通过打开电动水闸将水源处的水引流至沟渠中，维持生态沟渠中的水量。

本实用新型实施例中，通过生态园林水控制系统，将生态园林的水分控制在相对平衡状态，使园林的林区、灌木区、草地区域具有适宜的水分含量，湖泊(水源)和沟渠的水位变化在一定的范围，园林整体水分保持平衡，其技术路线如图4所示。

本实用新型具有以下优势：

第一点是将太阳能电池技术与水量智能调控装置相结合，同时更加注重结合天气状况进行灌溉，这是一创新点，大大节省了电力和水资源，促进了资源的可持续发展。

第二点是在两个不同深度土层设置传感器，这是一创新点。设置两个土层的原因在于在实际土壤入渗过程中，水分下渗需要一定的时间，如若只设置一个传感器进行观察，当进行调控时，随着土壤水入渗的进行，很可能会出现土壤表层水量达到植物需求而深层根系仍处在缺水的情况。通过实时记录不同土层的水分含量，减少了灌溉所需水量误差，提高了灌溉所需水量的精度和准确度。

第三点是根据不同地区的不同作物设置不同的喷头类型、入土管长度、水分传感器数量和水位传感器位置。此外除了应用于城市绿化，还可在农业灌溉、林木、果树、药用和观赏等植物栽培等领域使用。

Claims (7)

1.一种生态园林水控制系统，其特征在于：包括太阳能光伏发电装置、智能控制装置、水分监控装置、调控装置和水源；

所述太阳能光伏发电装置用于对整个控制系统进行供电，智能控制装置上设置系统运行的水分条件，水分监控装置监控生态园区各个区域、各个土层的水量，水分监控装置将监测的水量数据传输到智能控制装置，达到调控条件时，智能控制装置将控制信号发送给调控装置，通过调控装置将水输送至生态园区各区域，以保持生态园林水分平衡；

所述水分监控装置包括土壤水分传感器、入土镂空管和数据发射装置，土壤水分传感器呈圆柱状，由内置电极和石膏圆柱体构成，内置电极包括螺旋形工作电极和对电极，对电极设置于螺旋形工作电极的中心位置，内置电极由镀锡铜丝制成，土壤水分传感器安装于入土镂空管的镂空处，土壤水分传感器与数据发射装置连接，数据发射装置安装于入土镂空管的顶端，用于将监测到的水量数据传输到智能控制装置。

2.根据权利要求1所述的生态园林水控制系统，其特征在于：所述生态园林水控制系统还包括补充水源、生态沟渠、水位监测装置；

所述补充水源与水源连接，补充水源与水源之间设有水泵，用于将补充水源处的水输送至水源处；

所述生态沟渠与水源连接，生态沟渠与水源之间设有电动水闸，用于将水源处的水引流至生态沟渠，维持生态沟渠中的水量；

所述水位监测装置由水位监测传感器、数据发射装置组成，水位监测传感器设置于水源和生态沟渠深度1/3和2/3处，用于监测水源和生态沟渠的水位。

3.根据权利要求1或2所述的生态园林水控制系统，其特征在于：所述智能控制装置由计算机控制模块、数据接收装置组成，计算机控制模块分不同植被区域、不同的土层分别设置不同的水分调控条件，通过计算机控制模块读取的数据有日期信息，时间信息和天气状况信息，并通过数据接收装置接收水分监测装置传递的实时水量数据。

4.根据权利要求1或2所述的生态园林水控制系统，其特征在于：所述太阳能光伏发电装置由电池板支架、太阳能电池板、蓄电池组成，用于对控制系统进行供电，将太阳能转换为电能存储在蓄电池中，以保证系统在阴天或光照不足的情况下正常工作。

5.根据权利要求1或2所述的生态园林水控制系统，其特征在于：所述调控装置由水泵、过滤器、水管、喷头和滴灌带组成，水泵安装于水源处，由太阳能光伏发电装置供能，水泵与水源接口处设有过滤器，用于过滤水中的杂物，过滤后的水通过水管输送至喷头和滴灌带，以对生态园林水分进行调控。

6.根据权利要求1或2所述的生态园林水控制系统，其特征在于：所述入土镂空管的长度为20cm，在5cm与15cm处放置土壤水分传感器，用来监控0～10cm水量和10～20cm水量数据，并实时将数据传输至数据发射装置并反馈到计算机控制模块。

7.根据权利要求1或2所述的生态园林水控制系统，其特征在于：所述石膏圆柱体的直径为6～10cm；石膏圆柱体的高度为5～10cm，螺旋形工作电极直径为3～5cm；对电极长度为5～10cm。