CN211322396U

CN211322396U - 一种智能灌溉装置

Info

Publication number: CN211322396U
Application number: CN201921231934.0U
Authority: CN
Inventors: 李杜; 蔡慧; 林萍; 陈永明
Original assignee: Yancheng Institute of Technology
Current assignee: Yancheng Institute of Technology
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2029-08-01

Abstract

本实用新型提出一种智能灌溉装置，包括智能灌溉机器人、智能灌溉机器人行进轨道、给水系统；智能灌溉机器人包括车体、位于车体上的灌溉系统、位于车体上的可编程逻辑控制器、分别位于车体前端和后端的电磁传感器；智能灌溉机器人行进轨道上设有可发出电磁信号的电磁引导线；给水系统包括给水点、给水泵和给水管道。本实用新型通过智能灌溉机器人、智能灌溉机器人行进轨道和给水系统，能够自动灌溉和自动补水，并且能够按照植株不同生长期需水规律进行不同灌溉；通过位于植株周围土壤中的若干个湿度传感器，选择性浇灌缺水干旱树木，实现灌溉的智能控制，达到了节省用水和节省人力的目的，使得植株灌溉工程简便、省力与高效，提高灌溉质量。

Description

一种智能灌溉装置

技术领域

本实用新型涉及园林灌溉技术领域，具体地说是涉及一种智能灌溉装置。

背景技术

在园林植物生产过程中，水是植物的生命之源，因此需经常对植物进行灌溉，常见的灌溉形式分沟灌、畦灌、喷灌、滴灌、人工浇灌等，人们对不同植物品种采用不同的浇灌方式，如对于大面积的庄稼采用进水地面浇灌，对于树木采用提水单棵浇灌，草坪一般用水管喷洒浇灌，而园林的灌溉一般都是用管道水，用胶管将水引入园林中浇灌。现有技术的灌溉存在以下不足之处，一是灌溉过程中对人工的依赖程度较大，自动化程度低，智能化程度低，二是对水资源造成很大浪费，不利于节约用水，三是水流直接冲击作物、土壤，容易造成作物损伤、土壤流失、灌溉不均匀的情况，更严重的是，有时候能把幼苗的根冲出土壤造成幼苗死亡，造成灌溉效果不理想。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种智能灌溉装置，能够按照植株不同生长期需水规律进行不同灌溉，把水分定时定量直接提供给植株，实现智能控制，为植株灌溉工程提供简便、省力与高效的保障。

技术方案：本实用新型提出一种智能灌溉装置，包括智能灌溉机器人、智能灌溉机器人行进轨道、给智能灌溉机器人给水的给水系统；

所述智能灌溉机器人包括车体、位于车体上的灌溉系统、位于车体上的可编程逻辑控制器、分别位于车体前端和后端的电磁传感器；

所述车体前端两侧设置有左前轮和右前轮，以及驱动左前轮转动的左前轮电动机和驱动右前轮转动的右前轮电动机；

所述灌溉系统包括储水箱、灌溉泵、灌溉管道、转台、驱动转台转动的转台电动机、测距传感器、灌溉位置传感器；所述灌溉泵的进水管与储水箱连通，灌溉泵的出水管与灌溉管道连通；所述灌溉管道固定于转台上；

所述测距传感器的数量为两个，分别置于所述转台的两侧，探测植株距智能灌溉机器人的距离，并将距离数据发送给可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器接收距离数据并与可编程逻辑控制器中预设数值进行比较，若一侧的测距传感器检测到距离数据在预设数值范围内，则该侧有可灌溉植株；可编程逻辑控制器发送启动信号给转台电动机，并发送停止信号给左前轮电动机和右前轮电动机；

所述灌溉位置传感器的数量为两个，分别置于所述转台的两侧；当可灌溉植株所在一侧的灌溉位置传感器检测到转台转动至可灌溉植株所在一侧，灌溉位置传感器发送信号至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器发送停止转动信号给转台电动机，同时可编程逻辑控制器发送启动信号给灌溉泵进行灌溉；

所述电磁传感器用于采集智能灌溉机器人行进轨道上的电磁信号并发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收电磁信号并发送控制信号给左前轮电动机和右前轮电动机控制左前轮电动机和右前轮电动机的启停；

所述智能灌溉机器人行进轨道上设有可发出电磁信号的电磁引导线；

所述给水系统包括给水点、给水泵和给水管道；所述给水泵的进水管与给水点相连，给水泵的出水管与给水管道的一端相连；所述给水管道的另一端置于所述储水箱的进水口的上方；所述给水管道上设有补水位置传感器，补水位置传感器探测智能灌溉机器人的位置信息，并将智能灌溉机器人的位置信息发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收到智能灌溉机器人的位置信息，判定智能灌溉机器人已到达给水位置，并发送启动信号给给水泵，进行储水箱补水。

进一步，所述智能灌溉装置还包括位于植株上的编码信号发生器和位于植株周围土壤中的若干个湿度传感器；湿度传感器检测到的土壤湿度低于预设值时，发出信号给编码信号发生器，编码信号发生器接收到湿度传感器的信号并发送编码信号给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收编码信号并控制智能灌溉机器人到达编码信号发生器所在的植株进行灌溉。

进一步，所述储水箱内设有高水位传感器；高水位传感器检测储水箱内高水位信息并发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收到高水位信息，发出停止信息给给水泵。

进一步，所述储水箱内设有低水位传感器；低水位传感器检测储水箱内低水位信息并发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收到低水位信息，启动左前轮电动机和右前轮电动机使智能灌溉机器人到达给水位置进行补水。

进一步，所述储水箱的顶部设有进水口，所述进水口处设有可自动开闭的储水箱盖；当智能灌溉机器人到达给水位置，可编程逻辑控制器发送控制信号使储水箱盖开启，进行储水箱补水；当可编程逻辑控制器接收到高水位信息，发送控制信号使储水箱盖关闭。

进一步，所述车体上设有电池，电池给左前轮电动机、右前轮电动机和转台电动机供电。

进一步，所述车体上设有温湿传感器，温湿传感器探测智能灌溉机器人的温度和湿度，并将温度和湿度信息发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收温度和湿度信息并与可编程逻辑控制器中预设数值进行比较，若温度或湿度超出预设数值范围，可编程逻辑控制器发送信号控制电池停止供电。

进一步，所述车体上设有A/D转换模块，所述温湿传感器采集的温湿度模拟信号发送至A/D转换模块，A/D转换模块将温湿度模拟信号转换成温湿度数字信号发送给可编程逻辑控制器。

进一步，所述车体后端两侧设置有左后轮和右后轮；所述左前轮及左后轮外套装有履带；所述右前轮及右后轮外套装有履带。

有益效果：本实用新型通过将智能灌溉机器人、智能灌溉机器人行进轨道和给水系统设计成一个完整的智能灌溉装置，并且将可编程逻辑控制器应用在灌溉机器人的控制中，能够自动灌溉和自动补水，并且能够按照植株不同生长期需水规律进行不同灌溉，把水分定时定量直接提供给植株；通过位于植株周围土壤中的若干个湿度传感器，还能够选择性浇灌缺水干旱树木；本实用新型实现灌溉的智能控制，达到了节省用水和节省人力的目的，使植株灌溉工程简便、省力与高效，使灌溉质量得到了显著地提高。

附图说明

图1为本实用新型智能灌溉机器人和给水系统结构示意图；

图2 为本实用新型智能灌溉机器人的车体结构示意图；

图3 为本实用新型转台结构示意图；

图4为本实用新型智能灌溉机器人行进轨道示意图；

图5为本实用新型植株上的编码信号发生器和植株周围土壤中的湿度传感器示意图；

图6为本实用新型智能灌溉机器人控制原理示意图。

图中1.车体，2.可编程逻辑控制器，3.电磁传感器，4.左前轮，5.右前轮，6.左前轮电动机，7.右前轮电动机，8.左联动杆，9.右联动杆，10.左后轮，11. 右后轮，12.履带，13.储水箱，14.灌溉泵，15.灌溉管道，16.驱动转台，17.转台电动机，18.测距传感器，19.灌溉位置传感器，20.低水位传感器，21.电磁引导线，22.给水点，23.给水泵，24.给水管道，25.补水位置传感器，26.储水箱盖，27.高水位传感器，28.电池，29.温湿传感器，30. A/D转换模块，31.植株，32.编码信号发生器，33.湿度传感器。

具体实施方式

本实用新型提出一种智能灌溉装置，如图1至图6所示，包括智能灌溉机器人、智能灌溉机器人行进轨道、给智能灌溉机器人给水的给水系统。

如图1所示，智能灌溉机器人包括车体1、位于车体1上的灌溉系统、位于车体1上的可编程逻辑控制器（PLC）2、分别位于车体1前端和后端的电磁传感器3。本实施例中可采用三菱FX2N-32MR-001型PLC。

如图1和图2所示，车体1前端两侧设置有左前轮4和右前轮5，以及驱动左前轮4转动的左前轮电动机6和驱动右前轮5转动的右前轮电动机7。左前轮电动机6和右前轮电动机7可采用250W直流旋变无刷伺服电机，通过左联动杆8，将动力从左前轮电动机6传递到左前轮4，通过右联动杆9，将动力从右前轮电动机7传递到右前轮5。车体1后端两侧设置有左后轮10和右后轮11。当车体1前进和后退时，左前轮电动机6和右前轮电动机7同时启动，以共同的速度前转或者后转；当车体1转弯时，左前轮电动机6和右前轮电动机7其中一个停止，另外一个保持转动，车体1便可以完成转弯动作。优选地，左前轮4及左后轮10外套装有履带12；右前轮5及右后轮11外套装有履带12，以适应不平坦的道路。

如图1和图3所示，灌溉系统包括储水箱13、灌溉泵14、灌溉管道15、转台16、驱动转台16转动的转台电动机17、测距传感器18、灌溉位置传感器19。灌溉泵14的进水管与储水箱13连通，灌溉泵14的出水管与灌溉管道15连通；所述灌溉管道15固定于转台16上；所述测距传感器18的数量为两个，分别置于所述转台16的两侧，探测植株距智能灌溉机器人的距离，并将距离数据发送给可编程逻辑控制器2，测距传感器18采用AJ-SR04M一体化超声波测距模块，该模块的测量距离可以根据植株实际间距进行设置；可编程逻辑控制器2接收距离数据并与可编程逻辑控制器2中预设数值进行比较，若一侧的测距传感器18检测到距离数据在预设数值范围内，则该侧有可灌溉植株；可编程逻辑控制器2发送启动信号给转台电动机17，并发送停止信号给左前轮电动机6和右前轮电动机7；所述灌溉位置传感器19的数量为两个，分别置于所述转台16的两侧；当可灌溉植株所在一侧的灌溉位置传感器19检测到转台16转动至可灌溉植株所在一侧，灌溉位置传感器19发送信号至可编程逻辑控制器2，可编程逻辑控制器2发送停止转动信号给转台电动机17，同时可编程逻辑控制器2发送启动信号给灌溉泵14进行灌溉。灌溉的水量依据灌溉管道15喷水的时间进行控制，当喷水时间达到设定时候后可编程逻辑器2便会控制灌溉泵14停止运作，同时控制智能灌溉机器人继续行进。储水箱14内设有低水位传感器20；低水位传感器20检测储水箱14内低水位信息并发送给可编程逻辑控制器2，可编程逻辑控制器2接收到低水位信息，启动左前轮电动机6和右前轮电动机7使智能灌溉机器人到达给水位置进行补水。

电磁传感器3用于采集智能灌溉机器人行进轨道上的电磁信号并发送给可编程逻辑控制器2，可编程逻辑控制器2接收电磁信号并发送控制信号给左前轮电动机6和右前轮电动机7控制左前轮电动机6和右前轮电动机7的启停。

如图4所示，智能灌溉机器人行进轨道上设有可发出电磁信号的电磁引导线21。电磁引导线21采用电磁信号发生器通以电流发出电磁信号。

如图1所示，给水系统包括给水点22、给水泵23和给水管道24。给水泵23的进水管与给水点22相连，给水泵23的出水管与给水管道24的一端相连；所述给水管道24的另一端置于所述储水箱13的进水口的上方；所述给水管道24上设有补水位置传感器25，补水位置传感器25探测智能灌溉机器人的位置信息，并将智能灌溉机器人的位置信息发送给可编程逻辑控制器22，可编程逻辑控制器2接收到智能灌溉机器人的位置信息，判定智能灌溉机器人已到达给水位置，并发送启动信号给给水泵23，进行储水箱13补水。

储水箱13的顶部设有进水口，所述进水口处设有可自动开闭的储水箱盖26；当智能灌溉机器人到达给水位置，可编程逻辑控制器2发送控制信号使储水箱盖26开启，进行储水箱13补水。储水箱13内设有高水位传感器27；高水位传感器27检测储水箱13内高水位信息并发送给可编程逻辑控制器2，可编程逻辑控制器2接收到高水位信息，发出停止信息给给水泵23，并发送控制信号使储水箱盖26关闭。

优选地，可将给水点22设置于智能灌溉机器人行进轨道的中心位置，有利于缩短智能灌溉机器人至给水点22的路程。

车体1上设有电池28，电池28给左前轮电动机6、右前轮电动机7和转台电动机17供电。

车体1上设有温湿传感器29，温湿传感器29探测智能灌溉机器人的温度和湿度，并将温度和湿度信息发送给可编程逻辑控制器2，可编程逻辑控制器2接收温度和湿度信息并与可编程逻辑控制器2中预设数值进行比较，若温度或湿度超出预设数值范围，可编程逻辑控制器2发送信号控制电池28停止供电。

车体1上设有A/D转换模块30，所述温湿传感器29采集的温湿度模拟信号发送至A/D转换模块30，A/D转换模块30将温湿度模拟信号转换成温湿度数字信号发送给可编程逻辑控制器2。本实施例可采用三菱FX2N-4AD型A/D转换模块。

如图5所示，智能灌溉装置还包括位于植株31上的编码信号发生器32和位于植株周围土壤中的若干个湿度传感器33；湿度传感器33检测到的土壤湿度低于预设值时，发出信号给编码信号发生器32，编码信号发生器32接收到湿度传感器的信号并发送编码信号给可编程逻辑控制器2，可编程逻辑控制器2接收编码信号并控制智能灌溉机器人到达编码信号发生器32所在的植株31进行灌溉。

本实施例中植株周围土壤中放置三个湿度传感器33，为了防止植株编码信号发生器32接收到附近其它植株土壤中的湿度传感器33信号，将三个湿度传感器33与编码信号发生器32之间采用有线连接。当编码信号发生器32接收到至少两个湿度传感器33信号时，说明该植株31土壤干旱，需要浇灌，编码信号发生器32便发出该植株31的无线编码信号给可编程逻辑控制器2，可编程逻辑控制器2接收编码信号并控制智能灌溉机器人到达编码信号发生器32所在的植株进行灌溉；若是编码信号发生器32只接收到一个湿度传感器33发出信号，有可能是湿度传感器33失误。如果同时有多处植株31发出编码信号，按照植株31距离给水点22远近距离来安排灌溉优先级别。

智能灌溉机器人有三种工作模式，第一种是正常模式下的普遍灌溉，按照智能灌溉机器人行进轨道行进并逐个灌溉。第二种是有目标的特定灌溉，根据植株31上设置的编码信号发生器32发出的信号到达需要灌溉的植株31所在的位置进行灌溉。第三种是给植株31喷药及喷营养元素，当智能灌溉机器人在给水点22补水使储水箱13到达高水位后，工作人员按照植株31的实际需要将农药及营养元素搅拌进储水箱13中，并且在可编程逻辑控制器2中设定好灌溉管道15喷药的时间，然后开启智能灌溉机器人，智能灌溉机器人开始挨个植株喷洒药物或者营养元素。当智能灌溉机器人储水箱13内低水位传感器20发出信号时，智能灌溉机器人退回至给水点22进行补水，当高水位传感器27发出信号时，可编程逻辑控制器2控制智能灌溉机器人停止运作，并且发出信号给工作人员，等待农药及营养元素配给。

Claims

1.一种智能灌溉装置，其特征在于：包括智能灌溉机器人、智能灌溉机器人行进轨道、给智能灌溉机器人给水的给水系统；

2.根据权利要求1所述的智能灌溉装置，其特征在于：还包括位于植株上的编码信号发生器和位于植株周围土壤中的若干个湿度传感器；湿度传感器检测到的土壤湿度低于预设值时，发出信号给编码信号发生器，编码信号发生器接收到湿度传感器的信号并发送编码信号给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收编码信号并控制智能灌溉机器人到达编码信号发生器所在的植株进行灌溉。

3.根据权利要求1所述的智能灌溉装置，其特征在于：所述储水箱内设有高水位传感器；高水位传感器检测储水箱内高水位信息并发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收到高水位信息，发出停止信息给给水泵。

4.根据权利要求3所述的智能灌溉装置，其特征在于：所述储水箱内设有低水位传感器；低水位传感器检测储水箱内低水位信息并发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收到低水位信息，启动左前轮电动机和右前轮电动机使智能灌溉机器人到达给水位置进行补水。

5.根据权利要求4所述的智能灌溉装置，其特征在于：所述储水箱的顶部设有进水口，所述进水口处设有可自动开闭的储水箱盖；当智能灌溉机器人到达给水位置，可编程逻辑控制器发送控制信号使储水箱盖开启，进行储水箱补水；当可编程逻辑控制器接收到高水位信息，发送控制信号使储水箱盖关闭。

6.根据权利要求4所述的智能灌溉装置，其特征在于：所述车体上设有电池，电池给左前轮电动机、右前轮电动机和转台电动机供电。

7.根据权利要求6所述的智能灌溉装置，其特征在于：所述车体上设有温湿传感器，温湿传感器探测智能灌溉机器人的温度和湿度，并将温度和湿度信息发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器接收温度和湿度信息并与可编程逻辑控制器中预设数值进行比较，若温度或湿度超出预设数值范围，可编程逻辑控制器发送信号控制电池停止供电。

8.根据权利要求7所述的智能灌溉装置，其特征在于：所述车体上设有A/D转换模块，所述温湿传感器采集的温湿度模拟信号发送至A/D转换模块，A/D转换模块将温湿度模拟信号转换成温湿度数字信号发送给可编程逻辑控制器。

9.根据权利要求1所述的智能灌溉装置，其特征在于：所述车体后端两侧设置有左后轮和右后轮；所述左前轮及左后轮外套装有履带；所述右前轮及右后轮外套装有履带。