CN212629445U - 一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，包括控制模块、监测模块、对比模块和灌溉模块，所述监测模块上电性连接有信号输出模块，所述控制模块上电性连接有信号接收模块，所述监测模块与控制模块信号连接，所述灌溉模块通过连接线电性连接于控制模块，所述控制模块包括信息输入模块、存储模块和比较模块，所述输入模块电性连接于比较模块，所述比较模块电性连接于存储模块，所述信息输入模块用于预设灌溉模式。本实用新型通过智能化滴灌的方式将水通过灌溉管定量灌溉在农作物的根部，不仅有效的节约了水资源，而且由于灌溉水是从土壤内部进行灌溉的，也一定程度上避免了营养盐、农药及其它污染物渗入土壤中。
Description
技术领域
本实用新型属于生态节水灌溉领域，更具体地说，尤其涉及一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统。
背景技术
农业面源污染是指在农业生产活动中，农田中的泥沙、营养盐、农药及其它污染物，在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、壤中流、农田排水和地下渗漏，进入水体而形成的面源污染。这些污染物主要来源于农田施肥、农药、畜禽及水产养殖和农村居民。农业面源污染是最为重要且分布最为广泛的面源污染，农业生产活动中的氮素和磷素等营养物、农药以及其他有机或无机污染物，通过农田地表径流和农田渗漏形成地表和地下水环境污染，土壤中未被作物吸收或土壤固定的氮和磷通过人为或自然途径进入水体是引起水体污染的一个因素。
现有的技术，在农田灌溉时，大多通过大量的水进行灌溉，会使大量水连同营养盐、农药及其它污染物渗入土壤中，这就会导致面源污染，而且浪费了大量的水资源，因此，我们提出一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，本系统通过智能化滴灌的方式将水通过灌溉管定量灌溉在农作物的根部，不仅有效的节约了水资源，而且由于灌溉水是从土壤内部进行灌溉的，也一定程度上避免了营养盐、农药及其它污染物渗入土壤中。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，包括控制模块、监测模块、对比模块和灌溉模块，所述监测模块上电性连接有信号输出模块，所述控制模块上电性连接有信号接收模块，所述监测模块与控制模块信号连接，所述灌溉模块通过连接线电性连接于控制模块，所述控制模块包括信息输入模块、存储模块和比较模块，所述输入模块电性连接于比较模块，所述比较模块电性连接于存储模块，所述信息输入模块用于预设灌溉模式，所述存储模块用于储存多种灌溉模式，所述对比模块用于将监测模块传输的信息参数与控制模块中设定的各项参数作比较。
优选的，所述控制模块还包括计算模块以及控制灌溉模块电路通断的PLC 控制器，所述计算模块用于将对比模块对比后的数据进行计算，精确的计算出土壤所需求的水量，并将计算出水量的信息传输至PLC控制器，通过PLC 控制器控制灌溉模块对土壤进行灌溉。
优选的，所述监测模块包括环境监测模块和土壤水分检测模块，所述环境监测模块用于实施监测环境的温度、湿度以及天气情况，所述土壤水分检测模块具体设置为土壤湿度传感器，且土壤水分检测模块用于检测土壤中的水分含量，并将检测到的水分含量数据传输至控制模块。
优选的，所述土壤水分检测模块具体设置为SHT21S湿度传感器，其测量湿度通过拉高或拉低SHT21S湿度传感器的SCL来切换，当SCL＝1时，数据线SDA输出的是温度信号，当SCL＝0时，数据线SDA输出的是湿度信号，SHT21S 湿度传感器测量数据每秒刷新2次，另外SHT21S湿度传感器还提供SDM接口或Ic数字接口，且可将SDM端信号转换为模拟信号输出，数据由SDA线输出， SHT21S湿度传感器全量程标定，两线数字接口，所述湿度传感器的测量不确定度不超过±5％RH，时间常数在正温时为2s-3s，滞差为6.5％-8.5％。
优选的，所述比较模块采用运算符将监测模块传输来的环境信息以及土壤水分含量信息与对比模块中的预设参数进行运算比较，所述运算符包括算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符，所述运算符按优先级从底到高排列为：赋值运算符＜逻辑与运算符＜关系运算符＜算术运算符。
优选的，所述灌溉模块包括水泵以及灌溉管，所述灌溉管预埋在土壤内，且灌溉管设置为外表面等间距开设有出水管的灌溉管，所述出水管的出口处设置有流量传感器，且流量传感器与控制模块信号连接。
优选的，所述控制模块判断是否对土壤进行灌溉的具体条件为：
1)土壤内部水分的含量低于控制模块中设置的阈值；
2)空气湿度大于控制模块中设置的阈值；
3)监测模块判定1小时内会有降雨；
当只满足条件1时，判定灌溉；当满足条件1和条件2时，判断不需要灌溉；当满足条件1和条件3时，判断不需要灌溉；当条件1不满足时，无论条件2与条件3的满足状态，均判定为不需要灌溉。
优选的，所述信息输入模块包括键盘、鼠标、电子书写板，所述信息输入模块的输出接口支持如下接口之一或组合：通用串行接口、计算机串口、计算机并口、PCMCIA接口、PS/2接口、无线通讯接口、红外通讯接口。
优选的，所述信号接收模块用于接收信号输出模块发送出的无线电信号给通信模块，所述信号接收模块包括WIFI天线、LTE天线、射频开关、频分器以及处理器，所述射频开关包括第一输入端口、第二输入端口以及WIFI信号输出端口，所述频分器包括第三输入端口、第一输出端口以及第二输出端口，所述WIFI天线与所述第一输入端口连接，所述LTE天线与所述第三输入端口连接，所述第一输出端口与所述第二输入端口连接，所述频分器用于将所述LTE天线接收的信号中的WIFI信号以及LTE信号分开，并将分开后的所述WIFI信号以及所述LTE信号分别通过所述第一输出端口以及所述第二输出端口输出。
本实用新型的技术效果和优点：本实用新型提供的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，与传统的灌溉技术相比，本实用新型通过将灌溉模块设置包括水泵以及灌溉管，并且将灌溉管预埋在土壤内，然后通过智能化滴灌的方式将水通过灌溉管定量灌溉在农作物的根部，不仅有效的节约了水资源，而且由于灌溉水是从土壤内部进行灌溉的，也一定程度上避免了营养盐、农药及其它污染物渗入土壤中。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图；
图2为本实用新型的控制模块系统框图；
图3为本实用新型的信息输入模块系统框图。
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，以下结合具体实施例，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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
本实用新型提供了如图1-3的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，包括控制模块、监测模块、对比模块和灌溉模块，监测模块上电性连接有信号输出模块，控制模块上电性连接有信号接收模块，监测模块与控制模块信号连接，灌溉模块通过连接线电性连接于控制模块，控制模块包括信息输入模块、存储模块和比较模块，输入模块电性连接于比较模块，比较模块电性连接于存储模块，信息输入模块用于预设灌溉模式，存储模块用于储存多种灌溉模式，对比模块用于将监测模块传输的信息参数与控制模块中设定的各项参数作比较。
其中，控制模块还包括计算模块以及控制灌溉模块电路通断的PLC控制器，计算模块用于将对比模块对比后的数据进行计算，精确的计算出土壤所需求的水量，并将计算出水量的信息传输至PLC控制器，通过PLC控制器控制灌溉模块对土壤进行灌溉。
其中，监测模块包括环境监测模块和土壤水分检测模块，环境监测模块用于实施监测环境的温度、湿度以及天气情况，土壤水分检测模块具体设置为土壤湿度传感器，且土壤水分检测模块用于检测土壤中的水分含量，并将检测到的水分含量数据传输至控制模块。
其中，土壤水分检测模块具体设置为SHT21S湿度传感器，其测量湿度通过拉高或拉低SHT21S湿度传感器的SCL来切换，当SCL＝1时，数据线SDA输出的是温度信号，当SCL＝0时，数据线SDA输出的是湿度信号，SHT21S湿度传感器测量数据每秒刷新2次，另外SHT21S湿度传感器还提供SDM接口或Ic 数字接口，且可将SDM端信号转换为模拟信号输出，数据由SDA线输出，SHT21S 湿度传感器全量程标定，两线数字接口，湿度传感器的测量不确定度不超过±5％RH，时间常数在正温时为2s-3s，滞差为6.5％-8.5％。
其中，比较模块采用运算符将监测模块传输来的环境信息以及土壤水分含量信息与对比模块中的预设参数进行运算比较，运算符包括算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符，运算符按优先级从底到高排列为：赋值运算符＜逻辑与运算符＜关系运算符＜算术运算符。
其中，灌溉模块包括水泵以及灌溉管，灌溉管预埋在土壤内，且灌溉管设置为外表面等间距开设有出水管的灌溉管，出水管的出口处设置有流量传感器，且流量传感器与控制模块信号连接。
其中，控制模块判断是否对土壤进行灌溉的具体条件为：
1)土壤内部水分的含量低于控制模块中设置的阈值；
2)空气湿度大于控制模块中设置的阈值；
3)监测模块判定1小时内会有降雨；
当只满足条件1时，判定灌溉；当满足条件1和条件2时，判断不需要灌溉；当满足条件1和条件3时，判断不需要灌溉；当条件1不满足时，无论条件2与条件3的满足状态，均判定为不需要灌溉。
其中，信息输入模块包括键盘、鼠标、电子书写板，信息输入模块的输出接口支持如下接口之一或组合：通用串行接口、计算机串口、计算机并口、 PCMCIA接口、PS/2接口、无线通讯接口、红外通讯接口。
其中，信号接收模块用于接收信号输出模块发送出的无线电信号给通信模块，信号接收模块包括WIFI天线、LTE天线、射频开关、频分器以及处理器，射频开关包括第一输入端口、第二输入端口以及WIFI信号输出端口，频分器包括第三输入端口、第一输出端口以及第二输出端口，WIFI天线与第一输入端口连接，LTE天线与第三输入端口连接，第一输出端口与第二输入端口连接，频分器用于将LTE天线接收的信号中的WIFI信号以及LTE信号分开，并将分开后的WIFI信号以及LTE信号分别通过第一输出端口以及第二输出端口输出。
综上所述：本实用新型提供的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，与传统的灌溉技术相比，本实用新型通过将灌溉模块设置包括水泵以及灌溉管，并且将灌溉管预埋在土壤内，然后通过智能化滴灌的方式将水通过灌溉管定量灌溉在农作物的根部，不仅有效的节约了水资源，而且由于灌溉水是从土壤内部进行灌溉的，也一定程度上避免了营养盐、农药及其它污染物渗入土壤中。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，包括控制模块、监测模块、对比模块和灌溉模块，其特征在于：所述监测模块上电性连接有信号输出模块，所述控制模块上电性连接有信号接收模块，所述监测模块与控制模块信号连接，所述灌溉模块通过连接线电性连接于控制模块，所述控制模块包括信息输入模块、存储模块和比较模块，所述输入模块电性连接于比较模块，所述比较模块电性连接于存储模块，所述信息输入模块用于预设灌溉模式，所述存储模块用于储存多种灌溉模式，所述对比模块用于将监测模块传输的信息参数与控制模块中设定的各项参数作比较。
2.根据权利要求1所述的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，其特征在于：所述控制模块还包括计算模块以及控制灌溉模块电路通断的PLC控制器，所述计算模块用于将对比模块对比后的数据进行计算，精确的计算出土壤所需求的水量，并将计算出水量的信息传输至PLC控制器，通过PLC控制器控制灌溉模块对土壤进行灌溉。
3.根据权利要求1所述的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，其特征在于：所述监测模块包括环境监测模块和土壤水分检测模块，所述环境监测模块用于实施监测环境的温度、湿度以及天气情况，所述土壤水分检测模块具体设置为土壤湿度传感器，且土壤水分检测模块用于检测土壤中的水分含量，并将检测到的水分含量数据传输至控制模块。
4.根据权利要求3所述的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，其特征在于：所述土壤水分检测模块具体设置为SHT21S湿度传感器，其测量湿度通过拉高或拉低SHT21S湿度传感器的SCL来切换，当SCL＝1时，数据线SDA输出的是温度信号，当SCL＝0时，数据线SDA输出的是湿度信号，SHT21S湿度传感器测量数据每秒刷新2次，另外SHT21S湿度传感器还提供SDM接口或Ic数字接口，且可将SDM端信号转换为模拟信号输出，数据由SDA线输出，SHT21S湿度传感器全量程标定，两线数字接口，所述湿度传感器的测量不确定度不超过±5％RH，时间常数在正温时为2s-3s，滞差为6.5％-8.5％。
5.根据权利要求1所述的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，其特征在于：所述比较模块采用运算符将监测模块传输来的环境信息以及土壤水分含量信息与对比模块中的预设参数进行运算比较，所述运算符包括算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符，所述运算符按优先级从底到高排列为：赋值运算符＜逻辑与运算符＜关系运算符＜算术运算符。
6.根据权利要求1所述的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，其特征在于：所述灌溉模块包括水泵以及灌溉管，所述灌溉管预埋在土壤内，且灌溉管设置为外表面等间距开设有出水管的灌溉管，所述出水管的出口处设置有流量传感器，且流量传感器与控制模块信号连接。
7.根据权利要求1所述的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，其特征在于：所述控制模块判断是否对土壤进行灌溉的具体条件为：
1)土壤内部水分的含量低于控制模块中设置的阈值；
2)空气湿度大于控制模块中设置的阈值；
3)监测模块判定1小时内会有降雨；
当只满足条件1时，判定灌溉；当满足条件1和条件2时，判断不需要灌溉；当满足条件1和条件3时，判断不需要灌溉；当条件1不满足时，无论条件2与条件3的满足状态，均判定为不需要灌溉。
8.根据权利要求1所述的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，其特征在于：所述信息输入模块包括键盘、鼠标、电子书写板，所述信息输入模块的输出接口支持如下接口之一或组合：通用串行接口、计算机串口、计算机并口、PCMCIA接口、PS/2接口、无线通讯接口、红外通讯接口。
9.根据权利要求1所述的一种有效削减面源污染的生态节水灌溉系统，其特征在于：所述信号接收模块用于接收信号输出模块发送出的无线电信号给通信模块，所述信号接收模块包括WIFI天线、LTE天线、射频开关、频分器以及处理器，所述射频开关包括第一输入端口、第二输入端口以及WIFI信号输出端口，所述频分器包括第三输入端口、第一输出端口以及第二输出端口，所述WIFI天线与所述第一输入端口连接，所述LTE天线与所述第三输入端口连接，所述第一输出端口与所述第二输入端口连接，所述频分器用于将所述LTE天线接收的信号中的WIFI信号以及LTE信号分开，并将分开后的所述WIFI信号以及所述LTE信号分别通过所述第一输出端口以及所述第二输出端口输出。
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