CN214174946U - 一种用于林药的自动化灌溉控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于林药的自动化灌溉控制系统，该方案包括控制柜、输送管路、水泵装置及配套喷管装置、以及土壤温湿度传感器、土壤电导率传感器、电动阀门、水箱；控制柜至少包括ARM工控主板和通信模块，ARM工控主板通过通信模块接入互联网；输送管路分别连通水泵装置和喷管装置及水箱，通过水泵装置实现水的流通和灌溉，所述水泵装置和喷管装置及电动阀门均与控制柜通信连接，电动阀门用于分别控制输送管路各管道的开闭和流量大小；喷管装置布设于种植地上方；土壤温湿度传感器和土壤电导率传感器均布于种植地的土壤中，本方案具有根据种植地环境自动调节灌溉水量的效果，相比现有技术无需人工操作。

Description

一种用于林药的自动化灌溉控制系统

技术领域

本实用新型涉及农业灌溉技术领域，具体涉及一种用于林药的自动化灌溉控制系统。

背景技术

三叶青(Tetrastigma hemsleyanum)是珍贵的林下药材，为葡萄科崖爬藤属多年生常绿草质蔓生藤本植物。异名：石猴子、石抱子、三叶扁藤、丝线吊金钟、金丝吊葫芦、金线吊葫芦、金线吊马铃薯、拦山虎、雷胆子、破石珠、土经丸、三叶对、小扁藤、阴灵子等。三叶青喜凉爽气候，多生于海拔300～1 000m山谷、灌丛、林间等阴凉的环境中，荫庇度在40％～50％，年均温度在16～22℃；雨季时，忌积水；夏季高温时，忌强光暴晒；冬季忌霜冻；喜疏松肥沃富含腐殖质的砂质壤土。

人们种植三叶青一般采用喷雾式的灌溉方法，目前人们为了提高种植效率，在种植三叶青时一般运用小车拉载水箱和喷雾水泵进行喷雾式灌溉，三叶青种植时一般是一排一排长度较长的排列。然而三叶青种植地通常为谷、灌丛、林间等阴凉的环境，不便于小车同行，使得用小车喷雾的方式极为不方便，人工灌溉的方式无法根据土壤和阳光环境进行灌溉，只能按照经验进行灌溉，常常造成三叶青吸水过多，或者缺水，因此亟待需要一种可实现自动化灌溉的系统，用于解决三叶青灌溉的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种用于林药的自动化灌溉控制系统。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种用于林药的自动化灌溉控制系统包括控制柜、输送管路、水泵装置及配套喷管装置、以及土壤温湿度传感器、土壤电导率传感器、电动阀门、水箱；所述控制柜至少包括ARM工控主板和通信模块，所述ARM工控主板通过通信模块接入互联网；所述输送管路分别连通水泵装置和喷管装置及水箱，通过所述水泵装置实现水的流通和灌溉，所述水泵装置和喷管装置及电动阀门均与控制柜通信连接，所述电动阀门用于分别控制输送管路各管道的开闭和流量大小；所述喷管装置布设于种植地上方；所述土壤温湿度传感器和土壤电导率传感器均布于种植地的土壤中；所述土壤温湿度传感器及土壤电导率传感器均与ARM工控主板通信连接。

工作原理及有益效果：1、相比于现有技术，本方案无需人工操作灌溉，通过土壤温湿度传感器、土壤电导率传感器来实时监测种植地土壤的状况，当土壤含水量过少或电导率过低时，通过水泵装置从水箱抽取水或水肥来进行灌溉，通过水泵装置还能够自动实现从水源地抽取水到水箱中存储，可更好地满足三叶青适合的阴湿环境，从而显著提高三叶青的生长质量；

2、利用ARM工控主板功耗低、成本低及扩展性好的优点，可全天持续工作，受高温影响较小，可更稳定对种植地环境和土壤进行监控，保证本系统正常运行；

3、通过通信模块接入互联网，可实现远程操作和监控，便于维护人员进行维护，显著降低了维护人员的工作强度，尤其是利用互联网的数据，可根据当地气象站的信息等来调节水肥的灌溉量，更加适合当地的环境，从而更好地帮助三叶青的生长。

进一步地，还包括设于种植地旁的多个环境监测装置，所述环境监测装置至少包括风力风向监测设备、降雨量监测设备、第二太阳能电池、温湿度传感器及电器柜，所述电器柜分别控制风力风向监测设备、降雨量监测设备、第二太阳能电池、温湿度传感器且与ARM工控主板通信连接。此设置，通过环境监测装置中的各种设备能够检测种植地处的风力大小和风向、实时降雨量及空气的温湿度，尤其是在风力较大和降雨量较大时，可通过控制柜发送信息给维护人员，同时关闭灌溉，通过太阳能电池可为电器柜及环境监测装置上的其他设备提供电能。

进一步地，所述水箱均设于靠近水源的山坡处，所述种植地设于上坡的坡脚平坦处，且所述山坡上设有多块第一太阳能电池。此设置，可利用重力将水运输到种植地上，降低水泵装置的负担，其次在上坡上可更好地方便第一太阳能电池转换太阳能，也更方便将第一太阳能电池板布置到受阳光照射更多的地方。

进一步地，每个所述水箱内均设有与输送管路连通的过滤底阀以及与ARM工控主板通信连接的液位传感器和水温传感器。此设置，通过过滤底阀可过滤掉大颗粒杂质，避免管路堵塞的情况发生，同时通过液位传感器和水温传感器可实时监测水箱内的水位和水温，当水位过低时，通过水泵装置从水源地抽取水到水箱中，还可以在水箱内安装加热装置，通过水温传感器来控制加热装置的开闭，在温度较低时对水箱内水进行加热，使水温不至于过低结冰，导致无法灌溉。

进一步地，每个所述水箱上均设有与ARM工控主板通信连接的自动投药装置，所述自动投药装置内设有预先配置的肥料，通过所述自动投药装置实现自动添加肥料的作用。此设置，采用常见的自动投药装置，按照设定的程序定时投放肥料或药品，从而帮助三叶青的生长，减少虫害发生，或者是添加改善土壤的药品，来进一步帮助三叶青的健康生产。

进一步地，每个所述环境监测装置上均设有多个监控探头，通过所述监控探头对系统所有设备进行监控。此设置，通过监控探头不仅可起到监控系统所有设备的作用，还能够起到记录盗窃事件，从而便于警方进行调查，尤其是维护人员可通过观察监控来查看现场设备是否存在异常。

进一步地，所述控制柜内还包括与ARM工控主板通信连接的报警模块，通过所述报警模块对系统内出现的异常进行报警，报警方式包括蜂鸣报警、灯光报警及消息推送报警，通过所述ARM工控主板将异常信息推送给维护人员。此设置配合监控探头，可在发生降雨量过大、冰雹雨雪灾害天气、喷管装置的喷头损坏及作物被动物或人损坏时进行报警，而且蜂鸣报警、灯光报警还能够及时吓跑动物等，从而保护作物安全，这个报警的触发可以是通过云端大数据或者远程人工监控触发。

进一步地，所述种植地地势低处还设有与环境监测装置通信连接的排水装置，通过所述排水装置将雨水从种植地排出避免雨水过多导致作物坏死。此设置，将排水装置安装在排水沟区域，通过排水装置可快速进行排水，从而避免雨水过多导致积水，保证三叶青的正常生长环境。

进一步地，所述水泵装置中的各泵体均采用变频泵。此设置，通过常见变频泵，通过变频调速技术，可显著减少水资源的浪费，起到更好地节能节水效果。

进一步地，所述通信模块至少包括4G/5G通信。此设置，利用4G/5G覆盖范围广且速率快的优点，可在同一时间内传输更多的数据，使得监控探头等传输大数据文件更为方便快捷，尤其是5G通信，使得大数据实时分析能够运用在本方案中。

附图说明

图1是本实用新型控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型水源地取水的一种实施例的示意图；

图3是环境监测装置的结构示意图；

图4是水箱的结构示意图。

图中，1、控制柜；2、输送管路；3、水泵装置；4、喷管装置；5、土壤温湿度传感器；6、土壤电导率传感器；7、电动阀门；8、水箱；9、雾化喷头；10、上坡；11、种植地；12、第一太阳能电池；13、电器柜；14、环境监测装置；15、风力风向监测设备；16、降雨量监测设备；17、第二太阳能电池；18、温湿度传感器；19、过滤底阀；20、液位传感器；21、水温传感器；22、自动投药装置；23、监控探头；24、报警模块；25、排水装置；26、光照传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1，本用于林药的自动化灌溉控制系统包括控制柜1、输送管路2、水泵装置3及配套喷管装置4、以及土壤温湿度传感器5、土壤电导率传感器6、电动阀门7、水箱8，其中水泵装置3通过多个变频水泵组成，分别设于水源处和输送管路2的各支路上，输送管路2通过多个水管拼接铺设而成，喷管装置为常见的管道和雾化喷头9组成，电动阀门7为常见可购买到的设备，分别设于各支路上，用于控制流量大小和支路的开闭，结构设置和安装方式均为现有技术，土壤温湿度传感器5、土壤电导率传感器6则是常见的探针式传感器，通过将探针插入土壤中固定即可，这里不再对其进行赘述。

在本实施例中，控制柜1等电器设备安装在钢棚或室内，未在附图中表示。

具体地，控制柜1至少包括ARM工控主板和通信模块，ARM工控主板通过通信模块接入互联网，ARM工控主板安装Linux系统，通过4G/5G方式接入互联网，实现与控制室或传达室中的电脑通信，方便维护人员在室内进行监控操作，附图中未展示ARM工控主板和通信模块，其安装方式为现有技术，均安装于控制柜1内部。

请参阅图1和图2，具体地，输送管路2分别连通水泵装置3和喷管装置4及水箱8，通过水泵装置3实现水的流通和灌溉，水泵装置3和喷管装置4及电动阀门7均与控制柜1通信连接，电动阀门7用于分别控制输送管路2各管道的开闭和流量大小，水箱8安装在上坡10上并且靠近水源处，优选取水源高于山坡的地方，从水源处抽取水到水箱8内，种植地11设于山坡的山脚处，可显著降低水泵的负担，通过控制柜1的ARM工控主板可轻松实现水泵装置3和喷管装置的开闭和灌溉量调节。山坡上设有多块第一太阳能电池12。此设置，可利用重力将水运输到种植地11上，降低水泵装置3的负担，其次在上坡10上可更好地方便第一太阳能电池12转换太阳能，也更方便将第一太阳能电池12板布置到受阳光照射更多的地方。

具体地，喷管装置通过不锈钢搭成的支架布设于种植地11上方，还可以起到一定阻挡阳光作用，因为三叶青喜阴湿，不适合阳光直晒，尤其是春夏秋冬，需要遮挡60％～80％的阳光，有必要时可搭建荫棚。

请参阅图3，具体地，土壤温湿度传感器5及土壤电导率传感器6均通过导线与ARM工控主板通信连接，还包括设于种植地11旁的多个环境监测装置14，环境监测装置14至少包括风力风向监测设备15、降雨量监测设备16、第二太阳能电池17、温湿度传感器18及电器柜13，电器柜13分别控制风力风向监测设备15、降雨量监测设备16、第二太阳能电池17、温湿度传感器18且与ARM工控主板通信连接。此设置，通过环境监测装置14中的各种设备能够检测种植地11处的风力大小和风向、实时降雨量及空气的温湿度，尤其是在风力较大和降雨量较大时，可通过控制柜1发送信息给维护人员，同时关闭灌溉，通过太阳能电池可为电器柜13及环境监测装置14上的其他设备提供电能。其中风力风向监测设备15、降雨量监测设备16、第二太阳能电池17、温湿度传感器18均为市面上可购买到的设置，还可以环境监测装置14上安装光照强度传感器26，从而根据阳光强度判断是否需要采取遮阴措施，来防止三叶青被阳光直晒过多。

优选地，每个水箱8内均设有与输送管路2连通的过滤底阀19以及与ARM工控主板通信连接的液位传感器20和水温传感器21。此设置，通过过滤底阀19可过滤掉大颗粒杂质，避免管路堵塞的情况发生，同时通过液位传感器20和水温传感器21可实时监测水箱8内的水位和水温，当水位过低时，通过水泵装置3从水源地抽取水到水箱8中，还可以在水箱8内安装加热装置，通过水温传感器21来控制加热装置的开闭，在温度较低时对水箱8内水进行加热，使水温不至于过低结冰，导致无法灌溉。

请参阅图4，优选地，每个水箱8上均设有与ARM工控主板通信连接的自动投药装置22，自动投药装置22内设有预先配置的肥料，通过自动投药装置22实现自动添加肥料的作用。此设置，采用常见的自动投药装置22，按照设定的程序定时投放肥料或药品，从而帮助三叶青的生长，减少虫害发生，或者是添加改善土壤的药品，来进一步帮助三叶青的健康生产。

优选地，每个环境监测装置14上均设有多个监控探头23，通过监控探头23对系统所有设备进行监控。此设置，通过监控探头23不仅可起到监控系统所有设备的作用，还能够起到记录盗窃事件，从而便于警方进行调查，尤其是维护人员可通过观察监控来查看现场设备是否存在异常。

优选地，控制柜1内还包括与ARM工控主板通信连接的报警模块24，通过报警模块24对系统内出现的异常进行报警，报警方式包括蜂鸣报警、灯光报警及消息推送报警，通过ARM工控主板将异常信息推送给维护人员。此设置配合监控探头23，可在发生降雨量过大、冰雹雨雪灾害天气、喷管装置的喷头损坏及作物被动物或人损坏时进行报警，而且蜂鸣报警、灯光报警还能够及时吓跑动物等，从而保护作物安全，这个报警的触发可以是通过云端大数据或者远程人工监控触发。其中报警模块24可以安装在种植地11间或者固定在其他支架或树木上。

优选地，种植地11地势低处还设有与环境监测装置14通信连接的排水装置25，通过排水装置25将雨水从种植地11排出避免雨水过多导致作物坏死。此设置，将排水装置25安装在排水沟区域，通过排水装置25可快速进行排水，从而避免雨水过多导致积水，保证三叶青的正常生长环境。

本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

尽管本文较多地使用了控制柜1、输送管路2、水泵装置3、喷管装置4、土壤温湿度传感器5、土壤电导率传感器6、电动阀门7、水箱8、雾化喷头9、上坡10、种植地11、第一太阳能电池12、环境监测装置14、风力风向监测设备15、降雨量监测设备16、第二太阳能电池17、温湿度传感器18、过滤底阀19、液位传感器20、水温传感器21、自动投药装置22、监控探头23、报警模块24、排水装置25、光照传感器26等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，包括控制柜、输送管路、水泵装置及配套喷管装置、以及土壤温湿度传感器、土壤电导率传感器、电动阀门、水箱；所述控制柜至少包括ARM工控主板和通信模块，所述ARM工控主板通过通信模块接入互联网；所述输送管路分别连通水泵装置和喷管装置及水箱，通过所述水泵装置实现水的流通和灌溉，所述水泵装置和喷管装置及电动阀门均与控制柜通信连接，所述电动阀门用于分别控制输送管路各管道的开闭和流量大小；所述喷管装置布设于种植地上方；所述土壤温湿度传感器和土壤电导率传感器均布于种植地的土壤中；所述土壤温湿度传感器及土壤电导率传感器均与ARM工控主板通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，还包括设于种植地旁的多个环境监测装置，所述环境监测装置至少包括风力风向监测设备、降雨量监测设备、第二太阳能电池、温湿度传感器、光照传感器及电器柜，所述电器柜分别控制风力风向监测设备、降雨量监测设备、第二太阳能电池、温湿度传感器及光照传感器且与ARM工控主板通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，所述水箱均设于靠近水源的山坡处，所述种植地设于上坡的坡脚平坦处，且所述山坡上设有多块第一太阳能电池。

4.根据权利要求1所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，每个所述水箱内均设有与输送管路连通的过滤底阀以及与ARM工控主板通信连接的液位传感器和水温传感器。

5.根据权利要求4所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，每个所述水箱上均设有与ARM工控主板通信连接的自动投药装置，所述自动投药装置内设有预先配置的肥料，通过所述自动投药装置实现自动添加肥料的作用。

6.根据权利要求2所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，每个所述环境监测装置上均设有多个监控探头，通过所述监控探头对系统所有设备进行监控。

7.根据权利要求6所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，所述控制柜内还包括与ARM工控主板通信连接的报警模块，通过所述报警模块对系统内出现的异常进行报警，报警方式包括蜂鸣报警、灯光报警及消息推送报警，通过所述ARM工控主板将异常信息推送给维护人员。

8.根据权利要求2所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，所述种植地地势低处还设有与环境监测装置通信连接的排水装置，通过所述排水装置将雨水从种植地排出避免雨水过多导致作物坏死。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，所述水泵装置中的各泵体均采用变频泵。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种用于林药的自动化灌溉控制系统，其特征在于，所述通信模块至少包括4G/5G通信。

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