CN215122796U - 一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，包括光伏供能模块、淡水抽储模块和物联网模块，所述光伏供能模块为淡水抽储模块和物联网模块提供电源，所述光伏供能模块与淡水抽储模块、物联网模块电连接，所述淡水抽储模块通过管道与物联网模块相连。本实用新型基于物联网开发的一套智能自动化系统，利用太阳能供电、土壤湿度传感器、水位传感器、cc2530单片机和ZigBee技术，实现灌区的智能化灌溉及用户远程操控，终端监控等功能，能够节约灌溉淡水资源，提高灌溉淡水的利用率，减轻农户农业灌溉的工作量，提高生产效率，节约大量的人力资源。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业自动化灌溉领域，具体涉及一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统。
背景技术
自 20 世纪70 年代以来，我国农业生产快速发展，灌溉面积总体稳定增加，但灌溉水平普遍不高，农田灌溉不论是在取水方面还是在灌溉方面都需耗费大量的人力进行监管、调控。传统的灌溉方式多需要大量灌溉淡水，且其利用率不高，仅为45%。作物生长所需的田间湿度总是处于不足或过饱和状态，农作物用量无法精准控制，灌溉淡水难以水尽其用。
目前市场中存在用于农业灌溉产品多采用定时定量灌溉方式，未能实现真正的智能化自动化控制，且灌溉水的利用率较低，浪费严重，不能够重从根本上解决灌溉水浪费问题以及完全能实现灌区智能自动化灌溉。
在这样的背景下，一种基于物联网的农业智能灌溉系统，是一套高效的、自动化、智能化的节水灌溉系统。本套系统有着造价成本低、智能化程度高、可操作性强、农业灌溉适用面广、可推广性强等特点，可开发适用于多农业种植模式，且操作简单易懂，容易在农民群体中推广使用，有效减少广大农民群体在农业灌溉方面的人力消耗，节约灌溉水资源。
实用新型内容
本实用新型的目的在于满足现实需要，提供一种基于物联网的农业智能灌溉系统，以减少人力消耗，节约灌溉水资源。
为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，包括光伏供能模块、淡水抽储模块和物联网模块，所述光伏供能模块为淡水抽储模块和物联网模块提供电源，所述光伏供能模块与淡水抽储模块、物联网模块电连接，所述淡水抽储模块通过管道与物联网模块相连；
所述光伏供能模块包括太阳能光伏板和蓄电池，所述太阳能光伏板产生的电能通过充电电路存储至蓄电池中，所述蓄电池与所述淡水抽储模块、物联网模块电连接并为其供电；
所述淡水抽储模块包括水源和储水装置，所述水源通过抽水泵与储水装置连接，储水装置由单片机自动控制抽水泵对水源进行抽取，所述抽水泵由蓄电池进行供电，所述储水装置通过管道与物联网模块相连；
所述物联网模块包括灌区、灌溉装置和数据分析终端，所述灌区通过无线网络连接至数据分析终端，所述数据分析终端通过无线网络与灌溉装置连接，灌溉装置通过灌溉管路与灌区相连，所述灌区将土壤湿度信号传输至数据分析终端，数据分析终端对接收的土壤湿度信号进行分析后，控制灌溉装置对灌区进行灌溉。
所述储水装置包括抽水泵、蓄水池、水位传感器和电磁阀，所述抽水泵安装在蓄水池进水口，所述蓄水池内部安装有水位传感器，底部出水口安装有电磁阀，所述水位传感器将收集的水位信号转化为电信号传送至cc2530单片机进行处理：当蓄水池水位低于预设值时，所述cc2530单片机控制抽水泵抽取灌溉水，直至水位恢复至正常蓄水水位，cc2530单片机控制抽水泵停止工作。
所述灌区包括农田、土壤湿度传感器和无线信号发射器，所述土壤湿度传感器按一定密度均匀布设在农田内，所述土壤湿度传感器、无线信号发射器与cc2530节点电连接，所述cc2530节点通过土壤湿度传感器采集土壤湿度数据，并通过无线信号发射器将数据发送至数据分析终端。
所述数据分析终端包括控制机箱、无线信号通讯器和终端控制软件，所述控制机箱与无线信号通讯器电连接，所述无线信号通讯器接收来自土壤湿度传感器的数据，并将其传输至控制机箱，控制机箱对数据进行分析处理后，通过无线信号通讯器将处理后的数据发送给终端控制软件，用户通过终端控制软件给出的湿度信息选择是否对灌区进行灌溉。
所述太阳能光伏板安装在所述蓄水池顶部。
所述电磁阀通过控制电路与控制机箱电连接，所述无线信号通讯器接收到来自终端控制软件的灌溉指令后，将指令传达至控制机箱，控制机箱控制电磁阀开启，蓄水池内的水经灌溉管路流入灌区，灌区开始滴灌作业。
所述cc2530单片机的工作过程分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新，将cc2530单片机输入采样设定为水位信号，并进行编程处理，使其具备对蓄水池水位的调控功能。
所述灌区的灌溉作业可智能控制，用户在终端控制软件设定土壤所需土壤湿度的上限和下限阈值，当土壤湿度传感器采集的的土壤湿度数据低于下限值时，终端控制软件自动发出灌溉指令，控制机箱控制电磁阀开启，进行灌溉作业，当土壤湿度传感器采集的的土壤湿度数据高于上限值时，终端控制软件自动发出停止灌溉指令，控制机箱控制电磁阀关闭，完成灌溉作业。
本实用新型的有益效果：
（1）采用太阳能板发电，蓄电池储电，为整个系统运行提供电能，有效摆脱农田灌溉对电网的依赖；
（2）以蓄水池水位作为抽水泵控制依据，利用cc2530单片机处理蓄水池水位信号，实现无人智能抽储淡水，减少了人力资源，解放了劳动力；
（3）通过采集田间湿度信息作为灌溉依据，通过物联网模块+土壤湿度传感器实现智能灌溉，精准灌溉，实现用户终端实时监控以及动态管理，最大程度上减轻了灌溉对人力的依赖，解放了劳动力，有效实现灌溉淡水的自动化管理；
（4）本实用新型自动化程度高，操作简便，可靠性高，解决了农业用水紧缺的问题，节约了淡水资源。
附图说明
图1为本实用新型一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统流程示意图；
图2为本实用新型实施例中所述一种基于物联网的农业智能灌溉系统的结构示意图；
图3为本实用新型所述物联网模块流程图的工作流程图；
图4为本实用新型所述储水装置的工作流程图；
图中：1、抽水泵；2、电磁阀；3、控制机箱；4、太阳能光伏板；5、蓄电池；6、水位传感器；7、土壤湿度传感器；8、蓄水池；9、滴灌水管；10、农田。
具体实施方式
为了更好地解释本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
实施例：参见图1-4。
如图1所示，一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，包括光伏供能模块、淡水抽储模块和物联网模块，所述光伏供能模块为淡水抽储模块和物联网模块提供电源，所述光伏供能模块与淡水抽储模块、物联网模块电连接，所述淡水抽储模块通过管道与物联网模块相连；
所述光伏供能模块包括太阳能光伏板4和蓄电池5，所述太阳能光伏板4产生的电能通过充电电路存储至蓄电池5中，所述蓄电池5与所述淡水抽储模块、物联网模块电连接并为其供电；
所述淡水抽储模块包括水源和储水装置，所述水源通过抽水泵1与储水装置连接，储水装置由cc2530单片机自动控制抽水泵1对水源进行抽取，所述抽水泵1由蓄电池5进行供电，所述储水装置通过管道与物联网模块相连；
所述物联网模块包括灌区、灌溉装置和数据分析终端，所述灌区通过无线网络连接至数据分析终端，所述数据分析终端通过无线网络与灌溉装置连接，灌溉装置通过灌溉管路与灌区相连，所述灌区将土壤湿度信号传输至数据分析终端，数据分析终端对接收的土壤湿度信号进行分析后，控制灌溉装置对灌区进行灌溉。
所述储水装置包括抽水泵1、蓄水池8、水位传感器6和电磁阀2，所述抽水泵1安装在蓄水池8进水口，所述蓄水池8内部安装有水位传感器6，底部出水口安装有电磁阀2，所述水位传感器6将收集的水位信号转化为电信号传送至cc2530单片机进行处理：当蓄水池8水位低于预设值时，所述cc2530单片机控制抽水泵1抽取灌溉水，直至水位恢复至正常蓄水水位，cc2530单片机控制抽水泵1停止工作。
所述灌区包括农田10、土壤湿度传感器7和无线信号发射器，所述土壤湿度传感器7按一定密度均匀布设在农田10内，所述土壤湿度传感器7、无线信号发射器与cc2530节点电连接，所述cc2530节点通过土壤湿度传感器7采集土壤湿度数据，并通过无线信号发射器将数据发送至数据分析终端。
所述数据分析终端包括控制机箱3、无线信号通讯器和终端控制软件，所述控制机箱3与无线信号通讯器电连接，所述无线信号通讯器接收来自土壤湿度传感器的数据，并将其传输至控制机箱3，控制机箱3对数据进行分析处理后，通过无线信号通讯器将处理后的数据发送给终端控制软件，用户通过终端控制软件给出的湿度信息选择是否对灌区进行灌溉。
所述太阳能光伏板安装在所述蓄水池顶部。
所述电磁阀通过控制电路与控制机箱3电连接，所述无线信号通讯器接收到来自终端控制软件的灌溉指令后，将指令传达至控制机箱3，控制机箱3控制电磁阀2开启，蓄水池8内的水经灌溉管路流入灌区，灌区开始滴灌作业。
所述cc2530单片机的工作过程分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新，将cc2530单片机输入采样设定为水位信号，并进行编程处理，使其具备对蓄水池8水位的自动补水功能。
所述灌区的灌溉作业可智能控制，用户在终端控制软件设定土壤所需土壤湿度的上限和下限阈值，当土壤湿度传感器7采集的的土壤湿度数据低于下限值时，终端控制软件自动发出灌溉指令，控制机箱3控制电磁阀2开启，进行灌溉作业，当土壤湿度传感器7采集的的土壤湿度数据高于上限值时，终端控制软件自动发出停止灌溉指令，控制机箱3控制电磁阀2关闭，完成灌溉作业。
如图2所示，本实用新型一种基于物联网的农业智能灌溉系统的自动控灌过程为：
所述太阳能光伏板4将所得电能通过充电电路储存至蓄电池5中，蓄电池5输出端连接蓄水池8进水口处的抽水泵1以及出水口处的电池阀2，将水位传感器6布设在蓄水池8内部，水位传感器6通过cc2530节点将水位信号输送至cc2530单片机中，通过预先设置cc2530单片机的水位信号采样阈值，实现对蓄水池8水位的自动控制；
所述土壤湿度传感器7利用cc2530节点将农田10的土壤湿度数据传至控制机箱3中，所述控制机箱3通过无线信号通讯器将湿度数据上传至终端控制软件，用户可通过终端控制软件预先设置土壤湿度的上限和下限阈值，若土壤湿度低于终端控制软件所设定的下限值控制机箱3控制电磁阀2开启，蓄水池8内的水流入滴灌水管9，灌区开始滴灌作业，直至湿度达到所设定的上限值，控制机箱3控制电磁阀2关闭，滴灌作业完成。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，包括光伏供能模块、淡水抽储模块和物联网模块，其特征在于：所述光伏供能模块为淡水抽储模块和物联网模块提供电源，所述光伏供能模块与淡水抽储模块、物联网模块电连接，所述淡水抽储模块通过管道与物联网模块相连；
所述光伏供能模块包括太阳能光伏板和蓄电池，所述太阳能光伏板产生的电能通过充电电路存储至蓄电池中，所述蓄电池与所述淡水抽储模块、物联网模块电连接并为其供电；
所述淡水抽储模块包括水源和储水装置，所述水源通过抽水泵与储水装置连接，储水装置由单片机自动控制抽水泵对水源进行抽取，所述抽水泵由蓄电池进行供电，所述储水装置通过管道与物联网模块相连；
所述物联网模块包括灌区、灌溉装置和数据分析终端，所述灌区通过无线网络连接至数据分析终端，所述数据分析终端通过无线网络与灌溉装置连接，灌溉装置通过灌溉管路与灌区相连，所述灌区通过土壤湿度传感器将土壤湿度信号传输至数据分析终端，数据分析终端对接收的土壤湿度信号进行分析后，控制灌溉装置对灌区进行灌溉。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，其特征在于，所述储水装置包括抽水泵、蓄水池、水位传感器和电磁阀，所述抽水泵安装在蓄水池进水口，所述蓄水池内部安装有水位传感器，底部出水口安装有电磁阀，所述水位传感器将收集的水位信号转化为电信号传送至cc2530单片机进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，其特征在于，所述灌区包括农田、土壤湿度传感器和无线信号发射器，所述土壤湿度传感器按一定密度均匀布设在农田内，所述土壤湿度传感器、无线信号发射器与cc2530节点电连接，所述cc2530节点通过土壤湿度传感器采集土壤湿度数据，并通过无线信号发射器将数据发送至数据分析终端。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，其特征在于，所述数据分析终端包括控制机箱、无线信号通讯器和终端控制软件，所述控制机箱与无线信号通讯器电连接，所述无线信号通讯器接收来自土壤湿度传感器的数据，并将其传输至控制机箱，控制机箱对数据进行分析处理后，通过无线信号通讯器将处理后的数据发送给终端控制软件，用户通过终端控制软件给出的湿度信息选择是否对灌区进行灌溉。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，其特征在于，所述太阳能光伏板安装在蓄水池顶部。
6.根据权利要求2所述的一种基于物联网的农业智能精准灌溉系统，其特征在于，所述电磁阀通过控制电路与控制机箱电连接，无线信号通讯器接收到来自终端控制软件的灌溉指令后，将指令传达至控制机箱，控制机箱控制电磁阀开启，蓄水池内的水经灌溉管路流入灌区，灌区开始滴灌作业。
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| CN115104516A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-09-27 | 甘肃省农业科学院农业经济与信息研究所 | 基于窄带物联网技术的精准灌溉系统 |
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2020
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