CN215935823U - 一种管控技术系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种管控技术系统，其中所述管控技术系统包括：采集单元、执行单元、控制单元和应用平台；所述控制单元分别与所述采集单元、所述执行单元和所述应用平台通信连接；所述采集单元包括采集装置，所述采集装置包括土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤养分传感器、空气温湿度传感器和光照度传感器；所述执行单元包括执行装置，所述执行装置包括灌溉装置、卷帘装置、雾化喷淋装置和遮阳装置。实现了对多个环境因子的监控、储存，并且可以对数据进行自动分析，给出安全、高效、科学的解决方案，让不具备经验的人员也可以快速反应并作出相应操作。

Description

一种管控技术系统

技术领域

本申请涉及管控技术领域，特别涉及一种管控技术系统。

背景技术

高寒高海拔地区生态环境恶略，以强辐射、低气温、低气压、干燥、多风等为气候环境特点。严酷的自然环境严重制约着该地区植物的天然分布，造成引种难、成活率低、长势差等问题，使得该地区种植成为我国生态环境建设面临的一个重大难题和林学、生态学、环境科学工作者必须应对的重大挑战。

现阶段对植物生长的动态监控只能完成单一环境因子的监控，如温、光、湿、风、地温、肥力、水分等，一个传感器采集的数据仅仅在单独的接收器上显示，且仅仅是对动态数据的储存，不能直接分析储存或者反馈的数据。此外，还需要人为地根据植物长势与经验去判断、决定是否需要增温、增湿、施肥或者降温、降湿等操作。因此，亟需一种有效的方案以解决上述问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种管控技术系统，以解决现有技术中存在的监测单一、管控不科学和效率低的问题。

本申请具体提供了如下技术方案：

一种管控技术系统，包括：

采集单元、执行单元、控制单元和应用平台；

所述控制单元分别与所述采集单元、所述执行单元和所述应用平台通信连接；

所述采集单元包括采集装置，所述采集装置包括土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤养分传感器、空气温湿度传感器和光照度传感器；

所述执行单元包括执行装置，所述执行装置包括灌溉装置、卷帘装置、雾化喷淋装置和遮阳装置。

可选地，所述灌溉装置包括管道、水肥机、肥料库、吸水泵、储水设备和滴头；

所述管道包括吸肥管道、进水管道和出水施肥管道；

所述吸肥管道分别与所述水肥机和所述肥料库相连；

所述进水管道分别与所述吸水泵和所述储水设备相连；

所述出水施肥管道分别与所述水肥机、所述吸水泵和所述滴头相连，其中所述滴头置于土壤表面。

可选地，所述灌溉装置还包括分流器；

所述出水施肥管道与所述分流器的输入端相连，所述分流器的输出端连接有至少两个所述滴头。

可选地，所述控制单元设置有无线通信模块和有线通信模块，所述控制单元通过所述有线通信模块分别与所述采集单元和所述执行单元进行通信，所述控制单元通过所述无线通信模块与所述应用平台进行通信。

可选地，所述执行装置还包括补光装置，所述补光装置包括红光灯、蓝光灯和白炽灯中的至少一种；和/或

所述采集装置还包括二氧化碳浓度传感器。

可选地，所述卷帘装置包括保温被、卷帘机和限位开关。

可选地，所述控制单元包括控制器和显示器；所述控制器通过对所述采集单元发送的数据进行分析，根据分析结果控制所述执行装置；所述显示器用于显示所述采集单元发送的数据。

可选地，所述应用平台被配置于终端设备上；所述应用平台用于设置所述采集装置的阈值控制规则和所述执行装置的操作规则；所述应用平台还用于监测所述采集装置采集到的数据。

可选地，所述采集单元还包括采集处理器，所述采集处理器与所述采集装置相连；

所述执行单元包括执行处理器，所处执行处理器与所述执行装置相连。

可选地，所述执行装置还包括报警装置和/或通风装置。

本申请提供一种管控技术系统，包括：采集单元、执行单元、控制单元和应用平台；所述控制单元分别与所述采集单元、所述执行单元和所述应用平台通信连接；所述采集单元包括采集装置，所述采集装置包括土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤养分传感器、空气温湿度传感器和光照度传感器；所述执行单元包括执行装置，所述执行装置包括灌溉装置、卷帘装置、雾化喷淋装置和遮阳装置。通过采集单元、执行单元、控制单元和应用平台相互配合，实现对多个环境因子的监控、储存，并且可以对数据进行自动分析，给出安全、高效、科学的解决方案，让不具备经验的人员也可以快速反应并作出相应操作。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种管控技术系统的结构框图；

图2是本申请实施例提供的一种灌溉装置的结构框图；

图3是本申请实施例提供的一种应用于植物种植的管控技术系统的原理示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

在本申请一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请一个或多个实施例。在本申请一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。

在本申请中，“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本申请中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本申请中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包括本领域技术人员可以理解的其制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本申请中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

参见图1，本申请提供了一种管控技术系统100，包括：

采集单元101、执行单元102、控制单元103和应用平台104；

所述控制单元103分别与所述采集单元101、所述执行单元102和所述应用平台104通信连接；

所述采集单元101包括采集装置101-1，所述采集装置101-1包括土壤温度传感器101-1-1、土壤水分传感器101-1-2、土壤养分传感器101-1-3、空气温湿度传感器101-1-4和光照度传感器101-1-5；

所述执行单元102包括执行装置102-1，所述执行装置102-1包括灌溉装置102-1-1、卷帘装置102-1-2、雾化喷淋装置102-1-3和遮阳装置102-1-4。

完整的自动化管控技术离不开对环境因子的监控、对数据的分析以及对环境的调节。本申请提供的管控技术系统100中，所述采集单元101可以对环境因子进行数据采集并传输给控制单元103；所述控制单元103可以对采集单元101传输的数据进行处理分析，从而根据分析结果生成对应的操作指令，并将所述操作指令发送至执行单元102；所述执行单元102响应于接收到的操作指令。需要说明的是，所述控制单元103分别与所述采集单元101、所述执行单元102和所述应用平台104之间的通信可以是有线通信，也可以是无线通信。

具体的，所述采集单元101中有专门用于采集数据的采集装置101-1，采集装置101-1由多个传感器组成，包括采集土壤温度数据的土壤温度传感器101-1-1、采集土壤水分数据的土壤水分传感器101-1-2、采集土壤养分数据的土壤养分传感器101-1-3、采集空气温度以及湿度数据的空气温湿度传感器101-1-4和采集光照强度数据的光照度传感器101-1-5。

优选地，所述土壤温度传感器101-1-1选用型号为SYE-CG02的土壤温度传感器，用于测量地面以下土壤中的温度，主要指地面下浅层的温度。该土壤温度传感器SYE-CG02外形为长114mm、直径25.6mm的圆柱，测量范围为-40℃～60℃/-50℃～80℃，精确度为±0.2℃，重量约为200g。所述土壤温度传感器101-1-1在测得土壤的温度后，将数据传输给所述控制单元103。

所述土壤水分传感器101-1-2优选土壤湿度量程为0～100％RH(RelativeHumidity，相对湿度)、分辨率为0.1％RH以及准确度为±3％RH的土壤水分传感器。所述土壤水分传感器101-1-2在测得土壤的水分后，将数据传输给所述控制单元103。

由于土壤的养分指标对植物的生长起着十分重要的作用，因此还需要对土壤中的养分进行数据采集。所述土壤养分传感器101-1-3优选型号为RS-*-SC-1的土壤参数速测仪，可以实时精确检测显示土壤中多种成分，例如土壤电导率、土壤中氮磷钾等成分。通过对采集的数据进行分析来改善土壤，达到监控植物养料供给的目的，让植物处于适宜的生存环境，从而提高产量。

优选地，所述空气温湿度传感器101-1-4可以分为空气温度传感器和空气湿度传感器。其中，空气温度传感器采用测量范围为-20℃～50℃/-50℃～100℃、准确度为±0.5℃、分辨率为0.1℃、响应时间不超过1S、测量稳定时间为1S和工作环境为温度-50℃～100℃且湿度不大于95％RH中的空气温度传感器；空气湿度传感器采用测量范围为0～100％RH、准确度为±3％RH(T>0℃)/±5％RH(T≤0℃)、分辨率为0.1％、响应时间不超过1S、测量稳定时间为1S、工作环境为温度-40℃～50℃且湿度不大于95％RH的空气湿度传感器。

对于光照度传感器101-1-5来说，本申请优选灵敏度较高的硅蓝光伏探测器作为光照度传感器。该光照度传感器的测量范围为0-200000Lux(勒克斯)、波长范围为380nm-730nm、准确度为±7％，此外，该光照度传感器为RL≤300Ω的电流型传感器，其工作环境为温度-10℃～70℃且湿度为0～95％RH。

具体的，所述执行单元102中用于调节环境的执行装置102-1由多个装置组成，包括用于调节土壤水分和养分的灌溉装置102-1-1、用于调节空气温度和土壤温度的卷帘装置102-1-2、用于调节空气湿度的雾化喷淋装置102-1-3以及用于调节光照强度的遮阳装置102-1-4。

优选地，参见图2，所述灌溉装置102-1-1包括管道、水肥机202、肥料库203、吸水泵204、储水设备205和滴头206；

所述管道包括吸肥管道201-1、进水管道201-2和出水施肥管道201-3；

所述吸肥管道201-1分别与所述水肥机202和所述肥料库203相连；

所述进水管道201-2分别与所述吸水泵204和所述储水设备205相连；

所述出水施肥管道201-3分别与所述水肥机202、所述吸水泵204和所述滴头206相连，其中所述滴头206置于土壤表面。

具体的，灌溉装置102-1-1将供水与施肥融为一体。其中水肥机202可以通过吸肥管道201-1，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点从肥料库203获取可溶性固体或液体肥料，通过吸水泵204供水，使水肥相融后，通过出水施肥管道201-3和滴头206形成滴灌，均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域。此外，吸水泵204还可以在水肥机202停止工作时，通过进水管道201-2，按照土壤水分含量和作物种类的需水特点从储水设备205获取水，通过出水施肥管道201-3和滴头206定量给土壤增加水分。如此，使土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同的植物的需肥特点、土壤环境、养分含量状况、植物不同生长期需水、需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。

在灌溉装置中添加水肥机，将作物生长所需要的肥料注入到管道，通过灌溉装置将肥料及时地施到植物的根部，保证肥料的最大化吸收利用，避免流失，可以极大的减少肥料的消耗，达到节肥增收的目的。此外，施肥时只需要打开水肥机手动阀，同时启动吸水泵就可以将肥料库内的肥液注入到灌溉装置，通过调节肥料库上浮子流量计与出水施肥管道的流量来实现精准施肥，用户通过操作应用平台进行管控，控制单元会按照用户设定的配方、灌溉过程参数自动控制灌溉量、吸肥量、肥液浓度、酸碱度等水肥过程中的重要参数，实现对灌溉、施肥的定时、定量控制，节水节肥、省力省时、提高产量。

在本申请一个实施方式中，本申请中所述灌溉装置102-1-1还包括分流器；

所述出水施肥管道201-3与所述分流器的输入端相连，所述分流器的输出端连接有至少两个所述滴头206。

具体的，所述分流器可以是一出二分流器，可以一出三分流器，还可以是一出六分流器，本申请对此不做限定。

本申请提供的灌溉装置施肥肥效快、养分利用率高，可以避免肥料施在较干的表土层易引起的挥发损失、溶解慢，最终肥效发挥慢的问题；尤其避免了将铵态和尿素态氮肥施在地表挥发损失的问题，既节约氮肥又有利于环境保护。同时，大大降低了因过量施肥而造成的水体污染问题。此外，灌溉装置通过人为定量调控，满足作物在关键生育期“吃饱喝足”的需要，杜绝了任何缺素症状，因而在生产上可达到作物的产量和品质均良好的目标，且大幅度节水，比传统大水漫灌节水50％以上。

在本申请一个或多个实施例中，所述卷帘装置102-1-2包括保温被、卷帘机和限位开关。

当空气中温度超出设定范围(根据种植植物自行设定)时，通过应用平台开启或关闭卷帘装置，进行空气温度的调整，达到植物正常生长所需最佳温度条件。例如，设定范围为20-30℃，当温度为32℃时，可以关闭卷帘装置或者降低调节保温被的覆盖程度，通过卷帘机将保温被卷起，限位开关用于控制保温被的覆盖程度；当温度为15℃时，可以开启卷帘装置或者提高调节保温被的覆盖程度。

优选地，本申请中当空气中湿度超出设定范围(根据种植植物自行设定)时，通过应用平台开启或关闭雾化喷淋装置102-1-3，进行空气湿度的调整，达到植物正常生长所需最佳湿度条件。

同样地，当光照强度超出设定范围(根据种植植物自行设定)时，通过应用平台开启或关闭遮阳网装置，进行光照强度的调整，达到植物正常生长所需的光照条件。

在本申请一个或多个实施例中，所述控制单元103设置有无线通信模块和有线通信模块，所述控制单元103通过所述有线通信模块分别与所述采集单元101和所述执行单元102进行通信，所述控制单元103通过所述无线通信模块与所述应用平台104进行通信。

具体的，所述控制单元可以通过有线RS485通信模块分别与所述采集单元和所述执行单元进行通信，有利于提高数据传输的稳定性和鲁棒性；所述控制单元可以通过无线GPRS通信模块与所述应用平台进行通信，如此可以实现远程监测与控制操作。

优选地，所述执行装置102-1还包括补光装置，所述补光装置包括红光灯、蓝光灯和白炽灯中的至少一种；和/或

所述采集装置还包括二氧化碳浓度传感器。

本申请中当光照强度低于设定范围(根据种植植物自行设定)时，还可以通过应用平台开启补光装置，优选地，可以根据种植植物所需红、蓝光强度的不同，分别调节红光灯、蓝光灯的亮度，可以根据种植植物所需光照强度的不同，调节白炽灯的亮度，还可以同时根据种植植物所需光照强度的不同调节红光灯、蓝光灯和白炽灯的亮度；当光照强度高于设定范围，可以通过应用平台关闭补光装置。此外，空气中二氧化碳的浓度对于种植植物生长有很大的影响，因此可以在采集装置中添加二氧化碳浓度传感器，实时监测空气中二氧化碳的浓度。

在本申请一个或多个实施例中，所述控制单元103包括控制器和显示器；所述控制器通过对所述采集单元发送的数据进行分析，根据分析结果控制所述执行装置；所述显示器用于显示所述采集单元发送的数据。

具体的，所述控制单元由两部分组成，一部分为控制器，也即核心处理器，用于接收采集单元发送的数据，根据一定的规则对这些数据进行处理，生成对应的指令并发送至执行单元，由执行单元进行相应的操作；另一部分为显示器，如OLED显示屏或者LED显示屏，用于显示采集单元发送的数据，也即显示土壤水分、土壤温度、土壤养分、空气温湿度、光照强度等数据。

在本申请中，所述应用平台104被配置于终端设备上；所述应用平台104用于设置所述采集装置101-1的阈值控制规则和所述执行装置102-1的操作规则；所述应用平台还用于监测所述采集装置采集到的数据。

应用平台可远程实时监控各传感器数据以及执行机构的工作状态并进行调控；用户通过终端设备在应用平台预设环境参数，也即预设采集装置的阈值控制规则和所述执行装置的操作规则，从而使控制单元根据采集装置阈值控制规则和所述执行装置操作规则进行数据处理，达到系统自动控制的目的。

优选地，所述采集单元101还包括采集处理器，所述采集处理器与所述采集装置101-1相连；所述执行单元102包括执行处理器，所处执行处理器与所述执行装置102-1相连。

具体的，所述采集处理器用于接收和汇总采集装置101-1采集到的数据，然后将汇总后的数据发送给控制单元103；所述执行处理器用于接收控制单元103发送的数据，也即操作指令，根据操作指令使对应的执行装置进行开启、关闭等动作，如执行处理器接收到的操作指令为开启雾化喷淋装置102-1-3，则执行处理器指示雾化喷淋装置102-1-3进行雾化喷淋。

在本申请一个或多个实施例中，所述执行装置102还包括报警装置和/或通风装置。

具体的，所述报警装置用于提醒工作人员有异常情况或者紧急情况发生，如着火时，报警装置会发出警报声，如此有利于保证环境的安全；所述通风装置可以用于空气对流，有利于提高环境中空气的品质，还可以一定程度调节空气温度，如空气中二氧化碳浓度过高、异味明显时可以打开通风装置。

本申请提供一种管控技术系统，通过采集单元、执行单元、控制单元和应用平台相互配合，实现对多个环境因子的监控、储存，并且可以对数据进行自动分析，给出安全、高效、科学的解决方案，让不具备经验的人员也可以快速反应并作出相应操作。

参见图3，本申请提供了一种应用于植物种植的管控技术系统，包括：

采集单元、执行单元、控制单元和应用平台；

所述控制单元分别与所述采集单元、所述执行单元和所述应用平台通信连接；

所述采集单元包括采集处理器和采集装置，所述采集处理器与所述采集装置相连，所述采集装置包括土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤养分传感器、空气温湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器；

所述执行单元包括执行处理器和执行装置，所述执行处理器与所述执行装置相连，所述执行装置包括灌溉装置、卷帘装置、雾化喷淋装置、遮阳装置、补光装置、报警装置和通风装置。

优选地，所述灌溉装置包括管道、水肥机、肥料库、吸水泵、储水设备、一出三分流器和滴头；

所述管道包括吸肥管道、进水管道和出水施肥管道；

所述吸肥管道分别与所述水肥机和所述肥料库相连；

所述进水管道分别与所述吸水泵和所述储水设备相连；

所述出水施肥管道分别与所述水肥机、所述吸水泵和所述一出三分流器的输入端相连，所述一出三分流器的输出端连接有三个滴头，其中所述滴头置于土壤表面。

优选地，所述控制单元设置有无线通信模块和有线通信模块，所述控制单元通过所述有线通信模块分别与所述采集单元和所述执行单元进行连接，所述控制单元通过所述无线通信模块与所述应用平台进行连接。

优选地，所述执行装置还包括补光装置，所述补光装置包括红光灯和蓝光灯。

优选地，所述卷帘装置包括保温被、卷帘机和限位开关。

优选地，所述控制单元包括控制器和显示器；所述控制器通过对所述采集单元发送的数据进行分析，根据分析结果控制所述执行装置；所述显示器用于显示所述采集单元发送的数据。

优选地，所述应用平台被配置于终端设备上；所述应用平台用于设置所述采集装置的阈值控制规则和所述执行装置的操作规则；所述应用平台还用于监测所述采集装置采集到的数据。

本申请提供一种管控技术系统，通过采集单元、执行单元、控制单元和应用平台相互配合，实现对植物种植的多个环境因子的监控、储存，并且可以对数据进行自动分析，给出安全、高效、科学的解决方案，让不具备经验的人员也可以快速反应并作出相应操作。

需要说明的是，对于前述的各实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上公开的本申请优选实施例只是用于帮助阐述本申请。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本申请的内容，可作很多的修改和变化。本申请选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种管控技术系统，其特征在于，包括：

采集单元、执行单元、控制单元和应用平台；

所述控制单元分别与所述采集单元、所述执行单元和所述应用平台通信连接；

所述采集单元包括采集装置，所述采集装置包括土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤养分传感器、空气温湿度传感器和光照度传感器；

所述执行单元包括执行装置，所述执行装置包括灌溉装置、卷帘装置、雾化喷淋装置和遮阳装置。

2.根据权利要求1所述的管控技术系统，其特征在于，所述灌溉装置包括管道、水肥机、肥料库、吸水泵、储水设备和滴头；

所述管道包括吸肥管道、进水管道和出水施肥管道；

所述吸肥管道分别与所述水肥机和所述肥料库相连；

所述进水管道分别与所述吸水泵和所述储水设备相连；

所述出水施肥管道分别与所述水肥机、所述吸水泵和所述滴头相连，其中所述滴头置于土壤表面。

3.根据权利要求2所述的管控技术系统，其特征在于，所述灌溉装置还包括分流器；

所述出水施肥管道与所述分流器的输入端相连，所述分流器的输出端连接有至少两个所述滴头。

4.根据权利要求1所述的管控技术系统，其特征在于，所述控制单元设置有无线通信模块和有线通信模块，所述控制单元通过所述有线通信模块分别与所述采集单元和所述执行单元进行通信，所述控制单元通过所述无线通信模块与所述应用平台进行通信。

5.根据权利要求1所述的管控技术系统，其特征在于，所述执行装置还包括补光装置，所述补光装置包括红光灯、蓝光灯和白炽灯中的至少一种；和/或

所述采集装置还包括二氧化碳浓度传感器。

6.根据权利要求1所述的管控技术系统，其特征在于，所述卷帘装置包括保温被、卷帘机和限位开关。

7.根据权利要求1所述的管控技术系统，其特征在于，所述控制单元包括控制器和显示器；所述控制器通过对所述采集单元发送的数据进行分析，根据分析结果控制所述执行装置；所述显示器用于显示所述采集单元发送的数据。

8.根据权利要求1所述的管控技术系统，其特征在于，所述应用平台被配置于终端设备上；所述应用平台用于设置所述采集装置的阈值控制规则和所述执行装置的操作规则；所述应用平台还用于监测所述采集装置采集到的数据。

9.根据权利要求1所述的管控技术系统，其特征在于，所述采集单元还包括采集处理器，所述采集处理器与所述采集装置相连；

所述执行单元包括执行处理器，所处执行处理器与所述执行装置相连。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的管控技术系统，其特征在于，所述执行装置还包括报警装置和/或通风装置。

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