專利名稱：智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器及檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)處理與電氣控制領(lǐng)域，特別涉及一種智能自動(dòng)灌概控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上水資源非常缺少的國(guó)家之一，人均占有淡水資源僅為世界人均占有量的四分之一。近幾年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，水資源缺乏問題變得更加嚴(yán)重，會(huì)直接影響到我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)消耗的淡水量占人類消耗淡水總量的60% 80%。水資源的匱乏給我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了極大的障礙和困難。水分是農(nóng)作物生長(zhǎng)的必需條件，在農(nóng)業(yè)灌溉中，人們通常根據(jù)種植的經(jīng)驗(yàn)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉，不能及時(shí)或不能精確地控制澆水的多少，往往造成大水漫灌，在很大程度上白白地浪費(fèi)掉一大部分水資源，同時(shí)過多地增加水分補(bǔ)給反而不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)據(jù)采集和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活各個(gè)領(lǐng)域。自動(dòng)化灌溉技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中越來(lái)越受到關(guān)注。目前，我國(guó)的大部分農(nóng)田、農(nóng)作物大棚和城區(qū)綠化采用的都是手動(dòng)或半自動(dòng)灌溉方式，這種方式存在著諸如浪費(fèi)水資源，增加灌溉的勞動(dòng)強(qiáng)度，缺乏灌溉科學(xué)性等諸多弊端。在農(nóng)業(yè)灌溉中采用智能自動(dòng)灌溉技術(shù)，不僅能夠大大節(jié)約水資源、降低灌溉的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且在保障農(nóng)作物科學(xué)水分補(bǔ)給、提高灌溉設(shè)備的使用率、提高管理水平和作物產(chǎn)量等方面都大有益處。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)農(nóng)作物的土壤溫濕度、農(nóng)作物不同生長(zhǎng)期對(duì)水分的不同需求、大氣的溫濕度及風(fēng)速等因素進(jìn)行自動(dòng)化灌溉，既節(jié)省了勞動(dòng)力資源、大大節(jié)約了水資源，又提高了灌溉設(shè)備的使用率、確保了農(nóng)作物的科學(xué)生長(zhǎng)。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:一種智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，包括信號(hào)處理模塊，與信號(hào)處理模塊相連的風(fēng)速檢測(cè)模塊，與信號(hào)處理模塊相連的大氣溫度檢測(cè)模塊，與信號(hào)處理模塊相連的大氣濕度檢測(cè)模塊，與信號(hào)處理模塊相連的至少一個(gè)的土壤溫濕度檢測(cè)模塊，與信號(hào)處理模塊相連的噴灌驅(qū)動(dòng)模塊，與噴灌驅(qū)動(dòng)模塊相連的噴灌模塊，與信號(hào)處理模塊相連的流灌驅(qū)動(dòng)模塊和與流灌驅(qū)動(dòng)模塊相連的流灌模塊。進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)用新型還包括與信號(hào)處理模塊相連的用于顯示當(dāng)前時(shí)間并循環(huán)顯示大氣溫度、大氣濕度和土壤溫濕度的顯示模塊。進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)用新型還包括輸入端與風(fēng)速檢測(cè)模塊相連輸出端與信號(hào)處理模塊相連的用于將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的風(fēng)速信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊。進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)用新型還包括輸入端與大氣濕度檢測(cè)模塊相連輸出端與信號(hào)處理模塊相連的用于將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的大氣濕度信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊。進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)用新型所述的土壤溫濕度檢測(cè)模塊的數(shù)量為二。[0009]有益效果1、系統(tǒng)能檢測(cè)大氣溫度、濕度和各測(cè)量點(diǎn)的土壤溫濕度并實(shí)時(shí)顯示。系統(tǒng)還能顯示當(dāng)前時(shí)間。2、系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前時(shí)間確定農(nóng)作物生長(zhǎng)期，并根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)期和測(cè)量的大氣溫濕度、確定灌溉的土壤濕度閾值，結(jié)合各測(cè)量點(diǎn)的土壤溫濕度確定是否進(jìn)行灌溉。3、系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量的風(fēng)速確定灌溉方式，當(dāng)風(fēng)速低于一定數(shù)值系統(tǒng)采用噴灌，當(dāng)風(fēng)速高于一定數(shù)值系統(tǒng)采用流灌。4、本實(shí)用新型控制技術(shù)相對(duì)成熟，涉及到的電子元器件較為便宜，安裝簡(jiǎn)單。系統(tǒng)能根據(jù)大氣的溫濕度及風(fēng)速、農(nóng)作物不同生長(zhǎng)期對(duì)水分的不同需求和農(nóng)作物的土壤溫濕度等因素進(jìn)行自動(dòng)化灌溉，既降低了灌溉勞動(dòng)強(qiáng)度、確保了水資源的充分利用、提高了灌溉設(shè)備的使用率，又提高了農(nóng)作物補(bǔ)水的科學(xué)性，促進(jìn)了農(nóng)作物的科學(xué)生長(zhǎng)。

圖1是本實(shí)用新型的總的系統(tǒng)框圖。圖2是本實(shí)用新型的大氣溫度檢測(cè)模塊圖。圖3是本實(shí)用新型的大氣濕度檢測(cè)模塊。圖4是本實(shí)用新型的土壤溫濕度檢測(cè)模塊。圖5是本實(shí)用新型的噴灌驅(qū)動(dòng)模塊。其中，1、信號(hào)處理模塊，2、風(fēng)速檢測(cè)模塊,3、風(fēng)速信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊,4、大氣溫度檢測(cè)模塊，5、大氣濕度檢測(cè)模塊，6、大氣濕度信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊，7、土壤溫濕度檢測(cè)模塊，
9、顯示模塊，10、噴灌驅(qū)動(dòng)模塊，11、噴灌模塊，12、流灌驅(qū)動(dòng)模塊，13、流灌模塊。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的內(nèi)容更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖1-5和具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的描述。圖1是本實(shí)用新型智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)總的系統(tǒng)框圖，如圖1所示，本實(shí)用新型的智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，包括:信號(hào)處理模塊1，風(fēng)速檢測(cè)模塊2，風(fēng)速信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊3，大氣溫度檢測(cè)模塊4，大氣濕度檢測(cè)模塊5，大氣濕度信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊6，土壤溫濕度檢測(cè)模塊7，顯示模塊9，噴灌驅(qū)動(dòng)模塊10，噴灌模塊11，流灌驅(qū)動(dòng)模塊12，流灌模塊13。所述的風(fēng)速信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊3模擬信號(hào)輸入端連接所述的風(fēng)速檢測(cè)模塊2，數(shù)字信號(hào)輸出端連接所述的信號(hào)處理模塊I ;所述的大氣溫度檢測(cè)模塊4連接所述的信號(hào)處理模塊I ;所述的大氣濕度信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊6模擬信號(hào)輸入端連接所述的大氣濕度檢測(cè)模塊5，數(shù)字信號(hào)輸出端連接所述的信號(hào)處理模塊I ;所述的土壤溫濕度檢測(cè)模塊7連接所述的信號(hào)處理模塊I ;所述的顯示模塊9連接所述的信號(hào)處理模塊I ;所述的噴灌驅(qū)動(dòng)模塊10負(fù)載端連接所述的噴灌模塊11，另一端連接所述的信號(hào)處理模塊I;所述的流灌驅(qū)動(dòng)模塊12負(fù)載端連接所述的流灌模塊13，另一端連接所述的信號(hào)處理模塊I。本實(shí)用新型系統(tǒng)給出了兩個(gè)土壤溫濕度檢測(cè)模塊7，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)需要可增加多個(gè)土壤溫濕度檢測(cè)模塊。本實(shí)用新型所述的土壤溫濕度檢測(cè)模塊7采用土壤型數(shù)字溫濕度傳感器SHT10-P，將檢測(cè)到的土壤溫濕度直接送給所述的信號(hào)處理模塊I。[0024]本實(shí)用新型所述的顯示模塊9選用1602液晶，能夠顯示當(dāng)前時(shí)間、循環(huán)顯示大氣溫濕度和各測(cè)量點(diǎn)的土壤溫濕度。本實(shí)用新型所述的大氣溫度檢測(cè)模塊4選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，將檢測(cè)到的大氣溫度的數(shù)字信號(hào)直接送給所述的信號(hào)處理模塊。大氣溫度檢測(cè)模塊4將檢測(cè)到的大氣溫度數(shù)字信號(hào)送給信號(hào)處理模塊1，大氣濕度檢測(cè)模塊5將檢測(cè)到的大氣濕度模擬電信號(hào)經(jīng)過大氣濕度信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊6轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送給信號(hào)處理模塊I。風(fēng)速檢測(cè)模塊2將檢測(cè)到的風(fēng)速模擬電信號(hào)經(jīng)過風(fēng)速信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊3轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送給信號(hào)處理模塊I。土壤溫濕度檢測(cè)模塊7將檢測(cè)到的土壤溫濕度信號(hào)送給信號(hào)處理模塊1，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況增加多個(gè)土壤溫濕度檢測(cè)模塊，以便多方位檢測(cè)土壤的溫濕度。信號(hào)處理模塊I將大氣溫度信號(hào)、大氣濕度信號(hào)、各測(cè)量點(diǎn)土壤溫濕度信號(hào)處理后通過顯示模塊9循環(huán)實(shí)時(shí)顯示。信號(hào)處理模塊I通過軟件方式實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)時(shí)鐘，并通過顯示模塊顯示當(dāng)前年月日時(shí)間。本實(shí)用新型所述的顯示模塊9采用1602液晶。信號(hào)處理模塊I根據(jù)時(shí)鐘信息確定農(nóng)作物的生長(zhǎng)期，并結(jié)合采集到的大氣溫濕度和土壤溫度數(shù)值確定灌溉的土壤濕度閾值和灌溉土壤濕度上限值。信號(hào)處理模塊I根據(jù)所述的風(fēng)速檢測(cè)模塊2檢測(cè)到的風(fēng)速數(shù)值確定啟動(dòng)噴灌驅(qū)動(dòng)模塊10還是流灌驅(qū)動(dòng)模塊12。當(dāng)信號(hào)處理模塊I檢測(cè)到的土壤的濕度低于土壤濕度閾值時(shí)，就根據(jù)檢測(cè)到的風(fēng)速信號(hào)確定啟動(dòng)噴灌驅(qū)動(dòng)模塊10驅(qū)動(dòng)噴灌模塊11進(jìn)行噴灌或啟動(dòng)流灌驅(qū)動(dòng)模塊12驅(qū)動(dòng)流灌模塊13進(jìn)行流灌。灌溉時(shí)采用噴灌還是流灌取決于信號(hào)處理模塊I通過風(fēng)速檢測(cè)模塊采集到的風(fēng)速信號(hào)，若風(fēng)速低于某一數(shù)值則采用噴灌，否則采用流灌。當(dāng)檢測(cè)到土壤濕度超過灌溉土壤濕度上限值時(shí)，信號(hào)處理模塊I發(fā)送停止灌溉信號(hào)使噴灌或流灌驅(qū)動(dòng)模塊停止工作。如圖2所示的大氣溫度檢測(cè)模塊4，采用DS18B20芯片，信號(hào)輸出端接信號(hào)處理模塊I。DS18B20芯片價(jià)格便宜，接線簡(jiǎn)單，在與信號(hào)處理模塊連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理模塊與DS18B20的通訊，測(cè)量結(jié)果以數(shù)字量方式串行傳送。測(cè)溫范圍一 55°C +125°C，能夠滿足大氣溫度測(cè)量需要。如圖3所示的大氣濕度檢測(cè)模塊5，采用HSU-07芯片，HSU-07的輸出電壓較高且線性較好，因此，無(wú)需放大和非線性校正，可直接與A/D轉(zhuǎn)換器連接將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。HSU-07芯片使用溫度范圍為-20°C 60°C，使用濕度范圍20%RH 90%RH，檢測(cè)精度±5%RH，能夠滿足灌溉系統(tǒng)大氣濕度檢測(cè)的要求。如圖4所示的土壤溫濕度檢測(cè)模塊，采用土壤型數(shù)字溫濕度傳感器SHT10，SHTlO為數(shù)字溫濕度集成傳感器，體積小適合土壤埋伏，接口簡(jiǎn)單，功耗超低。該模塊的DATA和SCK端均連接信號(hào)處理模塊I。如圖5所示的噴灌驅(qū)動(dòng)模塊10，三極管采用NPN型的9013，二極管采用IN4118，信號(hào)輸入端接信號(hào)處理模塊，信號(hào)輸入端信號(hào)使得三極管飽和導(dǎo)通或截止，控制繼電器線圈的通電或斷電，通過繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)控制噴灌模塊工作或不工作。流灌驅(qū)動(dòng)模塊12采用噴灌驅(qū)動(dòng)模塊10相同的電路。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。[0037]本實(shí)用新型中所述具體實(shí)施案例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施案例而已，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，包括信號(hào)處理模塊(I)，與信號(hào)處理模塊(I)相連的風(fēng)速檢測(cè)模塊(2)，與信號(hào)處理模塊(I)相連的大氣溫度檢測(cè)模塊(4)，與信號(hào)處理模塊(I)相連的大氣濕度檢測(cè)模塊(5),與信號(hào)處理模塊(I)相連的至少一個(gè)的土壤溫濕度檢測(cè)模塊(7)，與信號(hào)處理模塊(I)相連的噴灌驅(qū)動(dòng)模塊(10)，與噴灌驅(qū)動(dòng)模塊(10)相連的噴灌模塊(11)，與信號(hào)處理模塊(I)相連的流灌驅(qū)動(dòng)模塊(12)和與流灌驅(qū)動(dòng)模塊(12)相連的流灌模塊(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與信號(hào)處理模塊(I)相連的用于顯示當(dāng)前時(shí)間并循環(huán)顯示大氣溫度、大氣濕度和土壤溫濕度的顯示模塊(9)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括輸入端與風(fēng)速檢測(cè)模塊(2)相連輸出端與信號(hào)處理模塊(I)相連的用于將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的風(fēng)速信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括輸入端與大氣濕度檢測(cè)模塊(5)相連輸出端與信號(hào)處理模塊(I)相連的用于將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的大氣濕度信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊(6)。
5.如權(quán)利要求1所述的智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的土壤溫濕度檢測(cè)模塊(7)的數(shù)量為二。
專利摘要本實(shí)用新型的目的是提供一種智能自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)農(nóng)作物的土壤溫濕度、農(nóng)作物不同生長(zhǎng)期對(duì)水分的不同需求、大氣的溫濕度及風(fēng)速等因素進(jìn)行自動(dòng)化灌溉，既節(jié)省了勞動(dòng)力資源、大大節(jié)約了水資源，又提高了灌溉設(shè)備的使用率、確保了農(nóng)作物的科學(xué)生長(zhǎng)。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是包括信號(hào)處理模塊，風(fēng)速檢測(cè)模塊，風(fēng)速信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊，大氣溫度檢測(cè)模塊，大氣濕度檢測(cè)模塊，大氣濕度信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊，土壤溫濕度檢測(cè)模塊，顯示模塊，噴灌驅(qū)動(dòng)模塊，噴灌模塊，流灌驅(qū)動(dòng)模塊和流灌模塊。優(yōu)點(diǎn)本系統(tǒng)能檢測(cè)大氣溫濕度和各測(cè)量點(diǎn)的土壤溫濕度并實(shí)時(shí)顯示。
文檔編號(hào)A01G25/16GK203152176SQ2013200840
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者李國(guó)利, 周洪, 劉旭明, 吳敏 申請(qǐng)人:金陵科技學(xué)院