專利名稱：果樹單株管理控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及果樹管理控制系統(tǒng)及其控制方法，特別是關(guān)于ー種能夠精準(zhǔn)管理每ー株果樹的果樹單株管理控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
在果園管理中，水、肥、藥等物料的投入是管理的重要內(nèi)容。實(shí)踐證明，通過對果園水、肥等物料實(shí)施現(xiàn)代化的精準(zhǔn)管理可以有效減少用水40%以上，用肥20%以上。盡管目前已有ー些較為先進(jìn)的水肥一體化管理系統(tǒng)在很多果園中有所應(yīng)用，但是它們的精準(zhǔn)程度有限，而提高精準(zhǔn)程度的關(guān)鍵就是要縮小管理単元。最小的管理単元是以株為單位，以株為單位的精準(zhǔn)管理需要配備以株為單元的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，采集每ー株果樹的灌溉用水量、用肥量和土壌水分含量等信息，來控制水、肥、藥等物料的投入作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)麡溥M(jìn)行單株精準(zhǔn)管理，控制其用水量、用肥量、用藥量和土壌水分含量的果樹單株管理控制系統(tǒng)及其控制方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案果樹單株管理控制系統(tǒng)，其特征在干它包括與果樹數(shù)量對應(yīng)的若干控制盒、濕度傳感器、冠路電磁閥和一臺(tái)計(jì)算機(jī)，每ー控制盒內(nèi)設(shè)置有ー根路電磁閥、一流量計(jì)和ー電路控制板；每ー根路電磁閥的進(jìn)水ロ連接ー穿出控制盒的根路管，各根路管的進(jìn)水口并聯(lián)連接在一主管路上，每ー根路電磁閥的出水ロ連接一流量計(jì)的進(jìn)水口，每ー流量計(jì)的出水ロ通過一管路穿出控制盒連接一滴頭；與各根路管對應(yīng)，在主管路的另一側(cè)設(shè)置有若干冠路管，每ー冠路管的出水ロ連接ー冠路電磁閥，每ー冠路電磁閥的出水ロ通過管路連接ー噴頭；每一電路控制板的輸入端通過導(dǎo)線連接相應(yīng)的一流量計(jì)和ー濕度傳感器，每ー電路控制板的輸出端通過導(dǎo)線連接相應(yīng)的ー根路電磁閥和ー冠路電磁閥，各電路控制板通過雙向數(shù)據(jù)總線連接計(jì)算機(jī)；電路控制板將接收到的流量計(jì)和濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，井根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，分別控制根路電磁閥和冠路電磁閥。上述每ー電路控制板與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)置為RS485數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。上述裝置的果樹單株管理控制方法，包括以下步驟1)在流經(jīng)果園的主管路上為每ー株果樹連接一冠路管和ー根路管，在冠路管上連接一由一冠路電磁閥控制的噴頭，在根路管上連接一由一根路電磁閥控制的滴頭；為每ー株果樹設(shè)置一電路控制板，將電路控制板的輸入端通過導(dǎo)線連接一安裝在根路管上的流量計(jì)和ー插設(shè)于土壌中的濕度傳感器，將電路控制板的輸出端通過導(dǎo)線連接相應(yīng)的冠路電磁閥和根路電磁閥，將所有電路控制板通過雙向數(shù)據(jù)總線連接ー計(jì)算機(jī)；2)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)為每ー株果樹分配一地址編碼，進(jìn)行地址編碼查詢；3)當(dāng)需要監(jiān)控ー株果樹的狀態(tài)時(shí)，計(jì)算機(jī)通過查詢地址編碼找到該果樹的電路控制板，通過電路控制板收集該果樹流量計(jì)采集的流量數(shù)據(jù)和濕度傳感器采集的土壌濕度數(shù)據(jù)；4)計(jì)算機(jī)將由步驟3)收集的流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的最大閾值和最小閾值進(jìn)行比較如果流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)中的一項(xiàng)小于預(yù)設(shè)的最小閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令給該果樹的電路控制板，開啟根路電磁閥；如果流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)中的一項(xiàng)大于預(yù)設(shè)的最大閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令給該果樹的電路控制板，關(guān)閉根路電磁閥；
5)當(dāng)一株果樹需要噴水、噴藥或施葉面肥時(shí)，計(jì)算機(jī)通過查詢地址編碼找到該果樹的電路控制板，發(fā)出控制指令，通過電路控制板開啟該果樹的冠路電磁閥。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于為每一株果樹設(shè)置配套的冠路噴頭和根路滴頭，以及相應(yīng)的電磁閥，通過計(jì)算機(jī)控制電磁閥啟停實(shí)現(xiàn)對單株果樹的用水、用肥、用藥的控制，因此能夠有效提高果園的精準(zhǔn)管理水平。2、本發(fā)明由于為每ー株果樹設(shè)置流量計(jì)和濕度傳感器，實(shí)時(shí)檢測其用水量和土壌濕度，因此能夠及時(shí)調(diào)整單株果樹的用水量，提高果園管理的精準(zhǔn)程度。3、本發(fā)明由于采用RS485數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行計(jì)算機(jī)和各果樹電路控制板之間的數(shù)據(jù)傳輸，可以有效簡化數(shù)據(jù)傳輸線路，對于利用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)管理果園具有顯著的優(yōu)勢。4、本發(fā)明的控制系統(tǒng)構(gòu)造簡單，對已采用水肥一體化管理的果園不必進(jìn)行過多的管路改造，就可以實(shí)現(xiàn)果樹單株水肥精準(zhǔn)管理。本發(fā)明可廣泛用于農(nóng)業(yè)園林樹木管理中。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的進(jìn)行詳細(xì)的描述。本發(fā)明的果樹單株管理控制系統(tǒng)包括與果園果樹數(shù)量對應(yīng)的若干控制盒I、濕度傳感器2、冠路電磁閥3和一臺(tái)計(jì)算機(jī)(圖中未示出)。每ー控制盒I內(nèi)設(shè)置有一根路電磁閥4、一流量計(jì)5和一電路控制板6。每ー控制盒I內(nèi)的根路電磁閥4的進(jìn)水口連接ー穿出控制盒I的根路管7，各根路管7的進(jìn)水口并聯(lián)連接在一公用的主管路8上；每ー根路電磁閥4的出水ロ連接一流量計(jì)5的進(jìn)水口，每ー流量計(jì)5的出水ロ通過一管路9穿出控制盒I連接一滴頭10。與各根路管7對應(yīng)，在主管路8的另ー側(cè)設(shè)置有若干冠路管11，每ー冠路管11出水ロ連接ー冠路電磁閥3，每ー冠路電磁閥3的出水ロ通過管路12連接ー噴頭13。每ー控制盒I內(nèi)的電路控制板6的輸入端通過導(dǎo)線連接控制盒I內(nèi)的流量計(jì)5和控制盒I外的濕度傳感器2，輸出端通過導(dǎo)線連接控制盒I內(nèi)的根路電磁閥4和控制盒I外的冠路電磁閥3，同時(shí)各電路控制板6還通過雙向數(shù)據(jù)總線連接計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。上述實(shí)施例中，每ー電路控制板6與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議可以設(shè)置為RS485數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。計(jì)算機(jī)為果園的每ー株果樹分配一地址編碼，通過查詢地址編碼找到相應(yīng)果樹的電路控制板6，實(shí)現(xiàn)對單株果樹的數(shù)據(jù)采集和控制管理。本發(fā)明對單株果樹的控制管理分為兩路，一路是經(jīng)過由主管路8、冠路管11、冠路電磁閥3和噴頭13連通而成的冠路，由電路控制板6根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令開啟冠路電磁閥3，通過噴頭13向果樹上部噴水、噴藥或施葉面肥；另一路是經(jīng)過由主管路8、根路管
7、根路電磁閥4、流量計(jì)5和滴頭10連通而成的根路，由電路控制板6將接收到的流量計(jì)5采集的流量數(shù)據(jù)和濕度傳感器2采集的土壌濕度數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)，電路控制板6根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，開啟根路電磁閥4，通過嗔頭13向果樹下部給水、施肥。本發(fā)明的果樹單株管理控制方法，包括以下步驟I)在流經(jīng)果園的主管路上為每ー株果樹連接一冠路管和ー根路管，在冠路管上連接一由一冠路電磁閥控制的噴頭，在根路管上連接一由一根路電磁閥控制的滴頭；為每ー株果樹設(shè)置一電路控制板，將電路控制板的輸入端通過導(dǎo)線連接一安裝在根路管上的流量計(jì)和ー插設(shè)于土壌中的濕度傳感器，將電路控制板的輸出端通過導(dǎo)線連接相應(yīng)的冠路電磁閥和根路電磁閥，將所有電路控制板通過雙向數(shù)據(jù)總線連接ー計(jì)算機(jī)；2)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)為每ー株果樹分配一地址編碼，進(jìn)行地址編碼查詢；3)當(dāng)需要監(jiān)控ー株果樹的狀態(tài)時(shí)，計(jì)算機(jī)通過查詢地址編碼找到該果樹的電路控制板，通過電路控制板收集該果樹流量計(jì)采集的流量數(shù)據(jù)和濕度傳感器采集的土壌濕度數(shù) 據(jù)；4)計(jì)算機(jī)將由步驟3)收集的流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的最大閾值和最小閾值進(jìn)行比較如果流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)中的任一項(xiàng)數(shù)據(jù)小于預(yù)設(shè)的最小閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令給該果樹的電路控制板，開啟根路電磁閥；如果流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)中的任ー項(xiàng)數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)的最大閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令給該果樹的電路控制板，關(guān)閉根路電磁閥；5)當(dāng)一株果樹需要噴水、噴藥或施葉面肥時(shí)，計(jì)算機(jī)通過查詢地址編碼找到該果樹的電路控制板，發(fā)出控制指令，通過電路控制板開啟該果樹的冠路電磁閥。通過上述控制方法可以實(shí)現(xiàn)對單株果樹的全面監(jiān)控，如管理水肥的投入、記錄灌溉用水量、用肥量、土壌水分含量等信息，以及噴灑農(nóng)藥和葉面肥等控制。上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.果樹單株管理控制系統(tǒng)，其特征在于它包括與果樹數(shù)量對應(yīng)的若干控制盒、濕度傳感器、冠路電磁閥和一臺(tái)計(jì)算機(jī)，每一所述控制盒內(nèi)設(shè)置有ー根路電磁閥、一流量計(jì)和ー電路控制板； 每一所述根路電磁閥的進(jìn)水口連接ー穿出所述控制盒的根路管，各所述根路管的進(jìn)水口并聯(lián)連接在一主管路上，每一所述根路電磁閥的出水ロ連接一所述流量計(jì)的進(jìn)水口，每一所述流量計(jì)的出水ロ通過一管路穿出所述控制盒連接一滴頭；與各所述根路管對應(yīng)，在所述主管路的另一側(cè)設(shè)置有若干冠路管，每一所述冠路管的出水ロ連接一所述冠路電磁閥，每一所述冠路電磁閥的出水ロ通過管路連接ー噴頭； 每一所述電路控制板的輸入端通過導(dǎo)線連接相應(yīng)的一所述流量計(jì)和ー濕度傳感器，每一所述電路控制板的輸出端通過導(dǎo)線連接相應(yīng)的一所述根路電磁閥和ー冠路電磁閥，各所述電路控制板通過雙向數(shù)據(jù)總線連接所述計(jì)算機(jī)；所述電路控制板將接收到的所述流量計(jì)和濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸給所述計(jì)算機(jī)，并根據(jù)所述計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，分別控制所述根路電磁閥和冠路電磁閥。
2.如權(quán)利要求I所述的果樹單株管理控制系統(tǒng)，其特征在于每一所述電路控制板與所述計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)置為RS485數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。
3.如權(quán)利要求I 2任意一項(xiàng)所述裝置的果樹單株管理控制方法，包括以下步驟 1)在流經(jīng)果園的主管路上為每ー株果樹連接一冠路管和ー根路管，在冠路管上連接ー由一冠路電磁閥控制的噴頭，在根路管上連接一由一根路電磁閥控制的滴頭；為每ー株果樹設(shè)置一電路控制板，將電路控制板的輸入端通過導(dǎo)線連接一安裝在根路管上的流量計(jì)和一插設(shè)于土壌中的濕度傳感器，將電路控制板的輸出端通過導(dǎo)線連接相應(yīng)的冠路電磁閥和根路電磁閥，將所有電路控制板通過雙向數(shù)據(jù)總線連接一計(jì)算機(jī)； 2)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)為每ー株果樹分配一地址編碼，進(jìn)行地址編碼查詢； 3)當(dāng)需要監(jiān)控ー株果樹的狀態(tài)時(shí)，計(jì)算機(jī)通過查詢地址編碼找到該果樹的電路控制板，通過電路控制板收集該果樹流量計(jì)采集的流量數(shù)據(jù)和濕度傳感器采集的土壌濕度數(shù)據(jù)； 4)計(jì)算機(jī)將由步驟3)收集的流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的最大閾值和最小閾值進(jìn)行比較 如果流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)中的一項(xiàng)小于預(yù)設(shè)的最小閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令給該果樹的電路控制板，開啟根路電磁閥； 如果流量數(shù)據(jù)和土壌濕度數(shù)據(jù)中的一項(xiàng)大于預(yù)設(shè)的最大閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令給該果樹的電路控制板，關(guān)閉根路電磁閥； 5)當(dāng)一株果樹需要噴水、噴藥或施葉面肥時(shí)，計(jì)算機(jī)通過查詢地址編碼找到該果樹的電路控制板，發(fā)出控制指令，通過電路控制板開啟該果樹的冠路電磁閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及果樹單株管理控制系統(tǒng)及其控制方法，它包括若干控制盒、濕度傳感器、冠路電磁閥和一計(jì)算機(jī)。每一控制盒內(nèi)設(shè)置一根路電磁閥、一流量計(jì)和一電路控制板；每一根路電磁閥的進(jìn)水口連接一根路管，各根路管并聯(lián)在一主管路上，每一根路電磁閥的出水口連接一流量計(jì)，每一流量計(jì)連接一滴頭；與根路管對應(yīng)主管路的另一側(cè)設(shè)置有若干冠路管，每一冠路管的出水口連接一冠路電磁閥，每一冠路電磁閥的出水口連接一噴頭；每一電路控制板的輸入端連接一流量計(jì)和一濕度傳感器，輸出端連接一根路電磁閥和一冠路電磁閥，各電路控制板還通過雙向數(shù)據(jù)總線連接計(jì)算機(jī)，將流量計(jì)和濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，并根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，分別控制根路電磁閥和冠路電磁閥啟停。本發(fā)明可廣泛用于農(nóng)業(yè)園林樹木管理中。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102681505SQ20121012981
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者盧艷麗, 張彥昌, 徐鍇, 楊俐蘋, 王振營, 王磊, 王賀, 白由路, 程存剛, 袁繼存, 趙德英 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所, 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所, 沈陽巍圖農(nóng)業(yè)科技有限公司