本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，尤其涉及一種基于互聯(lián)網(wǎng)控制的城市公路綠化帶自動(dòng)灌溉管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的澆水灌溉設(shè)施多為手動(dòng)為主，需要人去現(xiàn)場(chǎng)觀察土壤墑情以及農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)，憑借經(jīng)驗(yàn)決定是否需要灌溉。而隨著智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的灌溉設(shè)備也改為了自動(dòng)灌溉設(shè)備。但現(xiàn)有技術(shù)中的自動(dòng)灌溉設(shè)備，仍然需要人工去灌溉現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，非常麻煩，而且是根據(jù)人為對(duì)土壤墑情的判斷決定是否需要灌溉，不僅浪費(fèi)水，也不利于農(nóng)作物的成長(zhǎng)。
現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)控裝置的遙信\遙測(cè)輸出、遙控輸入及遠(yuǎn)程控制功能的問(wèn)題。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：仍然需要人工去灌溉現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，非常麻煩，不僅浪費(fèi)水，也不利于農(nóng)作物的成長(zhǎng)；而且智能化程度低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝使用方便、提高工作效率的。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：
一種基于互聯(lián)網(wǎng)控制的城市公路綠化帶自動(dòng)灌溉管理系統(tǒng)，所述基于互聯(lián)網(wǎng)控制的城市公路綠化帶自動(dòng)灌溉管理系統(tǒng)包括：
土壤信息采集模塊，用于采集土壤的濕度、含水率、水分儲(chǔ)存量、有效土壤水分貯存量信息并進(jìn)行計(jì)算和處理，將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給互聯(lián)網(wǎng)終端模塊；
所述土壤信息采集模塊通過(guò)濕度傳感器采集土壤的濕度、含水率、水分儲(chǔ)存量、有效土壤水分貯存量信息并傳輸給土壤信息采集模塊內(nèi)置的土壤信息處理模塊進(jìn)行計(jì)算和處理；
所述土壤信息處理模塊進(jìn)行計(jì)算和處理方法包括：
土壤重量含水率計(jì)算：由土壤體積含水量導(dǎo)出；
式中：
θg——土壤重量含水率，單位是百分率(％)；
θv——土壤體積含水量，單位是百分率(％)；
ρw——土壤水分密度，單位是克每立方厘米(g/cm3)；
ρb——干土壤體積密度，單位是克每立方厘米(g/cm3)；
土壤的濕度計(jì)算：由土壤體積含水量導(dǎo)出；
式中：
us——土壤相對(duì)濕度，單位是百分率(％)；
θg——土壤重量含水率，單位是百分率(％)；
fc——田間持水量，用重量含水率表示，單位是百分率(％)；
土壤水分貯存量的計(jì)算：由土壤體積含水量導(dǎo)出；
wv＝10×h×ρb×θg
式中：
wv——土壤水分貯存量，單位是毫米(mm)；
h——土層厚度，單位是厘米(cm)；
ρb——干土壤體積密度，單位是克每立方厘米(g/cm3)；
θg——土壤重量含水量，單位是百分率(％)；
有效土壤水分貯存量的計(jì)算：由土壤體積含水量導(dǎo)出；
wu＝10×h×ρb×(θg－θw)
式中：
wu——有效土壤水貯存量，單位是毫米(mm)；
h——土層厚度，單位是厘米(cm)；
ρb——干土壤體積密度，單位是克每立方厘米(g/cm3)；
θg——土壤重量含水量，單位是百分率(％)；
θw——凋萎濕度，單位是百分率(％)；
土壤的濕度、含水率、水分儲(chǔ)存量、有效土壤水分貯存量信息的計(jì)算中按1小時(shí)取平均值；
雨量信息采集模塊，用于把降雨量信息傳輸給互聯(lián)網(wǎng)終端模塊，互聯(lián)網(wǎng)終端模塊根據(jù)接收到的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并發(fā)出命令給控制模塊；
所述雨量信息采集模塊的降雨量信息采集方法包括：
利用公式
式中：
yn——第n次計(jì)算的氣象變量的平均值；
yi——第i個(gè)樣本值，其中，錯(cuò)誤、可疑、非正確的樣本應(yīng)丟棄而不用于計(jì)算；
——在移動(dòng)著的平均值時(shí)間區(qū)間內(nèi)的第1個(gè)樣本：當(dāng)n≤n時(shí)a＝1，當(dāng)n＞n時(shí)a＝n-n+1；
n是平均值時(shí)間區(qū)間內(nèi)的樣本總數(shù)，由采樣頻率和平均值時(shí)間區(qū)間決定；
m——在移動(dòng)著的平均值時(shí)間區(qū)間內(nèi)正確的數(shù)據(jù)樣本數(shù)(m≤n)；
控制模塊，接收土壤信息采集模塊的信息后，控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)模塊控制閥門(mén)的斷開(kāi)與閉合進(jìn)行供水。
進(jìn)一步，所述控制模塊包括：
遙控輸出子模塊，用于在遙控脈沖傳送到本裝置時(shí)觸發(fā)模塊，即判斷二次裝置是否接收到開(kāi)關(guān)分合閘信號(hào)；
遙信輸入子模塊，用于發(fā)送脈沖使二次設(shè)備接收到相應(yīng)的遙信信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遙信模擬；
遙測(cè)模擬子模塊，用于模擬產(chǎn)生電流、電壓來(lái)測(cè)試設(shè)備在過(guò)流、過(guò)壓情況下是否正確反應(yīng)；
遠(yuǎn)程通信子模塊，用于與通信管理機(jī)相連，通過(guò)通信管理機(jī)向遠(yuǎn)方上送相關(guān)數(shù)據(jù)，在遠(yuǎn)方調(diào)閱相關(guān)數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步，所述控制模塊還包括：
第一電源、第二電源、第三電源、第四電源；分別與遙控輸出子模塊、遙信輸入子模塊、遙測(cè)模擬子模塊、遠(yuǎn)程通信子模塊連接，用于為遙控輸出子模塊、遙信輸入子模塊、遙測(cè)模擬子模塊、遠(yuǎn)程通信子模塊提供穩(wěn)定的電源；
進(jìn)一步，所述第一電源、第二電源、第三電源、第四電源的電源調(diào)壓方法包括：
輸入電流信號(hào)；
多個(gè)電壓源分別將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；
在多個(gè)電壓信號(hào)中選擇一路作為輸出電壓信號(hào)。
進(jìn)一步，在多個(gè)電壓信號(hào)中選擇一路作為輸出電壓信號(hào)包括：
通過(guò)導(dǎo)通不同的開(kāi)關(guān)，得到不同的電壓幅值，作為輸出電壓信號(hào)。
進(jìn)一步，通過(guò)導(dǎo)通不同的開(kāi)關(guān)，得到不同的電壓幅值包括：
將與導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)連接的電壓源中的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，電壓源中的電容與電流源組成穩(wěn)壓直流電源，維持所述電壓源的輸出在帶負(fù)載下的穩(wěn)壓；
輸入電流信號(hào)包括：
控制輸入電源對(duì)電感進(jìn)行充電；
當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述電感的電流對(duì)所述電壓源中的電容充電；
開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述電壓源的輸出電壓由所述電壓源中的電容維持。
進(jìn)一步，所述遠(yuǎn)程通信子模塊包括至少一個(gè)遠(yuǎn)程通信裝置，所述遠(yuǎn)程通信裝置具有寬度、厚度和長(zhǎng)度，所述厚度小于所述寬度并且小于所述長(zhǎng)度，和機(jī)架，所述機(jī)架包括相互平行的第一軌道，當(dāng)所述機(jī)架位于其操作位置中時(shí)所述第一軌道是大體豎直的，所述機(jī)架還包括附接到所述第一軌道的第二軌道和附接到所述第一軌道的第三軌道，所述第三軌道與所述第二軌道平行并且距所述第二軌道一定距離，并且所述第二軌道和所述第三軌道被布置成以機(jī)械方式支撐所述遠(yuǎn)程通信裝置，使得：
所述遠(yuǎn)程通信裝置被附接到所述第二軌道和所述第三軌道，并且所述遠(yuǎn)程通信裝置的厚度在與所述第一軌道大體垂直的方向上，而所述遠(yuǎn)程通信裝置的寬度在與所述第一軌道大體平行的方向上，所述第一軌道之間的距離使得所述第一軌道適于以機(jī)械方式支撐所述遠(yuǎn)程通信裝置，使得：
所述遠(yuǎn)程通信裝置被附接到所述第一軌道，并且所述遠(yuǎn)程通信裝置的厚度在與所述第一軌道大體平行的方向上，而所述遠(yuǎn)程通信裝置的寬度在與所述第一軌道大體垂直的方向上。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：由于本發(fā)明將自動(dòng)根據(jù)土壤墑情以及植物需求自動(dòng)判斷是否灌溉，節(jié)約水資源和人力成本，并且具有極大的智能化以及實(shí)用性。
本發(fā)明的土壤濕度信息采集模塊實(shí)時(shí)采集土壤的準(zhǔn)確信息；雨量信息采集模塊實(shí)時(shí)采集近期雨量的分布情況，為控制模塊提供了準(zhǔn)確控制的依據(jù)。本發(fā)明設(shè)置遙控輸出模塊、遙信輸入子模塊、遙測(cè)模擬子模塊及遠(yuǎn)程通信子模塊，對(duì)二次設(shè)備的模擬控制可提高了可靠性；極大提高了工作效率，遙控輸出子模塊、遙信輸入子模塊和遙測(cè)模擬子模塊的設(shè)置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)遙信\遙測(cè)輸出、遙控輸入及遠(yuǎn)程控制功能。達(dá)到智能化控制灌溉。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)控制的城市公路綠化帶自動(dòng)灌溉管理系統(tǒng)示意圖。
圖中：1、互聯(lián)網(wǎng)終端模塊；2、控制模塊；3、閥門(mén)開(kāi)關(guān)模塊；4、土壤濕度信息采集模塊；5、雨量信息采集模塊。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。
現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：仍然需要人工去灌溉現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，非常麻煩，不僅浪費(fèi)水，也不利于農(nóng)作物的成長(zhǎng)。
下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。
如圖1，土壤濕度信息采集模塊4中的濕度傳感器用于檢測(cè)土壤濕度，并且通過(guò)無(wú)線技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)終端1連接，把收集到的信息傳輸給互聯(lián)網(wǎng)終端，雨量信息采集模塊5用于采集當(dāng)?shù)氐慕涤炅啃畔?，并通過(guò)無(wú)線技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)終端連接，互聯(lián)網(wǎng)終端1接收到信息后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)無(wú)線技術(shù)與控制模塊2連接，發(fā)出指令給控制模塊，控制模塊2根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)出的指令對(duì)通過(guò)導(dǎo)線與其相連的閥門(mén)開(kāi)關(guān)模塊3進(jìn)行命令控制閥門(mén)的斷開(kāi)與閉合。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)控制的城市公路綠化帶自動(dòng)灌溉管理系統(tǒng)，所述基于互聯(lián)網(wǎng)控制的城市公路綠化帶自動(dòng)灌溉管理系統(tǒng)包括：
土壤信息采集模塊，用于采集土壤的濕度、含水率、水分儲(chǔ)存量、有效土壤水分貯存量信息并進(jìn)行計(jì)算和處理，將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給互聯(lián)網(wǎng)終端模塊；
所述土壤信息采集模塊通過(guò)濕度傳感器采集土壤的濕度、含水率、水分儲(chǔ)存量、有效土壤水分貯存量信息并傳輸給土壤信息采集模塊內(nèi)置的土壤信息處理模塊進(jìn)行計(jì)算和處理；
所述土壤信息處理模塊進(jìn)行計(jì)算和處理方法包括：
土壤重量含水率計(jì)算：由土壤體積含水量導(dǎo)出；
式中：
θg——土壤重量含水率，單位是百分率(％)；
θv——土壤體積含水量，單位是百分率(％)；
ρw——土壤水分密度，單位是克每立方厘米(g/cm3)；
ρb——干土壤體積密度，單位是克每立方厘米(g/cm3)；
土壤的濕度計(jì)算：由土壤體積含水量導(dǎo)出；
式中：
us——土壤相對(duì)濕度，單位是百分率(％)；
θg——土壤重量含水率，單位是百分率(％)；
fc——田間持水量，用重量含水率表示，單位是百分率(％)；
土壤水分貯存量的計(jì)算：由土壤體積含水量導(dǎo)出；
wv＝10×h×ρb×θg
式中：
wv——土壤水分貯存量，單位是毫米(mm)；
h——土層厚度，單位是厘米(cm)；
ρb——干土壤體積密度，單位是克每立方厘米(g/cm3)；
θg——土壤重量含水量，單位是百分率(％)；
有效土壤水分貯存量的計(jì)算：由土壤體積含水量導(dǎo)出；
wu＝10×h×ρb×(θg－θw)
式中：
wu——有效土壤水貯存量，單位是毫米(mm)；
h——土層厚度，單位是厘米(cm)；
ρb——干土壤體積密度，單位是克每立方厘米(g/cm3)；
θg——土壤重量含水量，單位是百分率(％)；
θw——凋萎濕度，單位是百分率(％)；
土壤的濕度、含水率、水分儲(chǔ)存量、有效土壤水分貯存量信息的計(jì)算中按1小時(shí)取平均值；
雨量信息采集模塊，用于把降雨量信息傳輸給互聯(lián)網(wǎng)終端模塊，互聯(lián)網(wǎng)終端模塊根據(jù)接收到的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并發(fā)出命令給控制模塊；
所述雨量信息采集模塊的降雨量信息采集方法包括：
利用公式
式中：
yn——第n次計(jì)算的氣象變量的平均值；
yi——第i個(gè)樣本值，其中，錯(cuò)誤、可疑、非正確的樣本應(yīng)丟棄而不用于計(jì)算；
——在移動(dòng)著的平均值時(shí)間區(qū)間內(nèi)的第1個(gè)樣本：當(dāng)n≤n時(shí)a＝1，當(dāng)n＞n時(shí)a＝n-n+1；
n是平均值時(shí)間區(qū)間內(nèi)的樣本總數(shù)，由采樣頻率和平均值時(shí)間區(qū)間決定；
m——在移動(dòng)著的平均值時(shí)間區(qū)間內(nèi)正確的數(shù)據(jù)樣本數(shù)(m≤n)；
控制模塊，接收土壤信息采集模塊的信息后，控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)模塊控制閥門(mén)的斷開(kāi)與閉合進(jìn)行供水。
所述控制模塊包括：
遙控輸出子模塊，用于在遙控脈沖傳送到本裝置時(shí)觸發(fā)模塊，即判斷二次裝置是否接收到開(kāi)關(guān)分合閘信號(hào)；
遙信輸入子模塊，用于發(fā)送脈沖使二次設(shè)備接收到相應(yīng)的遙信信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遙信模擬；
遙測(cè)模擬子模塊，用于模擬產(chǎn)生電流、電壓來(lái)測(cè)試設(shè)備在過(guò)流、過(guò)壓情況下是否正確反應(yīng)；
遠(yuǎn)程通信子模塊，用于與通信管理機(jī)相連，通過(guò)通信管理機(jī)向遠(yuǎn)方上送相關(guān)數(shù)據(jù)，在遠(yuǎn)方調(diào)閱相關(guān)數(shù)據(jù)。
所述控制模塊還包括：
第一電源、第二電源、第三電源、第四電源；分別與遙控輸出子模塊、遙信輸入子模塊、遙測(cè)模擬子模塊、遠(yuǎn)程通信子模塊連接，用于為遙控輸出子模塊、遙信輸入子模塊、遙測(cè)模擬子模塊、遠(yuǎn)程通信子模塊提供穩(wěn)定的電源；
所述第一電源、第二電源、第三電源、第四電源的電源調(diào)壓方法包括：
輸入電流信號(hào)；
多個(gè)電壓源分別將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；
在多個(gè)電壓信號(hào)中選擇一路作為輸出電壓信號(hào)。
在多個(gè)電壓信號(hào)中選擇一路作為輸出電壓信號(hào)包括：
通過(guò)導(dǎo)通不同的開(kāi)關(guān)，得到不同的電壓幅值，作為輸出電壓信號(hào)。
通過(guò)導(dǎo)通不同的開(kāi)關(guān)，得到不同的電壓幅值包括：
將與導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)連接的電壓源中的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，電壓源中的電容與電流源組成穩(wěn)壓直流電源，維持所述電壓源的輸出在帶負(fù)載下的穩(wěn)壓；
輸入電流信號(hào)包括：
控制輸入電源對(duì)電感進(jìn)行充電；
當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述電感的電流對(duì)所述電壓源中的電容充電；
開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述電壓源的輸出電壓由所述電壓源中的電容維持。
所述遠(yuǎn)程通信子模塊包括至少一個(gè)遠(yuǎn)程通信裝置，所述遠(yuǎn)程通信裝置具有寬度、厚度和長(zhǎng)度，所述厚度小于所述寬度并且小于所述長(zhǎng)度，和機(jī)架，所述機(jī)架包括相互平行的第一軌道，當(dāng)所述機(jī)架位于其操作位置中時(shí)所述第一軌道是大體豎直的，所述機(jī)架還包括附接到所述第一軌道的第二軌道和附接到所述第一軌道的第三軌道，所述第三軌道與所述第二軌道平行并且距所述第二軌道一定距離，并且所述第二軌道和所述第三軌道被布置成以機(jī)械方式支撐所述遠(yuǎn)程通信裝置，使得：
所述遠(yuǎn)程通信裝置被附接到所述第二軌道和所述第三軌道，并且所述遠(yuǎn)程通信裝置的厚度在與所述第一軌道大體垂直的方向上，而所述遠(yuǎn)程通信裝置的寬度在與所述第一軌道大體平行的方向上，所述第一軌道之間的距離使得所述第一軌道適于以機(jī)械方式支撐所述遠(yuǎn)程通信裝置，使得：
所述遠(yuǎn)程通信裝置被附接到所述第一軌道，并且所述遠(yuǎn)程通信裝置的厚度在與所述第一軌道大體平行的方向上，而所述遠(yuǎn)程通信裝置的寬度在與所述第一軌道大體垂直的方向上。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：由于本發(fā)明將自動(dòng)根據(jù)土壤墑情以及植物需求自動(dòng)判斷是否灌溉，節(jié)約水資源和人力成本，并且具有極大的智能化以及實(shí)用性。
本發(fā)明的土壤濕度信息采集模塊實(shí)時(shí)采集土壤的準(zhǔn)確信息；雨量信息采集模塊實(shí)時(shí)采集近期雨量的分布情況，為控制模塊提供了準(zhǔn)確控制的依據(jù)。本發(fā)明設(shè)置遙控輸出模塊、遙信輸入子模塊、遙測(cè)模擬子模塊及遠(yuǎn)程通信子模塊，對(duì)二次設(shè)備的模擬控制可提高了可靠性；極大提高了工作效率，遙控輸出子模塊、遙信輸入子模塊和遙測(cè)模擬子模塊的設(shè)置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)遙信\遙測(cè)輸出、遙控輸入及遠(yuǎn)程控制功能。達(dá)到智能化控制灌溉。
以上所述僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。