CN105706862B - 园林智能灌溉***及灌溉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及园林灌溉领域，具体涉及一种园林智能灌溉***及灌溉方法，园林智能灌溉***包括水箱、铺设于园林地下且末端伸出地上的至少两条输送管道、连接于水源和每条输送管道之间的加压设备和流量控制设备、安装于每条输送管道末端的喷头、用于提供养料的供养设备、用于采集气象信息的气象信息采集模块、用于采集土壤信息的土壤信息采集模块、用于对灌溉进行控制的控制终端；气象信息采集模块和土壤信息采集模块无线连接于控制终端以将气象信息和土壤信息反馈至控制终端，加压设备、流量控制设备和供养设备无线连接于控制终端以在控制终端的控制下进行灌溉。本发明自动化程度高、智能化程度高、有利于节约用水、灌溉效果好、不会对植物造成伤。
Description
技术领域
本发明涉及园林灌溉领域，特别是涉及园林智能灌溉***及灌溉方法。
背景技术
园林建设是指为人为的对人类生活、休息、游览场所而进行的绿化。其包括常见的公园、植物园、生活、办公小区等。现有的园林建设是利用植物材料为主，因景造园；同时充分发挥园林的综合功能，提供更大的生态环境效益和经济效益。
在园林植物生产过程中，水是植物的生命之源，因此需经常对植物进行灌溉，常见的灌溉形式分沟灌、畦灌、喷灌、滴灌、人工浇灌等，人们对不同植物品种采用不同的浇灌方式，如对于大面积的庄稼采用进水地面浇灌，对于树木采用提水单棵浇灌，草坪一般用水管喷洒浇灌，而园林的灌溉一般都是用管道水，用胶管将水引入园林中浇灌。现有技术的灌溉存在以下不足之处，一是灌溉过程中对人工的依赖程度较大，自动化程度低，智能化程度低，二是对水资源造成很大浪费，不利于节约用水，三是水流直接冲击作物、土壤，容易造成作物损伤、土壤流失、灌溉不均匀的情况，更严重的是，有时候能把幼苗的根冲出土壤造成幼苗死亡，造成灌溉效果不理想。
发明内容
基于此，有必要提供自动化程度高、智能化程度高、有利于节约用水、灌溉效果好、不会对植物造成伤害的园林智能灌溉***及灌溉方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：园林智能灌溉***，包括用于提供灌溉用水的水箱、铺设于园林地下且末端伸出地上的至少两条输送管道、连接于水源和每条输送管道之间的加压设备和流量控制设备、安装于每条输送管道末端的喷头、连接于水箱用于提供养料的供养设备、用于采集气象信息的气象信息采集模块、用于采集土壤信息的土壤信息采集模块、用于对灌溉进行控制的控制终端；所述气象信息采集模块和土壤信息采集模块无线连接于控制终端以将气象信息和土壤信息反馈至控制终端，所述加压设备、流量控制设备和供养设备无线连接于控制终端以在控制终端的控制下进行灌溉。
对上述技术方案的进一步改进为，所述气象信息采集模块包括用于采集光照强度的光强传感器、用于采集空气湿度的空气湿度传感器、用于判断未来降雨量的气象传感器。
对上述技术方案的进一步改进为，所述土壤信息采集模块包括用于采集土壤湿度的土壤湿度传感器、用于采集土壤养分含量的养分含量传感器。
对上述技术方案的进一步改进为，所述供养设备包括若干个分别盛装有不同养料的养料箱、连接于养料箱且用于混合不同养料的混合箱、设置于混合箱内的搅拌装置。
对上述技术方案的进一步改进为，所述流量控制设备为电磁流量计。
对上述技术方案的进一步改进为，所述喷头为360°旋转喷头。
对上述技术方案的进一步改进为，所述喷头包括连接于管道末端的进水接头、套设于进水接头背离管道一端的连接管、可转动的连接于连接管末端的喷水盘，所述进水接头、连接管和喷水盘均同轴设置，且连接管与进水接头相连接的一端的直径小于连接管与喷水盘相连接的一端的直径；所述喷水盘包括与连接管相连且呈管状的安装管，位于安装管末端且呈圆盘状的喷水部，和设置于喷水部中央且与安装管、连接管、进水接头相连通的导流锥；所述喷水盘的安装管的底部内侧设置有下环形凸台，所述连接管与喷水盘相连端的顶部外侧设置有上环形凸台，所述下环形凸台设置于上环形凸台外部，且二者之间设置有推力轴承。
对上述技术方案的进一步改进为，所述喷水盘的喷水部圆周上均匀分布有若干个叶片，所述叶片沿径向分布。
基于园林智能灌溉***的灌溉方法，包括以下步骤：
a、在控制终端设定需启动灌溉的土壤湿度阈值、空气湿度阈值、土壤养分含量阈值、植物生长不同阶段对水和各类养料的需求值、气象情况、光照强度；
b、启动气象信息采集模块和土壤信息采集模块以实时监测光照强度、空气湿度、未来降雨量、土壤湿度和土壤养分含量，并将这些信息反馈至控制终端；
c、控制终端对比接收到的步骤b中的信息和步骤a中的设定值，根据对比结果控制是否启动灌溉、是否需添加养料、添加何种养料；
d、控制终端控制供养设备向水箱内通入养料，并控制加压设备和流量控制设备启动灌溉。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过气象信息采集模块来采集气象信息，通过土壤信息采集模块来采集土壤信息，将这些信息反馈至控制终端后，控制终端接受信息后进行分析，当需要灌溉时启动加压设备和流量控制设备进行灌溉，当植物需要提供养料时启动供养设备以向水箱中加入养料。一方面，控制终端与各设备无线连接，灌溉过程自动进行，自动化程度高，智能化程度高；第二方面，控制终端能根据土壤信息和气象信息的分析结果来选择是否灌溉、是否需要提供养料、及灌溉的量，做到因需灌溉，有利于节约用水，提高水的利用率；第三方面，输送管道铺设于地下且末端伸出地上，输送管道末端安装有用于喷水的喷头，灌溉时相当于人工降雨，将水分散成水滴，均匀的散落在植物上，使得植物能充分吸收水分，由于不是水流直接冲击植物，不会对植物造成伤害，灌溉效果好。
2、气象信息采集模块包括用于采集光照强度的光强传感器、用于采集空气湿度的空气湿度传感器、用于判断未来降雨量的气象传感器，由于光强较大时水分易蒸发，因此设置光强传感器来监测光强，当监测到光强弱时进行灌溉，灌溉效果好，同时，设有空气湿度传感器和气象传感器，如果监测到空气湿度较大，或监测到未来几天可能下雨，则控制终端控制暂时不进行灌溉，以避免水资源浪费，进一步有利于节约用水。
3、土壤信息采集模块包括用于采集土壤湿度的土壤湿度传感器、用于采集土壤养分含量的养分含量传感器，通过实时监测土壤湿度和土壤养分含量，能及时获知是否需要灌溉、是否需要补充养料及补充何种养料，以改善灌溉效果，控制终端根据这些信息控制灌溉和添加养料，节约水资源和养料资源，更好的促进植物生长。
4、供养设备包括若干个分别盛装有不同养料的养料箱、连接于养料箱且用于混合不同养料的混合箱、设置于混合箱内的搅拌装置。由于植物生长不同阶段对不同养料的需求不同，本发明设有多个养料箱，能根据植物需求配备不同养料浓度以满足植物生长所需，且混合箱内设有搅拌装置，对混合箱内的不同养料进行充分搅拌混合，提高养料质量，更好的促进植物生长。
5、流量控制设备为电磁流量计，流量控制精度高，灌溉精度高，提高了水资源的利用率，节约用水。
6、喷头为360°旋转喷头，每个喷头的喷洒覆盖面积大，且喷洒均匀，能使得水流雾化，然后喷洒出去，对植物的冲击力小，灌溉效果好。
7、喷头包括连接于管道末端的进水接头、套设于进水接头背离管道一端的连接管、可转动的连接于连接管末端的喷水盘，进水接头、连接管和喷水盘均同轴设置，且连接管与进水接头相连接的一端的直径小于连接管与喷水盘相连接的一端的直径；喷水盘包括与连接管相连且呈管状的安装管，位于安装管末端且呈圆盘状的喷水部，和设置于喷水部中央且与安装管、连接管、进水接头相连通的导流锥；喷水盘的安装管的底部内侧设置有下环形凸台，连接管与喷水盘相连端的顶部外侧设置有上环形凸台，下环形凸台设置于上环形凸台外部，且二者之间设置有推力轴承。喷头结构简单，制作成本低，没有易损件，使用寿命较长，且喷头未设置连接支架，直接通过喷水盘向四周喷洒，再通过导流锥的作用，使水柱折射向四周，由于喷水盘与连接管之间为可转动的连接，能够在水流冲击的作用下，不断地旋转，能够进一步实现喷水盘的360度环形无死角的喷射，灌溉效果好。
8、喷水盘的喷水部圆周上均匀分布有若干个叶片，叶片沿径向分布，向下的水流冲击叶片产生力矩推动喷水盘旋转，进而将细化的水流进一步打散、雾化，然后喷洒出去，进一步改善灌溉效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制原理图；
图3为本发明的供养设备的结构示意图；
图4为本发明的喷头的结构示意图；
图5为本发明的喷水盘的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，分别为本发明的结构示意图和控制原理图。
园林智能灌溉***100，包括用于提供灌溉用水的水箱110、铺设于园林地下且末端伸出地上的至少两条输送管道120、连接于水源和每条输送管道120之间的加压设备130和流量控制设备140、安装于每条输送管道120末端的喷头150、连接于水箱110用于提供养料的供养设备160、用于采集气象信息的气象信息采集模块170、用于采集土壤信息的土壤信息采集模块180、用于对灌溉进行控制的控制终端190；气象信息采集模块170和土壤信息采集模块180无线连接于控制终端190以将气象信息和土壤信息反馈至控制终端190，加压设备130、流量控制设备140和供养设备160无线连接于控制终端190以在控制终端190的控制下进行灌溉。
控制终端190可为电脑或手机，使用方便，且可实现远程控制。控制终端190与各设备之间的无线连接可通过3g或4g或wifi或zigbee连接，信息传输速度快，适用范围广。
本发明通过气象信息采集模块170来采集气象信息，通过土壤信息采集模块180来采集土壤信息，将这些信息反馈至控制终端190后，控制终端190接受信息后进行分析，当需要灌溉时启动加压设备130和流量控制设备140进行灌溉，当植物需要提供养料时启动供养设备160以向水箱110中加入养料。一方面，控制终端190与各设备无线连接，灌溉过程自动进行，自动化程度高，智能化程度高；第二方面，控制终端190能根据土壤信息和气象信息的分析结果来选择是否灌溉、是否需要提供养料、及灌溉的量，做到因需灌溉，有利于节约用水，提高水的利用率；第三方面，输送管道120铺设于地下且末端伸出地上，输送管道120末端安装有用于喷水的喷头150，灌溉时相当于人工降雨，将水分散成水滴，均匀的散落在植物上，使得植物能充分吸收水分，由于不是水流直接冲击植物，不会对植物造成伤害，灌溉效果好。
气象信息采集模块170包括用于采集光照强度的光强传感器171、用于采集空气湿度的空气湿度传感器172、用于判断未来降雨量的气象传感器173，由于光强较大时水分易蒸发，因此设置光强传感器171来监测光强，当监测到光强弱时进行灌溉，灌溉效果好，同时，设有空气湿度传感器172和气象传感器173，如果监测到空气湿度较大，或监测到未来几天可能下雨，则控制终端190控制暂时不进行灌溉，以避免水资源浪费，进一步有利于节约用水。
土壤信息采集模块180包括用于采集土壤湿度的土壤湿度传感器181、用于采集土壤养分含量的养分含量传感器182，通过实时监测土壤湿度和土壤养分含量，能及时获知是否需要灌溉、是否需要补充养料及补充何种养料，以改善灌溉效果，控制终端190根据这些信息控制灌溉和添加养料，节约水资源和养料资源，更好的促进植物生长。
如图3所示，为本发明的供养设备的结构示意图。
供养设备160包括若干个分别盛装有不同养料的养料箱161、连接于养料箱161且用于混合不同养料的混合箱162、设置于混合箱162内的搅拌装置163。由于植物生长不同阶段对不同养料的需求不同，本发明设有多个养料箱161，能根据植物需求配备不同养料浓度以满足植物生长所需，且混合箱162内设有搅拌装置163，对混合箱162内的不同养料进行充分搅拌混合，提高养料质量，更好的促进植物生长。由于植物生长不同阶段对氮磷钾三种无机物需求各不同，因此不同养料箱161内提供的养料可分别为氮源、钾源或磷源等，控制终端190根据植物生长周期控制各种无机物的加入量，满足植物生长所需。
流量控制设备140为电磁流量计，流量控制精度高，灌溉精度高，提高了水资源的利用率，节约用水。
如图4所示，为本发明的喷头的结构示意图。
喷头150为360°旋转喷头150，每个喷头150的喷洒覆盖面积大，且喷洒均匀，能使得水流雾化，然后喷洒出去，对植物的冲击力小，灌溉效果好。
喷头150包括连接于管道末端的进水接头151、套设于进水接头151背离管道一端的连接管152、可转动的连接于连接管152末端的喷水盘153，进水接头151、连接管152和喷水盘153均同轴设置，且连接管152与进水接头151相连接的一端的直径小于连接管152与喷水盘153相连接的一端的直径。
如图5所示，为本发明的喷水盘的结构示意图。
喷水盘153包括与连接管152相连且呈管状的安装管153a，位于安装管153a末端且呈圆盘状的喷水部153b，和设置于喷水部153b中央且与安装管153a、连接管152、进水接头151相连通的导流锥153c；喷水盘153的安装管153a的底部内侧设置有下环形凸台153d，连接管152与喷水盘153相连端的顶部外侧设置有上环形凸台152a，下环形凸台153d设置于上环形凸台152a外部，且二者之间设置有推力轴承154。
喷头150结构简单，制作成本低，没有易损件，使用寿命较长，且喷头150未设置连接支架，直接通过喷水盘153向四周喷洒，再通过导流锥153c的作用，使水柱折射向四周，由于喷水盘153与连接管152之间为可转动的连接，能够在水流冲击的作用下，不断地旋转，能够进一步实现喷水盘153的360度环形无死角的喷射，灌溉效果好。
喷水盘153的喷水部153b圆周上均匀分布有若干个叶片153e，叶片153e沿径向分布，向下的水流冲击叶片153e产生力矩推动喷水盘153旋转，进而将细化的水流进一步打散、雾化，然后喷洒出去，进一步改善灌溉效果。
本发明的基于园林智能灌溉***的灌溉方法，包括以下步骤：
a、在控制终端190设定需启动灌溉的土壤湿度阈值、空气湿度阈值、土壤养分含量阈值、植物生长不同阶段对水和各类养料的需求值、气象情况、光照强度；
b、启动气象信息采集模块170和土壤信息采集模块180以实时监测光照强度、空气湿度、未来降雨量、土壤湿度和土壤养分含量，并将这些信息反馈至控制终端190；
c、控制终端190对比接收到的步骤b中的信息和步骤a中的设定值，根据对比结果控制是否启动灌溉、是否需添加养料、添加何种养料；
d、控制终端190控制供养设备160向水箱110内通入养料，并控制加压设备130和流量控制设备140启动灌溉。
灌溉过程中，水箱110内的水在加压设备130和流量控制设备140的作用下，以一定的流速被泵送入输送管道120，当到达输送管道120末端时，进入喷头150，具体为，首先进入进水接头151、再经连接管152后进入喷水盘153，水流冲击喷水盘153使其旋转，通过导流锥153c的水流经叶片153e后被分散成水雾，最后水雾在重力作用下喷洒在植物上，完成灌溉过程。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.园林智能灌溉***，其特征在于：包括用于提供灌溉用水的水箱、铺设于园林地下且末端伸出地上的至少两条输送管道、连接于水源和每条输送管道之间的加压设备和流量控制设备、安装于每条输送管道末端的喷头、连接于水箱用于提供养料的供养设备、用于采集气象信息的气象信息采集模块、用于采集土壤信息的土壤信息采集模块、用于对灌溉进行控制的控制终端；所述气象信息采集模块和土壤信息采集模块无线连接于控制终端以将气象信息和土壤信息反馈至控制终端，所述加压设备、流量控制设备和供养设备无线连接于控制终端以在控制终端的控制下进行灌溉；所述喷头包括连接于管道末端的进水接头、套设于进水接头背离管道一端的连接管、可转动的连接于连接管末端的喷水盘，所述进水接头、连接管和喷水盘均同轴设置，且连接管与进水接头相连接的一端的直径小于连接管与喷水盘相连接的一端的直径；所述喷水盘包括与连接管相连且呈管状的安装管，位于安装管末端且呈圆盘状的喷水部，和设置于喷水部中央且与安装管、连接管、进水接头相连通的导流锥；所述喷水盘的安装管的底部内侧设置有下环形凸台，所述连接管与喷水盘相连端的顶部外侧设置有上环形凸台，所述下环形凸台设置于上环形凸台外部，且二者之间设置有推力轴承。
2.根据权利要求1所述的园林智能灌溉***，其特征在于：所述气象信息采集模块包括用于采集光照强度的光强传感器、用于采集空气湿度的空气湿度传感器、用于判断未来降雨量的气象传感器。
3.根据权利要求2所述的园林智能灌溉***，其特征在于：所述土壤信息采集模块包括用于采集土壤湿度的土壤湿度传感器、用于采集土壤养分含量的养分含量传感器。
4.根据权利要求3所述的园林智能灌溉***，其特征在于：所述供养设备包括若干个分别盛装有不同养料的养料箱、连接于养料箱且用于混合不同养料的混合箱、设置于混合箱内的搅拌装置。
5.根据权利要求4所述的园林智能灌溉***，其特征在于：所述流量控制设备为电磁流量计。
6.根据权利要求5所述的园林智能灌溉***，其特征在于：所述喷头为360°旋转喷头。
7.根据权利要求1所述的园林智能灌溉***，其特征在于：所述喷水盘的喷水部圆周上均匀分布有若干个叶片，所述叶片沿径向分布。
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