CN202232350U - 温室滴灌自动控制*** - Google Patents

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王冲
谢永生
安志刚
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Abstract

本实用新型涉及一种温室滴灌自动控制***，该***由采集数据单元、PC机、上位机和操作单元组成。所述采集数据单元通过所述PC机与所述上位机相连，该上位机与所述操作单元相连。本实用新型的设计基于作物的蒸腾速率和蒸腾速率变化率，同时设有各类传感器，并通过计算机进行控制，实现了温室的精准滴灌，明显提高了灌溉效率，减少滴灌成本。

Description

温室滴灌自动控制***
技术领域
本实用新型属于农业节水灌溉领域，尤其涉及温室滴灌自动控制***。 
背景技术
我国占有世界6％的可更新水资源和9％的耕地，养活了占全球22％的人口。我国水资源人均占有量少，时空分布不均的矛盾在短期内难以缓解，水资源供需矛盾日益加剧。世界各国都在积极地研究节水技术，目前滴灌作为一种节水技术被各国广泛采用，有效地节约了灌溉用水。针对滴灌控制***的设计方式各具优点，但是，大量研究建立的滴灌***，多数都以土壤信息作为输入变量来控制灌溉。由于土壤信息在时间上的延迟性，导致无法做到真正意义上的实时控制。研究表明，土壤湿度在一定范围内时，气象因子才是决定灌溉的重要参考依据，而目前的研究均没有考虑到大气因子对实时灌溉控制的影响。考虑到上述问题，本专利以作物的蒸腾速率及蒸腾速率变化率作为控制***的输入量，动态地确定触发滴灌的土壤湿度下限值，实现预测滴灌和节水的目的。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高灌溉效率、控制精准的温室滴灌自动控制***。 
为解决上述问题，本实用新型所述的温室滴灌自动控制***，其特征在于：该***由采集数据单元、PC机、上位机和操作单元组成；所述采集数据单元通过所述PC机与所述上位机相连，该上位机与所述操作单元相连。 
所述采集数据单元由EC传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、液位传感器和流量传感器组成；所述EC传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、液位传感器和流量传感器均置于土壤中，并分别与所述PC机相连。 
所述操作单元由主控阀、水泵、混合阀、灌溉阀和施肥阀组成；所述主控阀、水泵、混合阀、灌溉阀和施肥阀均设在滴灌***中，并分别与所述PC 机相连。 
所述PC机设有输入量模块和输出量模块；所述输入量模块的一端分别与所述EC传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、液位传感器和流量传感器相连，其另一端则与所述上位机相连；所述输出量模块的一端与所述上位机相连，其另一端则分别与所述主控阀、水泵、混合阀、灌溉阀和施肥阀相连。 
本实用新型的工作原理：植株主要通过蒸腾作用消耗水分，周围环境因子的变化会影响作物的蒸腾速率，导致作物对水分需求量发生变化。所以，可以测定作物周围气象因子，通过P-M公式计算出作物的蒸腾速率，再通过蒸腾速率的变化判断作物对水需求量。当蒸腾速率大且蒸腾速率变化率正向变大时，说明作物的耗水速率大，此时应动态提高土壤湿度下限值，提前进行滴灌。相反，当蒸腾速率小且蒸腾速率变化率负向变大时，应动态降低土壤湿度下限值，延迟滴灌。 
传感器数据输入模块用单片机控制，各类传感器的采集信号输入到软件***中，通过A/D转换成数字量。输入输出电路采用光电耦合器实现隔离，可以防止外部信号干扰单片机的正常工作。单片机将各类采集数据打包成CAN格式输出，发送到中央控制机。 
本实用新型与现有技术相比具有以下优点： 
由于本实用新型的设计基于作物的蒸腾速率和蒸腾速率变化率，同时设有各类传感器，并通过计算机进行控制，因此，实现了温室的精准滴灌，明显提高了灌溉效率，减少滴灌成本。 
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。 
图1为本实用新型的结构示意图。 
图中：1-采集数据单元  11-EC传感器  12-光照传感器13-温度传感器  14-湿度传感器  15-pH值传感器  16-液位传感器17-流量传感器  2-PC机  21-输入量模块  22-输出量模块  3-上位机4-操作单元  41-主控阀  42-水泵  43-混合阀  44-灌溉阀45-施肥阀。 
具体实施方式
如图1所示，温室滴灌自动控制***，该***由采集数据单元1、PC机2、上位机3和操作单元4组成。采集数据单元1通过PC机2与上位机3相连，该上位机3与操作单元4相连。 
其中：采集数据单元1由EC传感器11、光照传感器12、温度传感器13、湿度传感器14、pH值传感器15、液位传感器16和流量传感器17组成。EC传感器11、光照传感器12、温度传感器13、湿度传感器14、pH值传感器15、液位传感器16和流量传感器17均置于土壤中，并分别与PC机2相连。 
操作单元4由主控阀41、水泵42、混合阀43、灌溉阀44和施肥阀45组成。主控阀41、水泵42、混合阀43、灌溉阀44和施肥阀45均设在滴灌***中，并分别与PC机2相连。 
PC机2设有输入量模块21和输出量模块22。输入量模块21的一端分别与EC传感器11、光照传感器12、温度传感器13、湿度传感器14、pH值传感器15、液位传感器16和流量传感器17相连，其另一端则与上位机3相连；输出量模块22的一端与上位机3相连，其另一端则分别与主控阀41、水泵42、混合阀43、灌溉阀44和施肥阀45相连。 
使用时，软件启动后，需要检测滴灌***是否处于正常工作状态，如果滴灌***出现故障，滴灌***报警并停止工作。为避免重复过量滴灌，滴灌***在每次滴灌之前，首先判断是否在一定时间内实施过滴灌。滴灌***设置灌溉标志来表示是否在一定时间内实施过滴灌，此滴灌标志在实施滴灌时被置位，此标志在一定时间后自动失效。当没有实施过滴灌时，EC传感器11、光照传感器12、温度传感器13、湿度传感器14、pH值传感器15、液位传感器16和流量传感器17开始采集数据，采集数据通过输入量模块21处理后将输入量传至上位机3。数据经上位机3处理后传至输出量模块22，将控制信号发送至操作单元4实施滴灌。当达到灌溉持续时间后，滴灌***停止灌溉，本次滴灌结束。 

Claims (4)

1.温室滴灌自动控制***，其特征在于：该***由采集数据单元(1)、PC机(2)、上位机(3)和操作单元(4)组成；所述采集数据单元(1)通过所述PC机(2)与所述上位机(3)相连，该上位机(3)与所述操作单元(4)相连。
2.如权利要求1所述的温室滴灌自动控制***，其特征在于：所述采集数据单元(1)由EC传感器(11)、光照传感器(12)、温度传感器(13)、湿度传感器(14)、pH值传感器(15)、液位传感器(16)和流量传感器(17)组成；所述EC传感器(11)、光照传感器(12)、温度传感器(13)、湿度传感器(14)、pH值传感器(15)、液位传感器(16)和流量传感器(17)均置于土壤中，并分别与所述PC机(2)相连。
3.如权利要求1所述的温室滴灌自动控制***，其特征在于：所述操作单元(4)由主控阀(41)、水泵(42)、混合阀(43)、灌溉阀(44)和施肥阀(45)组成；所述主控阀(41)、水泵(42)、混合阀(43)、灌溉阀(44)和施肥阀(45)均设在滴灌***中，并分别与所述PC机(2)相连。
4.如权利要求1所述的温室滴灌自动控制***，其特征在于：所述PC机(2)设有输入量模块(21)和输出量模块(22)；所述输入量模块(21)的一端分别与所述EC传感器(11)、光照传感器(12)、温度传感器(13)、湿度传感器(14)、pH值传感器(15)、液位传感器(16)和流量传感器(17)相连，其另一端则与所述上位机(3)相连；所述输出量模块(22)的一端与所述上位机(3)相连，其另一端则分别与所述主控阀(41)、水泵(42)、混合阀(43)、灌溉阀(44)和施肥阀(45)相连。
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