專利名稱：智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的灌溉方案尚不具備智能化自助功能，往往通過預(yù)先存儲(chǔ)的澆灌施肥策略實(shí)施預(yù)置的操作，灌溉過程中僅能對(duì)澆灌設(shè)備的開關(guān)及時(shí)序進(jìn)行控制，即只能控制澆灌時(shí)間和/或澆灌順序，無法根據(jù)不同的澆灌場(chǎng)地各自的環(huán)境特性或土壤特征自主選擇合適的灌溉施肥方式，也無法根據(jù)澆灌場(chǎng)地環(huán)境、土壤的變化以及各種突發(fā)狀況及時(shí)修正灌溉方式。 此外，現(xiàn)有的澆灌系統(tǒng)仍需要掌握專業(yè)知識(shí)的管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，并及時(shí)響應(yīng)設(shè)備故障或澆灌施肥過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，浪費(fèi)人力資源的同時(shí)，還影響了澆灌效率。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于如何完善澆灌系統(tǒng)的一體化控制流程，簡化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及維護(hù)流程，方便后臺(tái)管理；以及，如何實(shí)現(xiàn)澆灌系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能、遠(yuǎn)程監(jiān)控、無人值守、自動(dòng)報(bào)警、澆灌施肥指導(dǎo)、地理信息查詢及瀏覽等功能。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了管理控制單元、核心處理單元、通信單元、土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元以及澆灌控制單元；其中，所述管理控制單元通過所述通信單元接收管理人員的遠(yuǎn)程/本地指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給所述核心處理單元；所述核心處理單元向所述環(huán)境檢測(cè)單元和/或用水檢測(cè)單元發(fā)送狀態(tài)參數(shù)采集指令，根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)和預(yù)先存儲(chǔ)的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成澆灌施肥決策信息；根據(jù)管理人員的控制指令或所述決策信息發(fā)送施肥/澆灌指令；以及，根據(jù)需要將所接收的信息轉(zhuǎn)發(fā)給所述管理控制單元；所述土壤環(huán)境檢測(cè)單元實(shí)時(shí)或響應(yīng)所述參數(shù)采集指令獲取與待澆灌場(chǎng)地的土壤環(huán)境有關(guān)的信息，包括土壤養(yǎng)分信息，并發(fā)送給所述核心處理單元；所述用水檢測(cè)單元實(shí)時(shí)或響應(yīng)所述參數(shù)采集指令獲取與澆灌施肥用水的水質(zhì)和澆灌管道的水壓有關(guān)的信息，并發(fā)送給所述核心處理單元；所述施肥控制單元響應(yīng)所述施肥指令，控制溶入澆灌用水中的肥料類型和用量； 接受施肥設(shè)備的指令反饋信息并發(fā)送給所述核心處理單元；所述澆灌控制單元響應(yīng)所述澆灌指令，對(duì)澆灌施肥用水的水質(zhì)進(jìn)行過濾處理；對(duì)澆灌量和澆灌管道的水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；接受澆灌設(shè)備的指令反饋信息并發(fā)送給所述核心處理單元。優(yōu)選地，所述管理控制單元為服務(wù)器，且所述通信單元為網(wǎng)絡(luò)通信模塊；和/或， 所述管理控制單元為手機(jī)，且所述通信單元為GPRS和/或3G通信模塊。
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優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括報(bào)警單元，與所述核心處理單元連接，根據(jù)所述與澆灌施肥用水的水質(zhì)和澆灌管道的水壓有關(guān)的信息，以及所述施肥控制單元和澆灌控制單元的指令反饋信息生成報(bào)警信息，并通過所述通信單元轉(zhuǎn)發(fā)給所述管理控制單元。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括信息檢索單元，與所述核心處理單元連接；所述信息檢索單元存儲(chǔ)有澆灌管道分布信息以及土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元、澆灌控制單元的位置信息。本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了上述智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法，該方法包括以下步驟Sl 管理控制單元接收管理人員的遠(yuǎn)程/本地指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給核心處理單元；S2 核心處理單元判斷所述指令的類型，向環(huán)境檢測(cè)單元和/或用水檢測(cè)單元發(fā)送參數(shù)采集指令，轉(zhuǎn)向S3 ；或，向施肥控制單元和/或澆灌控制單元發(fā)送施肥和/或澆灌指令，轉(zhuǎn)向S5 ；S3: 土壤環(huán)境檢測(cè)單元獲取與待澆灌場(chǎng)地的土壤環(huán)境有關(guān)的信息，包括土壤養(yǎng)分信息；用水檢測(cè)單元獲取與澆灌施肥用水的水質(zhì)和澆灌管道的水壓有關(guān)的信息；S4 核心處理單元根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及S3中獲得的信息生成澆灌施肥決策信息，根據(jù)所述決策信息向施肥控制單元和/或澆灌控制單元發(fā)送施肥和/或澆灌指令；S5 施肥控制單元響應(yīng)施肥指令，控制溶入澆灌用水中的肥料類型和用量；以及/ 或，澆灌控制單元響應(yīng)澆灌指令，對(duì)澆灌施肥用水的水質(zhì)進(jìn)行過濾處理，對(duì)澆灌施肥用水的水量、澆灌管道的水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；S6 施肥控制單元和/或澆灌控制單元控制相應(yīng)的施肥設(shè)備和/或澆灌設(shè)備執(zhí)行施肥/澆灌。優(yōu)選地，步驟S2還包括核心處理單元判斷所述指令的類型，若為檢索指令，則在預(yù)先存儲(chǔ)的澆灌管道分布信息以及土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元、澆灌控制單元的位置信息中進(jìn)行檢索，將指定的信息通過遠(yuǎn)程/本地方式提供給管理人員。優(yōu)選地，步驟S4中，所述根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及S3中獲得的信息生成澆灌施肥決策信息的過程包括根據(jù)土壤濕度信息、溫濕度信息、陽光照度信息確定澆灌水量；根據(jù)水質(zhì)信息確定是否需要過濾以及過濾級(jí)別；根據(jù)土壤養(yǎng)分信息確定水肥比；根據(jù)水壓信息確定水壓調(diào)節(jié)方式。優(yōu)選地，步驟S5中，所述對(duì)澆灌施肥用水的水量和澆灌管道的水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程通過PWM控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，步驟S6還包括施肥控制單元和/或澆灌控制單元接收施肥/澆灌設(shè)備的指令反饋信息，并發(fā)送給核心處理單元。優(yōu)選地，所述方法還包括核心處理單元根據(jù)S3中獲得的信息判斷澆灌用水的水壓和/或水質(zhì)是否存在異常，以及，根據(jù)S6中的指令反饋信息判斷澆灌/施肥設(shè)備是否故障；若是，則生成報(bào)警信息，并通過遠(yuǎn)程/本地方式提供給管理人員。(三)有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)及方法集成了變頻控制、 水肥施肥、水過濾、土壤濕度監(jiān)測(cè)、土壤養(yǎng)分監(jiān)測(cè)、水質(zhì)及水壓監(jiān)測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)，以及陽光照度監(jiān)測(cè)等多種功能；依據(jù)土壤濕度信息，合理控制澆灌水量，節(jié)能節(jié)水；根據(jù)土壤的養(yǎng)分監(jiān)測(cè)信息，合理施肥，確保作物能夠及時(shí)準(zhǔn)確地得到養(yǎng)分補(bǔ)充；通過水質(zhì)監(jiān)測(cè)，確保保灌溉用水對(duì)作物沒有傷害；實(shí)現(xiàn)了無用戶監(jiān)控的情況下，對(duì)作物進(jìn)行自動(dòng)澆灌；實(shí)現(xiàn)了澆灌系統(tǒng)故障的自動(dòng)報(bào)警功能；可根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及當(dāng)前的狀態(tài)信息給出澆灌建議，幫助用戶實(shí)現(xiàn)作物的合理澆灌；實(shí)現(xiàn)了澆灌系統(tǒng)地理信息的查詢和瀏覽。


圖1是本發(fā)明的智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)的灌溉施肥方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)及其方法，結(jié)合附圖和實(shí)施例說明如下。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)主要包括管理控制單元、核心處理單元、通信單元、環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元以及澆灌控制單元。進(jìn)一步地，其還可以包括信息檢索單元和報(bào)警單元。核心處理單元是本發(fā)明的智能節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)的核心裝置，其通過通信單元與管理控制單元連接，通過局域網(wǎng)與環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元以及澆灌控制單元連接。本發(fā)明的核心處理單元接收管理人員通過有線或無線方式發(fā)送的遠(yuǎn)程或本地指令，包括澆灌場(chǎng)地土壤環(huán)境采集指令、澆灌指令和施肥指令；判斷指令的類型后將環(huán)境采集指令發(fā)送給土壤環(huán)境檢測(cè)單元和用水檢測(cè)單元，以實(shí)現(xiàn)傳感器信息采集功能，并將采集到的參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給管理控制單元，以供管理人員查看和/或決策；將澆灌指令和施肥指令分別發(fā)送給施肥控制單元和澆灌控制單元，以實(shí)現(xiàn)依據(jù)指令控制澆灌設(shè)備動(dòng)作、依據(jù)指令自動(dòng)澆灌、依據(jù)指令控制水過濾、依據(jù)指令水肥施肥等功能。此外，核心處理單元還能實(shí)現(xiàn)無人值守功能，其接收并存儲(chǔ)土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元發(fā)送的與灌溉場(chǎng)地土壤、環(huán)境以及澆灌用水的水質(zhì)、水壓有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)后，根據(jù)這些實(shí)時(shí)的狀態(tài)參數(shù)以及預(yù)先存儲(chǔ)的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成澆灌施肥決策信息，并向施肥控制單元和澆灌控制單元發(fā)送控制指令，以指導(dǎo)并實(shí)施自動(dòng)澆灌，幫助用戶實(shí)現(xiàn)作物的合理澆灌，無需用戶監(jiān)控。這些決策信息包括根據(jù)土壤濕度信息、溫濕度信息、陽光照度信息確定澆灌水量，對(duì)作物進(jìn)行合理澆灌；根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息確定澆灌用水是否合格，需要執(zhí)行何種程度的過濾處理，以保證灌溉用水對(duì)作物不會(huì)造成傷害；根據(jù)土壤的養(yǎng)分監(jiān)測(cè)信息，對(duì)澆灌場(chǎng)地的所有作物進(jìn)行合理施肥，確保作物能夠及時(shí)準(zhǔn)確地得到養(yǎng)分補(bǔ)充；根據(jù)各澆灌管道的水位監(jiān)測(cè)信息確定水壓調(diào)節(jié)方式，以確保所有灌溉設(shè)備的水量均衡以及送水管道的水壓平衡，確保灌溉設(shè)備能夠安全運(yùn)行。本發(fā)明的管理控制單元通過通信單元與核心處理單元連接，其可以接受管理人員輸入的控制指令，通過通信單元發(fā)送給核心處理單元，由核心處理單元發(fā)送給參數(shù)采集裝置或澆灌施肥執(zhí)行裝置；同時(shí)，其還可以接受并存儲(chǔ)核心處理單元發(fā)送的各種檢測(cè)信息和控制指令反饋信息，通過文字、圖像、視頻的方式為管理人員呈現(xiàn)，并存儲(chǔ)歷史監(jiān)測(cè)信息和澆灌施肥記錄等。由此，可使管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控澆灌施肥系統(tǒng)的所有信息，以便及時(shí)制定澆灌的方案，還可根據(jù)用戶需要對(duì)某些區(qū)域進(jìn)行手動(dòng)澆灌控制。具體實(shí)施過程中，本發(fā)明的管理控制單元可以為設(shè)置于監(jiān)控中心的服務(wù)器；可替換地，本發(fā)明的管理控制單元還可以為各種便攜式移動(dòng)設(shè)備，例如，手機(jī)，使得管理人員可以實(shí)現(xiàn)邊巡查邊監(jiān)控的移動(dòng)辦公，隨地監(jiān)控澆灌系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及作物的生長環(huán)境狀態(tài)。本發(fā)明的通信單元用于實(shí)現(xiàn)管理控制單元與核心處理單元之間的通信。其中，當(dāng)管理控制單元為服務(wù)器時(shí)，該通信單元為網(wǎng)絡(luò)通信模塊，與核心處理單元通過TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信；當(dāng)管理控制單元為便攜式移動(dòng)設(shè)備時(shí)，該通信單元為GPRS或3G通信模塊，與核心處理單元通過USB2.0或RS232(RS480協(xié)議。需要說明的是，管理控制單元的服務(wù)器形式和移動(dòng)設(shè)備形式可以并存。本發(fā)明的土壤環(huán)境檢測(cè)單元實(shí)時(shí)采集或響應(yīng)核心處理單元轉(zhuǎn)發(fā)的管理人員參數(shù)采集指令，通過設(shè)置于澆灌場(chǎng)地的傳感器獲取與土壤環(huán)境有關(guān)的信息，包括土壤濕度信息、土壤養(yǎng)分信息、環(huán)境溫度信息、環(huán)境濕度信息以及數(shù)字化陽光照度信息。使用的傳感器包括但不限于土壤濕度傳感器、土壤養(yǎng)分傳感器、環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器以及陽光照度。環(huán)境檢測(cè)單元與核心處理單元通過TCP/IP協(xié)議、RS232(RS480協(xié)議或模擬量、數(shù)字量輸入輸出接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明的用水檢測(cè)單元實(shí)時(shí)采集或響應(yīng)核心處理單元轉(zhuǎn)發(fā)的管理人員參數(shù)采集指令，通過設(shè)置于澆灌管道附近的傳感器獲取與澆灌用水的水質(zhì)和管道水壓有關(guān)的信息， 包括水質(zhì)成分信息和澆灌用水管道的水壓信息。使用的傳感器包括但不限于水質(zhì)傳感器和壓力傳感器。用水檢測(cè)單元與核心處理單元通過TCP/IP協(xié)議、RS232(RS480協(xié)議或模擬量、數(shù)字量輸入輸出接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明的施肥控制單元響應(yīng)核心處理單元自動(dòng)生成的或轉(zhuǎn)發(fā)的水肥施肥指令，控制所需的肥料及農(nóng)藥按照適當(dāng)比例溶于水中，控制施肥的種類及施肥量，實(shí)現(xiàn)水肥施肥溶液的配比控制以及水肥施肥設(shè)備的運(yùn)行控制。施肥控制單元與核心處理單元通過TCP/IP 協(xié)議、RS232(RS48Q協(xié)議或模擬量、數(shù)字量輸入輸出接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。澆灌控制單元響應(yīng)所述核心處理單元自動(dòng)生成的或轉(zhuǎn)發(fā)的澆灌指令，對(duì)澆灌施肥用水的水質(zhì)進(jìn)行過濾處理；對(duì)澆灌量和澆灌管道的水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；控制澆灌設(shè)備運(yùn)作。具體地，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例采取三級(jí)過濾控制，依次包括粗過濾(過濾沙石等)、細(xì)過濾 (過濾泥土等微小顆粒)以及化學(xué)物質(zhì)過濾(過濾對(duì)作物有害的化學(xué)物質(zhì))，由此確保澆灌用水符合作物的生長需求，同時(shí)還使得本系統(tǒng)可使用非純凈水進(jìn)行澆灌，降低了對(duì)澆灌水源的要求。此外，澆灌控制單元還可以根據(jù)核心處理單元發(fā)送的澆灌指令向澆灌設(shè)備發(fā)送變頻調(diào)節(jié)控制信號(hào)進(jìn)行變頻控制，合理控制的澆灌水量，確保作物灌溉充分，又沒有灌溉過量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水；同時(shí)也確保所有灌溉設(shè)備的水量均衡以及送水管道的水壓平衡，確保灌溉設(shè)備能夠安全運(yùn)行。優(yōu)選地，本發(fā)明的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)還可以包括報(bào)警單元，其與核心處理單元連接，對(duì)澆灌施肥用水的水質(zhì)、澆灌管道的水壓、施肥控制單元和/或澆灌控制單元的指令反饋進(jìn)行分析，當(dāng)分析結(jié)果顯示澆灌設(shè)備發(fā)生故障或水壓水質(zhì)等存在異常時(shí)，生成報(bào)警信息，并發(fā)送給核心處理單元，由核心處理單元通過通信單元轉(zhuǎn)發(fā)給管理控制單元。管理控制單元通過文字報(bào)警及聲音報(bào)警兩種方式提示用戶。優(yōu)選地，本發(fā)明的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)還可以包括信息檢索單元，其與核心處理單元連接，存儲(chǔ)有澆灌場(chǎng)地的地理信息、澆灌設(shè)備和施肥設(shè)備的管道分布信息以及土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元、澆灌控制單元的位置信息。當(dāng)發(fā)生故障或有其他需要時(shí)，用戶通過管理控制單元輸入指令，信息檢索單元與通信單元、核心處理單元協(xié)作，將用戶所需的澆灌系統(tǒng)信息以頁面形式提供給管理人員。在澆灌作業(yè)中，有時(shí)需要擴(kuò)展一些輔助設(shè)備，以保證作物的正常生長，如大棚的卷簾門，加熱裝置等。優(yōu)選地，本發(fā)明的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)還可以包括擴(kuò)展設(shè)備控制單元，使得本系統(tǒng)可根據(jù)需要擴(kuò)展任意的輔助設(shè)備。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)展設(shè)備控制單元預(yù)留了 20路DI接口以及16路DO接口，并留有RS232/RS422/RS485等串行通訊接口。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法主要包括以下步驟S1-S6 Sl 管理控制單元接收管理人員的遠(yuǎn)程/本地指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給核心處理單元；具體地，管理人員可以登錄前述管理控制單元中的管理監(jiān)控服務(wù)器或移動(dòng)終端監(jiān)控平臺(tái)，以有線或3G通信方式發(fā)送指令。管理人員的指令包括參數(shù)采集指令、預(yù)置的灌溉施肥指令以及檢索、瀏覽指令。S2 核心處理單元判斷所述指令的類型，向環(huán)境檢測(cè)單元和/或用水檢測(cè)單元發(fā)送參數(shù)采集指令，轉(zhuǎn)向S3 ；或，向施肥控制單元和/或澆灌控制單元發(fā)送施肥和/或澆灌指令，轉(zhuǎn)向S5 ；核心處理單元接收到管理人員的指令后，向相應(yīng)的檢測(cè)單元發(fā)送參數(shù)采集指令； 向相應(yīng)的控制單元發(fā)送澆灌/施肥指令。上述步驟參見前述核心處理單元的相關(guān)描述，在此不作贅述。核心處理單元判斷用戶指令為檢索指令時(shí)，則在預(yù)先存儲(chǔ)的澆灌管道分布信息以及土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元、澆灌控制單元的位置信息中進(jìn)行檢索，將指定的信息通過遠(yuǎn)程/本地方式提供給管理人員。這些信息可以以數(shù)據(jù)庫形式存在。S3 土壤環(huán)境檢測(cè)單元獲取與待澆灌場(chǎng)地的土壤環(huán)境有關(guān)的信息，包括土壤養(yǎng)分信息；用水檢測(cè)單元獲取與澆灌施肥用水的水質(zhì)和澆灌管道的水壓有關(guān)的信息；本步驟的具體流程可參見前述土壤環(huán)境檢測(cè)單元和用水檢測(cè)單元的功能描述，在此不作贅述。S4 核心處理單元根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及S3中獲得的信息生成澆灌施肥決策信息，根據(jù)所述決策信息向施肥控制單元和/或澆灌控制單元發(fā)送施肥/澆灌指令；具體地，根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及S3中獲得的信息生成澆灌施肥決策信息的過程包括根據(jù)土壤濕度信息、溫濕度信息、陽光照度信息確定澆灌水量；根據(jù)水質(zhì)信息確定是否需要過濾以及過濾級(jí)別；根據(jù)土壤養(yǎng)分信息確定水肥比；根據(jù)水壓信息確定水壓調(diào)節(jié)方式。以指導(dǎo)并實(shí)施自動(dòng)澆灌。本步驟的具體流程可參見前述核心處理單元的無人值守功能以及報(bào)警單元的相關(guān)描述，在此不作贅述。S5 施肥控制單元響應(yīng)施肥指令，控制溶入澆灌用水中的肥料類型和用量；以及/ 或，澆灌控制單元響應(yīng)澆灌指令，對(duì)澆灌施肥用水的水質(zhì)進(jìn)行過濾處理，對(duì)澆灌施肥用水的水量、澆灌管道的水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；本步驟的具體流程可參見前述施肥控制單元和澆灌控制單元的相關(guān)描述，在此不作贅述。S6 施肥控制單元和/或澆灌控制單元控制相應(yīng)的施肥設(shè)備和/或澆灌設(shè)備執(zhí)行CN 102165876 A
說明書
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施肥/澆灌。本步驟中，施肥控制單元和/或澆灌控制單元還接收施肥/澆灌設(shè)備的指令反饋信息，并發(fā)送給核心處理單元。優(yōu)選地，核心處理單元根據(jù)S3中獲得的信息判斷澆灌用水的水壓和/或水質(zhì)是否存在異常；根據(jù)S6中的指令反饋信息判斷澆灌/施肥設(shè)備是否故障；若是，則生成文字報(bào)警及聲音報(bào)警，并通過通信單元發(fā)送給管理控制單元，以遠(yuǎn)程/本地方式提供給管理人員。綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案將變頻控制、水肥施肥、水過濾、土壤濕度監(jiān)測(cè)、土壤養(yǎng)分監(jiān)測(cè)、水質(zhì)及水壓監(jiān)測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)及陽光照度監(jiān)測(cè)集成于一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)之中；依據(jù)土壤濕度信息，合理控制澆灌水量；根據(jù)土壤的養(yǎng)分監(jiān)測(cè)信息，合理施肥，確保作物能夠及時(shí)準(zhǔn)確地得到養(yǎng)分補(bǔ)充；通過水質(zhì)監(jiān)測(cè)，確保保灌溉用水對(duì)作物沒有傷害；實(shí)現(xiàn)了無用戶監(jiān)控的情況下，對(duì)作物進(jìn)行自動(dòng)澆灌；實(shí)現(xiàn)了澆灌系統(tǒng)故障的自動(dòng)報(bào)警功能；可根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及當(dāng)前的狀態(tài)信息給出澆灌建議，幫助用戶實(shí)現(xiàn)作物的合理澆灌；實(shí)現(xiàn)了澆灌系統(tǒng)地理信息的查詢和瀏覽。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
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權(quán)利要求
1.一種智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括管理控制單元、核心處理單元、通信單元、土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元以及澆灌控制單元；其中，所述管理控制單元通過所述通信單元接收管理人員的遠(yuǎn)程/本地指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給所述核心處理單元；所述核心處理單元自動(dòng)或響應(yīng)所述指令向所述環(huán)境檢測(cè)單元和/或用水檢測(cè)單元發(fā)送狀態(tài)參數(shù)采集指令，根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)和預(yù)先存儲(chǔ)的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成澆灌施肥決策信息；根據(jù)管理人員的控制指令或所述決策信息發(fā)送施肥/澆灌指令；以及，根據(jù)需要將所接收的信息轉(zhuǎn)發(fā)給所述管理控制單元；所述土壤環(huán)境檢測(cè)單元實(shí)時(shí)或響應(yīng)所述參數(shù)采集指令獲取與待澆灌場(chǎng)地的土壤環(huán)境有關(guān)的信息，包括土壤養(yǎng)分信息，并發(fā)送給所述核心處理單元；所述用水檢測(cè)單元實(shí)時(shí)或響應(yīng)所述參數(shù)采集指令獲取與澆灌用水的水質(zhì)和澆灌管道的水壓有關(guān)的信息，并發(fā)送給所述核心處理單元；所述施肥控制單元響應(yīng)所述施肥指令，控制溶入澆灌用水中的肥料類型和用量；接受施肥設(shè)備的指令反饋信息并發(fā)送給所述核心處理單元；所述澆灌控制單元響應(yīng)所述澆灌指令，對(duì)澆灌施肥用水的水質(zhì)進(jìn)行過濾處理；對(duì)澆灌管道的水壓和/或出水量進(jìn)行調(diào)節(jié)；接受澆灌設(shè)備的指令反饋信息并發(fā)送給所述核心處理單元。
2.如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)，其特征在于，所述管理控制單元為服務(wù)器，且所述通信單元為網(wǎng)絡(luò)通信模塊；和/或，所述管理控制單元為手機(jī)，且所述通信單元為GPRS和/或3G通信模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括報(bào)警單元，與所述核心處理單元連接，根據(jù)所述與澆灌施肥用水的水質(zhì)和澆灌管道的水壓有關(guān)的信息，以及所述施肥控制單元和澆灌控制單元的指令反饋信息生成報(bào)警信息，并通過所述通信單元轉(zhuǎn)發(fā)給所述管理控制單元。
4.如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括信息檢索單元，與所述核心處理單元連接；所述信息檢索單元存儲(chǔ)有澆灌管道分布信息以及土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元、澆灌控制單元的位置信息。
5.一種如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟·51管理控制單元接收管理人員的遠(yuǎn)程/本地指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給核心處理單元；·52核心處理單元判斷所述指令的類型，向環(huán)境檢測(cè)單元和/或用水檢測(cè)單元發(fā)送參數(shù)采集指令，轉(zhuǎn)向S3 ；或，向施肥控制單元和/或澆灌控制單元發(fā)送施肥和/或澆灌指令， 轉(zhuǎn)向S5 ；·53土壤環(huán)境檢測(cè)單元獲取與待澆灌場(chǎng)地的土壤環(huán)境有關(guān)的信息，包括土壤養(yǎng)分信息； 用水檢測(cè)單元獲取與澆灌施肥用水的水質(zhì)和澆灌管道的水壓有關(guān)的信息；·54核心處理單元根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及S3中獲得的信息生成澆灌施肥決策信息，根據(jù)所述決策信息向施肥控制單元和/或澆灌控制單元發(fā)送施肥和/或澆灌指令；·55施肥控制單元響應(yīng)施肥指令，控制溶入澆灌用水中的肥料類型和用量；以及/或，澆灌控制單元響應(yīng)澆灌指令，對(duì)澆灌施肥用水的水質(zhì)進(jìn)行過濾處理，對(duì)澆灌施肥用水的水量、澆灌管道的水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；S6 施肥控制單元和/或澆灌控制單元控制相應(yīng)的施肥設(shè)備和/或澆灌設(shè)備執(zhí)行施肥/澆灌。
6.如權(quán)利要求5所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法，其特征在于，步驟S2 還包括核心處理單元判斷所述指令的類型，若為檢索指令，則在預(yù)先存儲(chǔ)的澆灌管道分布信息以及土壤環(huán)境檢測(cè)單元、用水檢測(cè)單元、施肥控制單元、澆灌控制單元的位置信息中進(jìn)行檢索，將指定的信息通過遠(yuǎn)程/本地方式提供給管理人員。
7.如權(quán)利要求5所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法，其特征在于，步驟S4 中，所述根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及S3中獲得的信息生成澆灌施肥決策信息的過程包括根據(jù)土壤濕度信息、溫濕度信息、陽光照度信息確定澆灌水量；根據(jù)水質(zhì)信息確定是否需要過濾以及過濾級(jí)別；根據(jù)土壤養(yǎng)分信息確定水肥比；根據(jù)水壓信息確定水壓調(diào)節(jié)方式。
8.如權(quán)利要求5所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法，其特征在于，步驟S5 中，所述對(duì)澆灌施肥用水的水量和澆灌管道的水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程通過PWM控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求5所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法，其特征在于，步驟S6 還包括施肥控制單元和/或澆灌控制單元接收施肥/澆灌設(shè)備的指令反饋信息，并發(fā)送給核心處理單元。
10.如權(quán)利要求5或9所述的智能節(jié)水澆灌施肥系統(tǒng)的澆灌施肥方法，其特征在于，所述方法還包括核心處理單元根據(jù)S3中獲得的信息判斷澆灌用水的水壓和/或水質(zhì)是否存在異常，以及，根據(jù)S6中的指令反饋信息判斷澆灌/施肥設(shè)備是否故障；若是，則生成報(bào)警信息，并通過遠(yuǎn)程/本地方式提供給管理人員。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括管理控制單元，接收管理人員的遠(yuǎn)程/本地指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給核心處理單元；核心處理單元，向環(huán)境檢測(cè)/用水檢測(cè)單元發(fā)送狀態(tài)參數(shù)采集指令，根據(jù)狀態(tài)參數(shù)和歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成澆灌施肥決策信息，并發(fā)送施肥/澆灌指令；土壤環(huán)境檢測(cè)單元，獲取澆灌場(chǎng)地土壤環(huán)境信息；用水檢測(cè)單元，獲取澆灌施肥用水水質(zhì)信息和水壓信息；施肥控制單元，控制溶入澆灌用水中的肥料類型和用量；以及，澆灌控制單元，對(duì)澆灌施肥用水的水質(zhì)進(jìn)行過濾處理，對(duì)澆灌量和澆灌管道的水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)澆灌系統(tǒng)的節(jié)能節(jié)水、遠(yuǎn)程監(jiān)控、無人值守、自動(dòng)報(bào)警、澆灌施肥指導(dǎo)、地理信息查詢及瀏覽等功能。
文檔編號(hào)A01C23/04GK102165876SQ20111003437
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者孔金學(xué) 申請(qǐng)人:海南義利達(dá)高新技術(shù)實(shí)業(yè)有限公司