一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中的園林綠化灌溉設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)。包括設(shè)置在地表植物根系下部的輸水管道和露出地表的噴灌管道，其特點(diǎn)是還包括所述的輸水管道上設(shè)置有與主控制電路相連的電磁閥，所述的主控制電路包括單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)無(wú)線射頻收發(fā)芯片與計(jì)算機(jī)相連，單片機(jī)外圍設(shè)置有接口電路模塊、鍵盤電路模塊、太陽(yáng)能電池模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊，濕度傳感器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相連，單片機(jī)通過(guò)放大電路模塊與電磁閥相連，所述的噴灌管道上設(shè)置有用于噴出水流的水平噴水孔和斜噴水孔。其能夠根據(jù)土壤墑情和氣象條件使植物得到最合適的水分補(bǔ)給，針對(duì)性和實(shí)時(shí)性較好。
【專利說(shuō)明】一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中的園林綠化灌溉設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，城市園林綠化時(shí)，由于自然條件下土壤中的水分含量不能滿足植被的生長(zhǎng)需求，所以需要進(jìn)行灌溉，常用的灌溉方式為人工灌溉和定時(shí)自動(dòng)灌溉。人工灌溉是指通過(guò)人對(duì)植被是否需水的觀察判斷，靠人工來(lái)控制閥門的開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)灌溉。這種“經(jīng)驗(yàn)灌溉模式”科技含量低，不能夠根據(jù)土壤墑情和氣象條件作出快速?zèng)Q策，植被很難得到最合適的水分補(bǔ)給，同時(shí)人工灌溉需要大量的人力消耗，勞動(dòng)強(qiáng)度大，浪費(fèi)水資源，實(shí)時(shí)性較差。定時(shí)自動(dòng)灌溉是指預(yù)先設(shè)定灌溉開(kāi)始的時(shí)間和灌溉時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)控制閥門，進(jìn)行一定時(shí)間長(zhǎng)的灌溉。這種灌溉方式灌溉精度低，不能夠根據(jù)植被的實(shí)際需水狀況進(jìn)行灌溉，沒(méi)能充分合理地利用水資源，針對(duì)性較差，且需要在控制閥與控制終端之間鋪設(shè)電纜，增加了人力、物力的成本?，F(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)的一些智能灌溉系統(tǒng)，但其都沒(méi)能夠?qū)喔仍O(shè)備結(jié)構(gòu)與灌溉方法進(jìn)行改進(jìn)，灌溉不均勻，使同一片區(qū)域的植被沒(méi)能得到相同的水供給。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)灌溉不均勻，實(shí)時(shí)性差的缺陷而提出一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，包括設(shè)置在地表植物根系下部的輸水管道和露出地表的噴灌管道，其特點(diǎn)是還包括所述的輸水管道上設(shè)置有與主控制電路相連的電磁閥，所述的主控制電路包括單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)無(wú)線射頻收發(fā)芯片與計(jì)算機(jī)相連，單片機(jī)外圍設(shè)置有接口電路模塊、鍵盤電路模塊、太陽(yáng)能電池模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊，濕度傳感器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相連，單片機(jī)通過(guò)放大電路模塊與電磁閥相連，所述的噴灌管道上設(shè)置有用于噴出水流的水平噴水孔和斜噴水孔。
[0005]所述的輸水管道包括第一輸水管道、第一管道接口、第二輸水管道和第二管道接口，電磁閥安裝在第一輸水管道上，第一輸水管道通過(guò)第一管道接口與第二輸水管道相連，第二輸水管道通過(guò)第二管道接口與噴灌管道下端相連，噴灌管道垂直地表設(shè)置，噴灌管道上的水平噴水孔和斜噴水孔均為多個(gè)。
[0006]所述的水平噴水孔設(shè)置在噴灌管道周壁上，斜噴水孔設(shè)置在噴灌管道頂端，斜噴水孔與水平面成45度角，噴灌管道在地表以上部分高度為40— 60cm，所述的輸水管道埋設(shè)在地表下30— 50cm。
[0007]所述的單片機(jī)采用8051系列單片機(jī)，單片機(jī)外圍還設(shè)置有時(shí)鐘電路模塊、IXD顯示屏和報(bào)警電路模塊，單片機(jī)通過(guò)SRWF — 501無(wú)線射頻收發(fā)芯片向計(jì)算機(jī)反饋數(shù)據(jù)，并接受計(jì)算機(jī)的控制。
[0008]所述的太陽(yáng)能電池模塊的供電電壓為12V，太陽(yáng)能電池模塊通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路輸出5V電壓接主控制電路，所述的電壓轉(zhuǎn)換電路包括電容Cl、C2、電阻R1、二極管Dl和芯片Ul0
[0009]所述的濕度傳感器采用S302H濕度傳感器，濕度傳感器設(shè)置在地表下植物根系下I一3cm處，濕度傳感器將所感應(yīng)到的植物根區(qū)附近土壤濕度信息(模擬信號(hào))通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能識(shí)別的數(shù)據(jù)(數(shù)字信號(hào))，并將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存，單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)緩存提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，決定是否開(kāi)啟電磁閥，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)SRWF — 501無(wú)線射頻收發(fā)芯片傳送到計(jì)算機(jī)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0010]所述的噴灌管道采用噴灌方式，噴灌管道按等邊三角形安裝在地表，每個(gè)噴灌管道都在等邊三角形的頂點(diǎn)上，等邊三角形的邊長(zhǎng)保證相鄰的三個(gè)噴灌管道噴出水流的灌溉區(qū)域和交叉灌溉區(qū)域完全覆蓋地表。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，其通過(guò)改變噴灌管道的安裝布局方式并對(duì)應(yīng)設(shè)置主控制電路，能夠根據(jù)土壤墑情和氣象條件作出快速?zèng)Q策，自動(dòng)打開(kāi)閥門實(shí)施灌溉，使植物得到最合適的水分補(bǔ)給；該系統(tǒng)大量減少了人力、物力、財(cái)力的消耗，充分合理地利用了水資源；新的灌溉設(shè)備結(jié)構(gòu)與灌溉方法的提出使灌溉更加均勻，園林綠化灌溉的實(shí)時(shí)性與針對(duì)性較好。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型噴灌管路和輸水管道安裝結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型圖1中噴灌管道剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型圖2的A-A處剖視結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0015]圖4是本實(shí)用新型圖2的B-B處剖視結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0016]圖5是本實(shí)用新型主控制電路原理示意圖；
[0017]圖6為本實(shí)用新型圖3中的主程序控制流程圖；
[0018]圖7是本實(shí)用新型圖3中太陽(yáng)能電池電壓轉(zhuǎn)換電路原理示意圖；
[0019]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施安裝及噴灌區(qū)域示意圖。
[0020]圖中:1.噴灌管道；2.地表；3.植物根系；4.電磁閥；5.第一輸水管道；6.第一管道接口 ；7.第二輸水管道；8.第二管道接口 ；9.斜噴水孔；10.水流；11.水平噴水孔；12.交叉灌溉區(qū)域，13.單片機(jī)，14.接口電路模塊，15.1XD顯示屏，16.報(bào)警電路模塊，17.放大電路模塊，18.計(jì)算機(jī)，19.無(wú)線射頻收發(fā)芯片，20.數(shù)據(jù)緩存模塊，21.鍵盤電路模塊，22.時(shí)鐘電路模塊，23.濕度傳感器，24.A/D轉(zhuǎn)換電路，25.太陽(yáng)能電池模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0022]如圖1至7所示，所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，包括設(shè)置在地表2植物根系3下部的輸水管道和露出地表的噴灌管道1，其特點(diǎn)是還包括所述的輸水管道上設(shè)置有與主控制電路相連的電磁閥4，所述的主控制電路包括單片機(jī)13，單片機(jī)13通過(guò)無(wú)線射頻收發(fā)芯片19與計(jì)算機(jī)18相連，單片機(jī)13外圍設(shè)置有接口電路模塊14、鍵盤電路模塊21、太陽(yáng)能電池模塊25和數(shù)據(jù)緩存模塊20，濕度傳感器23通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路24與單片機(jī)13相連，單片機(jī)13通過(guò)放大電路模塊17與電磁閥4相連，所述的噴灌管道I上設(shè)置有用于噴出水流10的水平噴水孔11和斜噴水孔9。
[0023]進(jìn)一步，所述的輸水管道包括第一輸水管道5、第一管道接口 6、第二輸水管道7和第二管道接口 8，電磁閥4安裝在第一輸水管道5上，第一輸水管道5通過(guò)第一管道接口 6與第二輸水管道7相連，第二輸水管道7通過(guò)第二管道接口 8與噴灌管道I下端相連，噴灌管道I垂直地表2設(shè)置，噴灌管道I上的水平噴水孔11和斜噴水孔9均為多個(gè)。
[0024]進(jìn)一步，所述的水平噴水孔11設(shè)置在噴灌管道I周壁上，斜噴水孔9設(shè)置在噴灌管道I頂端，斜噴水孔9與水平面成45度角，噴灌管道I在地表以上部分高度為40—60cm，所述的輸水管道埋設(shè)在地表2以下30— 50cm。
[0025]進(jìn)一步，所述的單片機(jī)13采用8051系列單片機(jī)，單片機(jī)13外圍還設(shè)置有時(shí)鐘電路模塊22、IXD顯示屏15和報(bào)警電路模塊16，單片機(jī)13通過(guò)SRWF — 501無(wú)線射頻收發(fā)芯片19向計(jì)算機(jī)18反饋數(shù)據(jù)，并接受計(jì)算機(jī)18的控制。
[0026]進(jìn)一步，所述的太陽(yáng)能電池模塊25的供電電壓為12V，太陽(yáng)能電池模塊25通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路輸出5V電壓接主控制電路，所述的電壓轉(zhuǎn)換電路包括電容C1、C2、電阻R1、二極管Dl和芯片Ul0
[0027]進(jìn)一步，所述的濕度傳感器23采用S302H濕度傳感器，濕度傳感器23設(shè)置在地表2下植物根系3下I一3cm處，濕度傳感器23將所感應(yīng)到的植物根區(qū)附近土壤濕度信息(模擬信號(hào))通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成單片機(jī)13所能識(shí)別的數(shù)據(jù)(數(shù)字信號(hào))，并將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存，單片機(jī)13通過(guò)數(shù)據(jù)緩存提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，決定是否開(kāi)啟電磁閥，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)SRWF — 501無(wú)線射頻收發(fā)芯片傳送到計(jì)算機(jī)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0028]進(jìn)一步，如圖8所示，所述的噴灌管道I采用噴灌方式，噴灌管道I按等邊三角形安裝在地表2，每個(gè)噴灌管道都在等邊三角形的頂點(diǎn)上，等邊三角形的邊長(zhǎng)保證相鄰的三個(gè)噴灌管道噴出水流的灌溉區(qū)域和交叉灌溉區(qū)域完全覆蓋地表。由于每個(gè)噴灌管道I的灌溉區(qū)域都為等直徑圓周區(qū)域，且每?jī)蓚€(gè)噴灌管道I灌溉時(shí)都會(huì)產(chǎn)生交叉灌溉區(qū)域12，這樣不會(huì)出現(xiàn)植物漏灌現(xiàn)象；又由于越靠近灌溉區(qū)域的邊緣，灌溉量越少，因而灌溉區(qū)域邊緣的交叉灌溉區(qū)域12水的灌溉量能與灌溉區(qū)域中心水的灌溉量相持平，這樣在同一片灌溉區(qū)域中能確保每株植物都能得到相同的水分補(bǔ)給，灌溉更加均勻。
[0029]所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，所述的計(jì)算機(jī)功能分為三部分，第一，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制模塊反饋的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，作為分析植物生長(zhǎng)狀況和制定灌溉計(jì)劃的重要依據(jù)；第二，可集中分別對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制模塊的濕度上下閥值和采集方式進(jìn)行設(shè)置；第三，可以進(jìn)行應(yīng)急設(shè)置，如當(dāng)觀測(cè)到有降水時(shí)，可人工控制關(guān)閉所有電磁閥，停止灌溉，節(jié)約用水。所述的單片機(jī)定時(shí)從數(shù)據(jù)緩存中讀取濕度數(shù)據(jù)，如一天中的早、中、晚3次，當(dāng)灌溉開(kāi)始時(shí)單片機(jī)就會(huì)不停地從數(shù)據(jù)緩存中讀取濕度參數(shù)，直至灌溉停止。由于在不同時(shí)期，植物生長(zhǎng)對(duì)水分需求存在差異，濕度判斷參數(shù)也需不斷更新，一般更新方式是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)各現(xiàn)場(chǎng)控制模塊進(jìn)行設(shè)置，而當(dāng)SRWF無(wú)線通訊出現(xiàn)故障不能設(shè)置時(shí)，可通過(guò)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制模塊的按鍵(擴(kuò)展鍵盤上包括4個(gè)按鍵:功能鍵、“ + ”鍵、鍵、確認(rèn)鍵)輸入進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)鍵盤輸入即可對(duì)各自現(xiàn)場(chǎng)控制模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成自身啟動(dòng)，獨(dú)立工作，提高了系統(tǒng)可靠性。所述的LCD顯示屏，可以顯示土壤實(shí)時(shí)濕度，方便人工調(diào)試和日常檢修維護(hù)；并在單片機(jī)I/O 口安置報(bào)警電路，當(dāng)模塊工作出現(xiàn)故障時(shí)，可啟動(dòng)報(bào)警電路通知工作人員及時(shí)維修。計(jì)算機(jī)是最高決策中心，它可以啟動(dòng)或關(guān)閉系統(tǒng)所有模塊。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先應(yīng)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)各濕度傳感器進(jìn)行閥值初始化，在與要對(duì)應(yīng)操作的現(xiàn)場(chǎng)控制模塊達(dá)成匹配后，將各自區(qū)域相應(yīng)的濕度閥值導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的單片機(jī)程序系統(tǒng)，啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制模塊程序，完成系統(tǒng)初始化。當(dāng)濕度傳感器檢測(cè)到植物根區(qū)附近土壤濕度參數(shù)小于所設(shè)定的濕度閥值下限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)電磁閥并啟動(dòng)灌溉設(shè)備實(shí)施灌溉；當(dāng)濕度傳感器檢測(cè)到植物根區(qū)附近土壤濕度參數(shù)大于所設(shè)定的濕度閥值上限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電磁閥停止灌溉。本系統(tǒng)也可以設(shè)定周期灌溉時(shí)間，例如，當(dāng)達(dá)到每半月一次的定期灌溉時(shí)間，系統(tǒng)同樣會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟灌溉設(shè)備實(shí)施灌溉。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，包括設(shè)置在地表植物根系下部的輸水管道和露出地表的噴灌管道，其特征是還包括所述的輸水管道上設(shè)置有與主控制電路相連的電磁閥，所述的主控制電路包括單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)無(wú)線射頻收發(fā)芯片與計(jì)算機(jī)相連，單片機(jī)外圍設(shè)置有接口電路模塊、鍵盤電路模塊、太陽(yáng)能電池模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊，濕度傳感器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相連，單片機(jī)通過(guò)放大電路模塊與電磁閥相連，所述的噴灌管道上設(shè)置有用于噴出水流的水平噴水孔和斜噴水孔。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述的輸水管道包括第一輸水管道、第一管道接口、第二輸水管道和第二管道接口，電磁閥安裝在第一輸水管道上，第一輸水管道通過(guò)第一管道接口與第二輸水管道相連，第二輸水管道通過(guò)第二管道接口與噴灌管道下端相連，噴灌管道垂直地表設(shè)置，噴灌管道上的水平噴水孔和斜噴水孔均為多個(gè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述的水平噴水孔設(shè)置在噴灌管道周壁上，斜噴水孔設(shè)置在噴灌管道頂端，斜噴水孔與水平面成45度角，噴灌管道在地表以上部分高度為40— 60cm，所述的輸水管道埋設(shè)在地表以下約 30—50cm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機(jī)采用8051系列單片機(jī)，單片機(jī)外圍還設(shè)置有時(shí)鐘電路模塊、LCD顯示屏和報(bào)警電路模塊，單片機(jī)通過(guò)SRWF — 501無(wú)線射頻收發(fā)芯片向計(jì)算機(jī)反饋數(shù)據(jù)，并接受計(jì)算機(jī)的控制。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽(yáng)能電池模塊的供電電壓為12V，太陽(yáng)能電池模塊通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路輸出5V電壓接主控制電路，所述的電壓轉(zhuǎn)換電路包括電容Cl、C2、電阻R1、二極管Dl和芯片U1。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述的濕度傳感器采用S302H濕度傳感器，濕度傳感器設(shè)置在地表下植物根系下I一3cm處，濕度傳感器將所感應(yīng)到的植物根區(qū)附近土壤濕度信息模擬信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存，單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)緩存提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，決定是否開(kāi)啟電磁閥，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)SRWF — 501無(wú)線射頻收發(fā)芯片傳送到計(jì)算機(jī)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。
7.如權(quán)利要求3所述的一種用于園林綠化的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述的噴灌管道采用噴灌方式，噴灌管道按等邊三角形安裝在地表，每個(gè)噴灌管道都在等邊三角形的頂點(diǎn)上，等邊三角形的邊長(zhǎng)保證相鄰的三個(gè)噴灌管道噴出水流的灌溉區(qū)域和交叉灌溉區(qū)域完全覆蓋地表。
【文檔編號(hào)】A01G25/02GK203505208SQ201320633693
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月13日
【發(fā)明者】王松林, 韓正晟, 白有帥, 劉松, 張星龍, 王云江, 何釗全, 高愛(ài)民, 戴飛, 陳凱 申請(qǐng)人:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)