一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及農(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，單片機通過無線射頻收發(fā)芯片與計算機相連，單片機外圍設(shè)置有接口電路模塊、鍵盤電路模塊、太陽能電池模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊，濕度傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機相連，單片機通過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給，針對性和實時性較好。
【專利說明】一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及農(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線智能灌溉系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，城市園林綠化時，由于自然條件下土壤中的水分含量不能滿足植被的生長需求，所以需要進行灌溉，常用的灌溉方式為人工灌溉和定時自動灌溉。人工灌溉是指通過人對植被是否需水的觀察判斷，靠人工來控制閥門的開關(guān)，以實現(xiàn)灌溉。這種“經(jīng)驗灌溉模式”科技含量低，不能夠根據(jù)土壤墑情和氣象條件作出快速決策，植被很難得到最合適的水分補給，同時人工灌溉需要大量的人力消耗，勞動強度大，浪費水資源，實時性較差。定時自動灌溉是指預(yù)先設(shè)定灌溉開始的時間和灌溉時間長，當達到預(yù)先設(shè)定的時間，系統(tǒng)就會自動打開控制閥門，進行一定時間長的灌溉。這種灌溉方式灌溉精度低，不能夠根據(jù)植被的實際需水狀況進行灌溉，沒能充分合理地利用水資源，針對性較差，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)，但其都沒能夠?qū)喔仍O(shè)備結(jié)構(gòu)與灌溉方法進行改進，灌溉不均勻，使同一片區(qū)域的植被沒能得到相同的水供給。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)灌溉不均勻，實時性差的缺陷而提出一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(tǒng)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(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，單片機通過無線射頻收發(fā)芯片與計算機相連，單片機外圍設(shè)置有接口電路模塊、鍵盤電路模塊、太陽能電池模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊，濕度傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機相連，單片機通過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，第一輸水管道通過第一管道接口與第二輸水管道相連，第二輸水管道通過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。
[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]所述的單片機采用8051系列單片機，單片機外圍還設(shè)置有時鐘電路模塊、IXD顯示屏和報警電路模塊，單片機通過SRWF — 501無線射頻收發(fā)芯片向計算機反饋數(shù)據(jù)，并接受計算機的控制。
[0008]所述的太陽能電池模塊的供電電壓為12V，太陽能電池模塊通過電壓轉(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)通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成單片機所能識別的數(shù)據(jù)(數(shù)字信號)，并將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存，單片機通過數(shù)據(jù)緩存提取數(shù)據(jù)進行分析比較，決定是否開啟電磁閥，同時將數(shù)據(jù)通過SRWF — 501無線射頻收發(fā)芯片傳送到計算機，建立數(shù)據(jù)庫。
[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，每個噴灌管道都在等邊三角形的頂點上，等邊三角形的邊長保證相鄰的三個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]本實用新型的有益效果是:所述的一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(tǒng)，其通過改變噴灌管道的安裝布局方式并對應(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決策，自動打開閥門實施灌溉，使植物得到最合適的水分補給；該系統(tǒng)大量減少了人力、物力、財力的消耗，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，園林綠化灌溉的實時性與針對性較好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實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是本實用新型主控制電路原理示意圖；
[0017]圖6為本實用新型圖3中的主程序控制流程圖；
[0018]圖7是本實用新型圖3中太陽能電池電壓轉(zhuǎn)換電路原理示意圖；
[0019]圖8是本實用新型實施安裝及噴灌區(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，14.接口電路模塊，15.1XD顯示屏，16.報警電路模塊，17.放大電路模塊，18.計算機，19.無線射頻收發(fā)芯片，20.數(shù)據(jù)緩存模塊，21.鍵盤電路模塊，22.時鐘電路模塊，23.濕度傳感器，24.A/D轉(zhuǎn)換電路，25.太陽能電池模塊。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[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13，單片機13通過無線射頻收發(fā)芯片19與計算機18相連，單片機13外圍設(shè)置有接口電路模塊14、鍵盤電路模塊21、太陽能電池模塊25和數(shù)據(jù)緩存模塊20，濕度傳感器23通過A/D轉(zhuǎn)換電路24與單片機13相連，單片機13通過放大電路模塊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。
[0024]進一步，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]進一步，所述的單片機13采用8051系列單片機，單片機13外圍還設(shè)置有時鐘電路模塊22、IXD顯示屏15和報警電路模塊16，單片機13通過SRWF — 501無線射頻收發(fā)芯片19向計算機18反饋數(shù)據(jù)，并接受計算機18的控制。
[0026]進一步，所述的太陽能電池模塊25的供電電壓為12V，太陽能電池模塊25通過電壓轉(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)通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成單片機13所能識別的數(shù)據(jù)(數(shù)字信號)，并將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存，單片機13通過數(shù)據(jù)緩存提取數(shù)據(jù)進行分析比較，決定是否開啟電磁閥，同時將數(shù)據(jù)通過SRWF — 501無線射頻收發(fā)芯片傳送到計算機，建立數(shù)據(jù)庫。
[0028]進一步，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，每個噴灌管道都在等邊三角形的頂點上，等邊三角形的邊長保證相鄰的三個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。由于每個噴灌管道I的灌溉區(qū)域都為等直徑圓周區(qū)域，且每兩個噴灌管道I灌溉時都會產(chǎn)生交叉灌溉區(qū)域12，這樣不會出現(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給，灌溉更加均勻。
[0029]所述的一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(tǒng)，所述的計算機功能分為三部分，第一，對現(xiàn)場控制模塊反饋的數(shù)據(jù)存儲建立數(shù)據(jù)庫，作為分析植物生長狀況和制定灌溉計劃的重要依據(jù)；第二，可集中分別對各個現(xiàn)場控制模塊的濕度上下閥值和采集方式進行設(shè)置；第三，可以進行應(yīng)急設(shè)置，如當觀測到有降水時，可人工控制關(guān)閉所有電磁閥，停止灌溉，節(jié)約用水。所述的單片機定時從數(shù)據(jù)緩存中讀取濕度數(shù)據(jù)，如一天中的早、中、晚3次，當灌溉開始時單片機就會不停地從數(shù)據(jù)緩存中讀取濕度參數(shù)，直至灌溉停止。由于在不同時期，植物生長對水分需求存在差異，濕度判斷參數(shù)也需不斷更新，一般更新方式是通過計算機對各現(xiàn)場控制模塊進行設(shè)置，而當SRWF無線通訊出現(xiàn)故障不能設(shè)置時，可通過各個現(xiàn)場控制模塊的按鍵(擴展鍵盤上包括4個按鍵:功能鍵、“ + ”鍵、鍵、確認鍵)輸入進行設(shè)置，通過鍵盤輸入即可對各自現(xiàn)場控制模塊進行參數(shù)設(shè)置，完成自身啟動，獨立工作，提高了系統(tǒng)可靠性。所述的LCD顯示屏，可以顯示土壤實時濕度，方便人工調(diào)試和日常檢修維護；并在單片機I/O 口安置報警電路，當模塊工作出現(xiàn)故障時，可啟動報警電路通知工作人員及時維修。計算機是最高決策中心，它可以啟動或關(guān)閉系統(tǒng)所有模塊。系統(tǒng)啟動后，首先應(yīng)通過計算機對各濕度傳感器進行閥值初始化，在與要對應(yīng)操作的現(xiàn)場控制模塊達成匹配后，將各自區(qū)域相應(yīng)的濕度閥值導(dǎo)入對應(yīng)的單片機程序系統(tǒng)，啟動現(xiàn)場控制模塊程序，完成系統(tǒng)初始化。當濕度傳感器檢測到植物根區(qū)附近土壤濕度參數(shù)小于所設(shè)定的濕度閥值下限時，系統(tǒng)會自動打開電磁閥并啟動灌溉設(shè)備實施灌溉；當濕度傳感器檢測到植物根區(qū)附近土壤濕度參數(shù)大于所設(shè)定的濕度閥值上限時，系統(tǒng)會自動關(guān)閉電磁閥停止灌溉。本系統(tǒng)也可以設(shè)定周期灌溉時間，例如，當達到每半月一次的定期灌溉時間，系統(tǒng)同樣會自動開啟灌溉設(shè)備實施灌溉。
[0030]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(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，單片機通過無線射頻收發(fā)芯片與計算機相連，單片機外圍設(shè)置有接口電路模塊、鍵盤電路模塊、太陽能電池模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊，濕度傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機相連，單片機通過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，第一輸水管道通過第一管道接口與第二輸水管道相連，第二輸水管道通過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。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(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線智能灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機采用8051系列單片機，單片機外圍還設(shè)置有時鐘電路模塊、LCD顯示屏和報警電路模塊，單片機通過SRWF — 501無線射頻收發(fā)芯片向計算機反饋數(shù)據(jù)，并接受計算機的控制。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能電池模塊的供電電壓為12V，太陽能電池模塊通過電壓轉(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通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成單片機所能識別的數(shù)字信號，并將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存，單片機通過數(shù)據(jù)緩存提取數(shù)據(jù)進行分析比較，決定是否開啟電磁閥，同時將數(shù)據(jù)通過SRWF — 501無線射頻收發(fā)芯片傳送到計算機，建立數(shù)據(jù)庫。
7.如權(quán)利要求3所述的一種用于園林綠化的無線智能灌溉系統(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，每個噴灌管道都在等邊三角形的頂點上，等邊三角形的邊長保證相鄰的三個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】A01G25/02GK203505208SQ201320633693
【公開日】2014年4月2日 申請日期: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, 高愛民, 戴飛, 陳凱 申請人:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)