本發(fā)明涉及市政設(shè)施系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)是把視覺(jué)化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫(kù)操作(例如查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)分析等)集成在一起的技術(shù)，在GIS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)字地球、數(shù)字城市在人們的生產(chǎn)和生活中起著越來(lái)越重要的作用。通過(guò)GIS可查詢(xún)城市的綠化植被分布，甚至具體到植被的詳細(xì)種類(lèi)及其分布范圍。隨著人們對(duì)GIS理解的不斷深入，GIS的內(nèi)涵也在不斷拓展，現(xiàn)在GIS已經(jīng)是將全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感(Remote Sensing)和GIS相結(jié)合的系統(tǒng)(System)。

現(xiàn)在城市綠化植被的管控維護(hù)方式主要依賴(lài)于人工，在澆水灌溉方面還停留在使用澆水車(chē)和灌溉管路的狀態(tài)，工人根據(jù)天氣情況和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)干旱植被進(jìn)行灌溉維護(hù)。其缺點(diǎn)是由于人工有限，不可能第一時(shí)間觀察到所有需要灌溉的植被區(qū)域；另一個(gè)缺點(diǎn)是灌溉水量完全由人工決定，所以相同植被也容易出現(xiàn)灌溉水量參差不齊的現(xiàn)象，繼而影響下一次的灌溉，植物的生長(zhǎng)難以實(shí)現(xiàn)同步，最重要的人工成本不斷上升，城市綠化植被的管控成本也在逐年增加。

利用傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集是技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，結(jié)合定位技術(shù)形成物聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的實(shí)時(shí)跟蹤。利用遙感技術(shù)是電子地圖采集數(shù)據(jù)的重要手段之一，現(xiàn)有的GIS中的各區(qū)域的植被種類(lèi)和區(qū)域范圍等數(shù)越來(lái)越詳盡，假如將傳感器、定位技術(shù)、GIS相結(jié)合，那么即可實(shí)現(xiàn)城市綠化植被的智慧管控。這對(duì)于提升城市信息化應(yīng)用水平，推動(dòng)智慧城市建設(shè)，保障城市可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以GIS為基礎(chǔ)，結(jié)合傳感器和定位技術(shù)，系統(tǒng)判定某區(qū)域的植被需要灌溉時(shí)，控制這一區(qū)域的灌溉管路開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，達(dá)到植被所需要水量后關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)城市綠化植被的智慧管控。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統(tǒng)，包括GIS平臺(tái)部分、土壤濕度數(shù)據(jù)收集部分、水流開(kāi)啟控制部分三個(gè)部分。

所述GIS平臺(tái)部分是指GIS平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中建立有城市植被覆蓋區(qū)域數(shù)據(jù)、植被種類(lèi)數(shù)據(jù)，所有植被覆蓋區(qū)域數(shù)據(jù)和植被種類(lèi)數(shù)據(jù)，均依靠衛(wèi)星遙感成像技術(shù)直接獲取。

土壤濕度數(shù)據(jù)收集部分包括濕度傳感器、BDS接收器、BDS天線；所述BDS天線安裝在BDS接收器頂部，所述BDS接收器將濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)，連同位置數(shù)據(jù)，通過(guò)BDS天線直接傳遞到系統(tǒng)后臺(tái)。

進(jìn)一步講，所述濕度傳感器采用陶瓷濕度傳感器。

所述水流開(kāi)啟控制部分包含水管開(kāi)關(guān)殼體、彈簧、擋板、永磁體、繞組、頂蓋、繼電器、通信天線、電線；所述水管開(kāi)關(guān)殼體為長(zhǎng)方體，側(cè)向開(kāi)設(shè)有水平水流通路，頂部中間位置向下開(kāi)設(shè)兩個(gè)彈簧安裝孔和擋板安裝槽孔，兩個(gè)彈簧安裝孔在下，擋板安裝槽孔在彈簧安裝孔的正上方，彈簧安裝孔為豎直方向，分布在水流通路兩側(cè)，其中擋板安裝槽孔側(cè)面與水流通路相垂直。

所述彈簧有兩個(gè)，分別安裝在水管開(kāi)關(guān)殼體的彈簧安裝孔中，彈簧底部與彈簧安裝孔的底部焊接在一起，彈簧頂部與擋板的底部焊接在一起。

所述擋板為薄片狀的長(zhǎng)方體，豎直向下安裝在擋板安裝槽孔中。

所述永磁體為長(zhǎng)條狀，安裝在擋板的頂部，與擋板做成一體。

所述繞組為圓柱體，安裝在頂蓋內(nèi)部，放置在水管開(kāi)關(guān)殼體頂部，位于擋板安裝槽孔的正上方。

所述頂蓋為圓柱狀，內(nèi)部空心，安裝有繞組，頂面安裝有繼電器和通信天線。

本發(fā)明的原理為:在正常狀態(tài)下，由于彈簧的拉力作用，擋板被拉至最低位置，恰好擋住水管開(kāi)關(guān)殼體內(nèi)的水流通路；當(dāng)繞組通電后，產(chǎn)生磁力，磁力大于彈簧的拉力，永磁體帶動(dòng)擋板向上運(yùn)動(dòng)，露出水流通路，此時(shí)水管里的水流經(jīng)水流通路流出，對(duì)植被進(jìn)行灌溉。

本發(fā)明具有的有益效果是：

(1)利用遙感影像技術(shù)直接獲植被分布位置和種類(lèi)的數(shù)據(jù)，GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的建立快速準(zhǔn)確并且更新及時(shí)；

(2)利用濕度傳感器直接獲取植被干濕數(shù)據(jù)，克服人工判斷各不相同的缺點(diǎn)；

(3)利用磁力結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電流到力的轉(zhuǎn)換；

(4)利用繼電器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)微電流對(duì)大電流的控制。

所以，這種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統(tǒng)，一次性安裝傳感器后，系統(tǒng)直接獲取各個(gè)區(qū)域的植被干濕狀況，結(jié)合GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)智能的植被灌溉智慧管控，對(duì)于提升城市信息化應(yīng)用水平，保障城市可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有重要意義。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

附圖說(shuō)明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。

圖1是本發(fā)明的濕度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的水管開(kāi)關(guān)外觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的水管開(kāi)關(guān)的拆解示意圖。

圖4是本發(fā)明在水管開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5本發(fā)明在水管開(kāi)關(guān)開(kāi)啟狀態(tài)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的水管開(kāi)關(guān)殼體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明的土壤濕度數(shù)據(jù)收集部分的各元件連接示意圖。

圖8是本發(fā)明的水流開(kāi)啟控制部分的控制元件連接示意圖。

圖9是本發(fā)明的控制原理流程圖。

圖中涉及的標(biāo)號(hào)：1-水管開(kāi)關(guān)殼體、101-水流通路、102-彈簧安裝孔、103-擋板安裝槽孔、2-彈簧、3-擋板、4-永磁體、5-繞組、6-頂蓋、7-繼電器、8-通信天線、9-電線、10-濕度傳感器、11-BDS接收器、12-BDS天線。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統(tǒng)，包括GIS平臺(tái)部分、土壤濕度數(shù)據(jù)收集部分、水流開(kāi)啟控制部分三個(gè)部分。

所述GIS平臺(tái)部分是指GIS平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中建立有城市植被覆蓋區(qū)域數(shù)據(jù)、植被種類(lèi)數(shù)據(jù)，所有植被覆蓋區(qū)域數(shù)據(jù)和植被種類(lèi)數(shù)據(jù)，均依靠衛(wèi)星遙感成像技術(shù)直接獲取。

如圖1所示，所述土壤濕度數(shù)據(jù)收集部分包括濕度傳感器10、BDS接收器11、BDS天線12；所述BDS天線12安裝在BDS接收器11頂部，所述BDS接收器11將濕度傳感器10采集的數(shù)據(jù)，連同位置數(shù)據(jù)，通過(guò)BDS天線12直接傳遞到系統(tǒng)后臺(tái)。

進(jìn)一步講，所述濕度傳感器10采用陶瓷濕度傳感器，其感濕材料是由金屬氧化物粉末經(jīng)加壓成型、燒結(jié)而成陶瓷物，埋在土壤中不會(huì)生銹。因燒結(jié)程度可得很多孔狀物，而在多孔質(zhì)表面上會(huì)吸附水蒸氣，以形成吸附層，而吸附層內(nèi)之H+離子會(huì)因水蒸氣的附著形成電流載子，當(dāng)濕度高時(shí)，吸附層之水蒸氣附著的電流容易流動(dòng)。陶瓷濕度傳感器即利用此性質(zhì)，使?jié)穸茸兓D(zhuǎn)變成阻抗值變化的輸出。所以根據(jù)濕度傳感器10輸出的阻抗值，即可獲得植被所在區(qū)域的土壤干濕度。

進(jìn)一步講，所述濕度傳感器10埋設(shè)在地面下10-20cm深度范圍內(nèi)，有效采集植被所在區(qū)域的淺層土壤的干濕度。

進(jìn)一步講，所述BDS接收器11、BDS天線12使用的定位衛(wèi)星為北斗一代定位導(dǎo)航衛(wèi)星，兼具定位和通信功能。

所述水流開(kāi)啟控制部分包含水管開(kāi)關(guān)殼體1、彈簧2、擋板3、永磁體4、繞組5、頂蓋6、繼電器7、通信天線8、電線9；如圖6所示，所述水管開(kāi)關(guān)殼體1為長(zhǎng)方體，側(cè)向開(kāi)設(shè)有水平水流通路101，頂部中間位置向下開(kāi)設(shè)兩個(gè)彈簧安裝孔102和擋板安裝槽孔103，兩個(gè)彈簧安裝孔102在下，擋板安裝槽孔103在彈簧安裝孔102的正上方，彈簧安裝孔102為豎直方向，分布在水流通路101兩側(cè)，其中擋板安裝槽孔103側(cè)面與水流通路101相垂直。

水流開(kāi)啟控制部分設(shè)立在灌溉水管的端部，灌溉水流與水流通路101相連通。

如圖2、圖3、圖4、圖5所示，所述彈簧2有兩個(gè)，分別安裝在水管開(kāi)關(guān)殼體1的彈簧安裝孔102中，彈簧2底部與彈簧安裝孔102的底部焊接在一起，彈簧2頂部與擋板3的底部焊接在一起。

所述擋板3為薄片狀的長(zhǎng)方體，豎直向下安裝在擋板安裝槽孔103中。

所述永磁體4為長(zhǎng)條狀，安裝在擋板3的頂部，與擋板3做成一體。

所述繞組5為圓柱體，安裝在頂蓋6內(nèi)部，放置在水管開(kāi)關(guān)殼體1頂部，位于擋板安裝槽孔103的正上方。

所述頂蓋6為圓柱狀，內(nèi)部空心，安裝有繞組5，頂面安裝有繼電器7和通信天線8。

進(jìn)一步講，所述繼電器7為智能常開(kāi)繼電器，內(nèi)含簡(jiǎn)單的MCU元件，當(dāng)通信天線7接收到灌溉啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，MCU閉合某管腳，接通繼電器7內(nèi)的線圈電流，隨即繼電器7內(nèi)的常開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合，繞組5與電線9的電流相連通，繞組5通電后產(chǎn)生磁力。

在正常狀態(tài)下，由于彈簧2的拉力作用，擋板3被拉至最低位置，恰好擋住水管開(kāi)關(guān)殼體1內(nèi)的水流通路101；當(dāng)繞組5通電后，產(chǎn)生磁力，磁力大于彈簧2的拉力，永磁體4帶動(dòng)擋板3向上運(yùn)動(dòng)，露出水流通路101，此時(shí)水管里的水流經(jīng)水流通路101流出，對(duì)植被進(jìn)行灌溉。

當(dāng)植被所處土壤濕度達(dá)到植被的生長(zhǎng)需求后，系統(tǒng)向當(dāng)通信天線7發(fā)送灌溉停止信號(hào)，MCU斷開(kāi)某管腳，繼電器7內(nèi)的線圈斷電，隨即繼電器7內(nèi)的常開(kāi)開(kāi)關(guān)復(fù)原，繞組5斷電后失去磁力，擋板3被彈簧2向下拉動(dòng)，擋住水流通路101。

GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)有每個(gè)區(qū)域的植被覆蓋范圍和植被種類(lèi)，每種植被所需的土壤濕度是不同的，當(dāng)系統(tǒng)判定某處的某種植被處土壤的濕度已經(jīng)滿足不了植物的生長(zhǎng)需要時(shí)，發(fā)出灌溉啟動(dòng)信號(hào)，水流開(kāi)啟控制部分的當(dāng)通信天線7即接收到信號(hào)。

進(jìn)一步講，系統(tǒng)中設(shè)立有信號(hào)接收器和信號(hào)發(fā)射器，信號(hào)接收器用來(lái)接收濕度傳感器10的濕度和位置數(shù)據(jù)；信號(hào)發(fā)射器用來(lái)發(fā)送灌溉啟動(dòng)信號(hào)。

進(jìn)一步講，所有信號(hào)間的傳輸均采用某波段范圍內(nèi)的電磁波，每個(gè)水流開(kāi)啟控制部分的通信都采用唯一信道，所以不會(huì)發(fā)生信息傳輸出錯(cuò)現(xiàn)象。

進(jìn)一步講，GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中還建立有每種植被所需的濕度的數(shù)據(jù)庫(kù)。

進(jìn)一步講，本系統(tǒng)結(jié)合氣象部門(mén)公布的未來(lái)氣象降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行條件判定，假若未來(lái)48小時(shí)內(nèi)氣象降水預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以滿足植被需要的水量，那么系統(tǒng)將不會(huì)發(fā)出灌溉啟動(dòng)信號(hào)，這樣可以避免植被因灌溉量太多而死亡。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。