專利名稱：一種土壤濕度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種土壤濕度控制器。
背景技術(shù)：
隨著國家對設(shè)施農(nóng)業(yè)的日益重視，智能化的節(jié)水灌溉系統(tǒng)將近一步普及，但是目前節(jié)水灌溉的智能化程度還很低，一般依靠種植者經(jīng)驗手動控制灌溉量，這不但增加了使用者的工作強(qiáng)度，更重要的是降低了節(jié)水效率。國外主推的節(jié)水智能控制器主要是依據(jù)測試、測量降雨量、溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)進(jìn)行計算來控制澆灌量。該設(shè)備成本較高，使用復(fù)雜并對使用者有較高的技術(shù)要求，且該設(shè)備更適合在大規(guī)模集團(tuán)化耕種時使用，無法廣泛推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種土壤濕度控制器，其解決了現(xiàn)有節(jié)水智能控制設(shè)備復(fù)雜、技術(shù)要求高、應(yīng)用環(huán)境受到限制等技術(shù)問題。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種土壤濕度控制器，其特殊之處在于所述土壤濕度控制器包括供電模塊、中央處理模塊、傳感器模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及控制模塊；所述供電模塊給中央處理模塊、傳感器模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及控制模塊供電；所述中央處理模塊包括一個信號處理單元、至少一個A/D采樣單元、以及一個控制信號輸出單元，所述A/D采樣單元用于一對一采集濕度傳感器發(fā)送的濕度數(shù)據(jù)并發(fā)送給信號處理單元，所述信號處理單元用于將接收到的濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較并生成控制信號，所述控制信號輸出單元用于將控制信號輸出給控制模塊；所述傳感器模塊包括至少一個土壤濕度傳感器；所述土壤濕度傳感器分別通過電纜與中央處理模塊相連；所述中央處理模塊通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與外界相互通訊；所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲A/D采樣單元采集的濕度數(shù)據(jù)；所述控制模塊包括至少一個控水電磁閥；所述控水電磁閥串接在供水管路上并可根據(jù)控制信號控制供水管路的開閉。上述傳感器模塊還包括信號調(diào)理電路，所述信號調(diào)理電路連接在每個土壤濕度傳感器和信號處理單元之間，用于濕度數(shù)據(jù)的預(yù)處理；所述控制模塊還包括控制驅(qū)動電路，所述控制驅(qū)動電路連接在控制信號輸出單元和控制模塊之間，用于放大控制信號。還包括與中央處理模塊相連的USB接口。一種智能節(jié)水控制系統(tǒng)，包括至少一個土壤濕度控制器和一個手持式控制器；[0017]所述土壤濕度控制器包括供電模塊、中央處理模塊、傳感器模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及控制模塊；所述供電模塊給中央處理模塊、傳感器模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及控制模塊供電；所述中央處理模塊包括一個信號處理單元、至少一個A/D采樣單元、以及一個控制信號輸出單元，所述A/D采樣單元用于一對一采集濕度傳感器發(fā)送的濕度數(shù)據(jù)并發(fā)送給信號處理單元，所述信號處理單元用于將接收到的濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較并生成控制信號，所述控制信號輸出單元用于將控制信號輸出給控制模塊；所述傳感器模塊包括至少一個土壤濕度傳感器；所述土壤濕度傳感器分別通過電纜與中央處理模塊相連；所述中央處理模塊通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與外界相互通訊；所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲A/D采樣單元采集的濕度數(shù)據(jù)；所述控制模塊包括至少一個控水電磁閥；所述控水電磁閥串接在供水管路上并可根據(jù)控制信號控制供水管路的開閉；所述手持式控制器包括控制單元以及分別與控制單元連接的顯示單元、輸入單元、存儲單元和無線通訊單元；所述控制單元用于處理無線通訊單元接受的土壤濕度所述顯示單元用于實時顯示土壤濕度；所述輸入單元用于輸入控制信息；所述存儲單元用于存儲接收的濕度數(shù)據(jù)以及供水控制程序；所述無線通訊單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與土壤濕度控制器的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊相互通訊。上述智能節(jié)水控制系統(tǒng)還包括監(jiān)控分析單元，所述監(jiān)控分析單元包括通訊模塊以及土壤濕度監(jiān)控分析模塊；所述土壤濕度監(jiān)控分析模塊包含根據(jù)不同地區(qū)氣候規(guī)律、土壤性質(zhì)、不同作物生長規(guī)律制定的供水?dāng)?shù)學(xué)模型，以及分析比對程序以及決策程序，根據(jù)土壤濕度控制器回傳的土壤濕度信息，實時進(jìn)行運(yùn)算分析、決策，提供最優(yōu)供水方案；所述土壤濕度監(jiān)控分析模塊通過通訊模塊與手持式控制器的通訊單元相互通訊。上述傳感器模塊還包括信號調(diào)理電路，所述控制模塊還包括控制驅(qū)動電路。上述土壤濕度控制器還包括與中央處理模塊相連的USB接口 ；所述手持式控制器還包括與控制單元相連的USB接口。上述土壤濕度傳感器與A/D采樣單元，的數(shù)量一致均為8路。上述供電模塊包括太陽能電池板和充電電池。本實用新型的所具有優(yōu)點是1、無線布局，使用和安裝位置沒限制本實用新型采用輕型可移動式太陽能供電模塊，不需要專門布設(shè)供電電纜，土壤濕度控制器也采用小型化模塊設(shè)計，因此在與供電模塊組合使用時具有很大的靈活性，即可采用供電模塊與土壤濕度控制器之間的一對一配置形式，也可以采用一對多的配置形式；由于本實用新型的體積小、重量輕，因此對于安裝位置的要求和限制條件都很少，可以根據(jù)需要安裝在大棚等設(shè)施中的絕大多數(shù)位置。由于系統(tǒng)采用無線網(wǎng)絡(luò)通訊。各土壤濕度控制器與手持式控制器和主控設(shè)備之間沒有電纜連接，因此在布設(shè)完成之后，還可根據(jù)實際需要隨時調(diào)整安裝位置。2、可無限擴(kuò)展，適合各種規(guī)模耕作使用本實用新型所使用的土壤濕度控制器采用模塊化單元式設(shè)計，既可以獨(dú)立使用， 也可以利用通訊模塊實現(xiàn)大規(guī)模的組網(wǎng)應(yīng)用；既可以采用預(yù)先設(shè)置的節(jié)水控制算法自動運(yùn)行，也可以采用監(jiān)控分析單元通過通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無線電遙控監(jiān)測和控制，使用方案和規(guī)模的選擇方便靈活，因此可以適應(yīng)從單個控制器組成的家庭庭院園藝栽培到由數(shù)百上千個控制器共同組成的大田生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)。3、可隨時查看土壤情況本實用新型采用的土壤濕度傳感器和數(shù)據(jù)存儲模塊具有實時監(jiān)測、記錄土壤濕度情況變化信息的功能，并可以根據(jù)需要，通過通訊網(wǎng)絡(luò)采用實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時上傳以供查看，或在需要時集中打包上傳以供使用者分析使用。

圖1為本實用新型智能節(jié)水控制系統(tǒng)的原理示意圖；圖2為本實用新型土壤濕度控制器的的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為本實用新型的手持式控制器的結(jié)構(gòu)原理具體實施方式
如圖1所示，一種智能節(jié)水控制系統(tǒng)，其包括土壤濕度控制器、手持式控制器以及監(jiān)控分析單元，監(jiān)控分析單元與土壤濕度控制器相互通訊，監(jiān)控分析單元控制手持式控制器。如圖2所示，土壤濕度控制器包括供電模塊、土壤濕度傳感器、中央處理模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及控水電磁閥；土壤濕度傳感器埋入土壤中，用于敏感土壤濕度并將濕度數(shù)據(jù)傳送到中央處理模塊，多路土壤濕度傳感器分別通過地埋電纜與中央處理模塊相連，中央處理模塊用于接收土壤濕度傳感器發(fā)送的濕度數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析并根據(jù)分析結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號給控制閥，數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲土壤濕度傳感器的發(fā)送給中央處理模塊的濕度數(shù)據(jù)，控制閥設(shè)置在供水管路上用于根據(jù)控制信號控制供水管路的開閉，供電模塊用于給土壤濕度傳感器、中央處理模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及控水電磁閥供電，手持式控制器通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與中央處理模塊通訊；土壤濕度控制器還包括USB接口，USB接口設(shè)置在中央處理模塊上。土壤濕度傳感器與控水電磁閥的數(shù)量一致均為多路。供電模塊包括太陽能電池板和充電電池。中央處理模塊包括8路A/ D采樣、數(shù)字通訊、信息分析單元、8路控制信號輸出單元。A/D采樣電路和控制信號輸出單元的數(shù)量一致，與土壤濕度傳感器的數(shù)量相同，一般采用8路較優(yōu)。如圖3所示，手持式控制器包括控制單元以及分別與控制單元連接的顯示單元、 輸入單元、存儲單元、USB接口和通訊單元，存儲單元用于存儲接收的濕度數(shù)據(jù)以及存儲供水控制程序，通訊單元與土壤濕度控制器的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊相互通訊。土壤濕度傳感器通過信號調(diào)理電路與中央處理模塊連接，中央處理模塊通過控制驅(qū)動電路與控水電磁閥連接。監(jiān)控分析單元由計算機(jī)、通訊模塊和在計算機(jī)中運(yùn)行的土壤濕度監(jiān)控分析模塊組成。計算機(jī)和通訊模塊是該單元的硬件平臺，運(yùn)行于其上的土壤濕度監(jiān)控分析模塊是該單元的核心組成部分，該模塊包含根據(jù)不同地區(qū)氣候規(guī)律、土壤性質(zhì)、不同作物生長規(guī)律制定的供水?dāng)?shù)學(xué)模型，以及分析比對程序，決策程序等軟件組成，可以根據(jù)土壤濕度控制器回傳的土壤濕度信息，實時進(jìn)行運(yùn)算分析、決策，得出最優(yōu)供水方案，進(jìn)一步提高全系統(tǒng)的智能水平。該控制器利用多組土壤濕度傳感器，時時對目標(biāo)區(qū)域土壤干濕程度進(jìn)行測試，并將測試的數(shù)據(jù)保存到“數(shù)據(jù)存儲模塊”。單點采集的數(shù)據(jù)并不能綜合反映農(nóng)耕區(qū)域的土壤適度的綜合狀況，獨(dú)特的無線數(shù)據(jù)接力傳輸，會對個單點采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，經(jīng)過各單點數(shù)據(jù)分析模塊對所采數(shù)據(jù)綜合計算，參照所灌溉作物土壤濕度、肥料效率的要求，精確控制電磁閥的澆灌頻率。以達(dá)到精確灌溉、高效節(jié)水的目的。由于該系統(tǒng)采用太陽能板供電，使該節(jié)水控制器完全擺脫了電纜的束縛，避免了大量線材、管道的損失，降低了設(shè)備鋪設(shè)成本， 對原有節(jié)水項目，升級變得更加便利。通過移動數(shù)據(jù)接發(fā)設(shè)備，可以對每個單點模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、軟件升級、灌溉模式設(shè)定、故障分析排查等工作，達(dá)到操作的真正便捷。
權(quán)利要求1.一種土壤濕度控制器，其特殊之處在于所述土壤濕度控制器包括供電模塊、中央處理模塊、傳感器模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、 數(shù)據(jù)存儲模塊以及控制模塊；所述供電模塊給中央處理模塊、傳感器模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及控制模塊供電；所述中央處理模塊包括一個信號處理單元、至少一個A/D采樣單元、以及一個控制信號輸出單元，所述A/D采樣單元用于一對一采集濕度傳感器發(fā)送的濕度數(shù)據(jù)并發(fā)送給信號處理單元，所述信號處理單元用于將接收到的濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較并生成控制信號，所述控制信號輸出單元用于將控制信號輸出給控制模塊；所述傳感器模塊包括至少一個土壤濕度傳感器；所述土壤濕度傳感器分別通過電纜與中央處理模塊相連；所述中央處理模塊通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與外界相互通訊； 所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲A/D采樣單元采集的濕度數(shù)據(jù)；所述控制模塊包括至少一個控水電磁閥；所述控水電磁閥串接在供水管路上并可根據(jù)控制信號控制供水管路的開閉，上述傳感器模塊還包括信號調(diào)理電路，所述信號調(diào)理電路連接在每個土壤濕度傳感器和信號處理單元之間，用于濕度數(shù)據(jù)的預(yù)處理；所述控制模塊還包括控制驅(qū)動電路，所述控制驅(qū)動電路連接在控制信號輸出單元和控制模塊之間，用于放大控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤濕度控制器，其特征在于還包括與中央處理模塊相連的USB接口。
專利摘要本實用新型涉及一種土壤濕度控制器，包括供電模塊、中央處理模塊、傳感器模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及控制模塊；供電模塊給各模塊供電；中央處理模塊包括一個信號處理單元、至少一個A/D采樣單元以及一個控制信號輸出單元，A/D采樣單元用于一對一采集濕度傳感器發(fā)送的濕度數(shù)據(jù)并發(fā)送給信號處理單元，傳感器模塊包括至少一個土壤濕度傳感器；控制模塊包括至少一個控水電磁閥；控水電磁閥串接在供水管路上并可根據(jù)控制信號控制供水管路的開閉。本實用新型解決了土壤濕度控制設(shè)備復(fù)雜、技術(shù)要求高、應(yīng)用環(huán)境受到限制等技術(shù)問題，本實用新型的體積小、重量輕，安裝位置的要求和限制條件都很少。
文檔編號G05D22/02GK202093402SQ201120175098
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者張穎龍, 王永, 白艷芳 申請人:西安天茂節(jié)能科技有限公司