一種基于土壤濕度調節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于節(jié)水灌溉領域，尤其是涉及一種基于土壤濕度調節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]我國是一個嚴重缺水的國家，人均占有量為2200立方米，僅為世界平均水平的I/
4。而我國又正值經(jīng)濟快速發(fā)展時期，對水資源的需求量很大，水資源緊缺已成為社會經(jīng)濟發(fā)展的障礙。合理的利用有限的水資源，根據(jù)作物需水量為依據(jù)并以天氣作為參考，高效控制變頻栗給水量，是促進節(jié)約用水的必要科學手段，因此實施高效智能噴灌系統(tǒng)勢在必行。
[0003]在現(xiàn)有技術中，不論傳統(tǒng)的人工澆灌還是自動化噴灌或者精準的滴管等方式，都只解決了灌溉均勻、澆灌覆蓋性等問題，無法解決灌溉的適度性問題，不能達到按需澆灌的效果，且不能達到通過監(jiān)測系統(tǒng)實時對作物遠程監(jiān)控的目的。專利號為CN201510687308.2的發(fā)明公開了一種植物智能噴灌系統(tǒng)，實現(xiàn)自動對靶的智能噴灌，且精確度很高，但實現(xiàn)過程較為復雜，未能實現(xiàn)通過監(jiān)測系統(tǒng)實時對作物生長環(huán)境和灌溉過程進行遠程監(jiān)控。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種基于土壤濕度調節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)和方法，能夠根據(jù)作物的生長規(guī)律和作物生長所處的環(huán)境實時調節(jié)灌溉水量，按作物生長所需灌溉，避免了水資源的浪費，且能夠實時對作物生長環(huán)境和灌溉過程進行遠程監(jiān)測。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。
[0006]—種基于土壤濕度調節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，包括環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀、控制監(jiān)測模塊和噴灌裝置;所述環(huán)境信息采集模塊包括濕度傳感器、風速傳感器和蒸發(fā)傳感器，所述濕度傳感器用于收集作物生長過程中的土壤濕度信息；所述風速傳感器用于收集作物生長過程的風速信息;所述蒸發(fā)傳感器用于收集作物生長過程中的蒸發(fā)量信息;所述噴灌量信息采集模塊包括出口壓力傳感器和渦輪流量計;所述出口壓力傳感器用于采集深井水栗的揚程信息;所述渦輪流量計用于采集深井水栗的流量信息;所述環(huán)境信息采集模塊和噴灌量信息采集模塊將采集到的信息傳遞至數(shù)據(jù)采集儀;所述數(shù)據(jù)采集儀將接收到的信息傳遞至控制監(jiān)測模塊;所述控制監(jiān)測模塊分析、處理接收到的信息、發(fā)出相應指令給噴灌裝置，且顯示處理后的信息;所述噴灌裝置接收控制監(jiān)測模塊發(fā)出的指令后依指令執(zhí)行。
[0007]進一步的，所述控制監(jiān)測模塊為計算機。
[0008]進一步的，所述控制監(jiān)測模塊還包括手機。
[0009]進一步的，所述噴灌裝置包括深井水栗、深水井、配電柜、變頻器、電機、開關閥、噴管、噴頭和栗出水管;所述深井水栗放置于深水井中，深井水栗上端接栗出水管;所述栗出水管上依次設有出口壓力傳感器、渦輪流量計和開關閥；所述栗出水管的出水段設有多個噴管，所述噴管末端均連接噴頭。
[0010]一種基于土壤濕度調節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)的方法，包括如下步驟:
[0011](I):裝配好噴灌裝置，連接并開啟環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀和控制監(jiān)測模塊；
[0012](2):環(huán)境信息采集模塊中的濕度傳感器、風速傳感器、蒸發(fā)傳感器實時采集作物生長過程的土壤濕度信息、風速信息、蒸發(fā)量信息;噴灌量信息采集模塊中的出口壓力傳感器和渦輪流量計實時采集深井水栗的揚程和流量信息;數(shù)據(jù)采集儀將采集到的環(huán)境信息和噴灌量信息傳遞至控制監(jiān)測模塊；
[0013](3):控制監(jiān)測模塊分析、處理接收到的信息，并發(fā)出指令給噴灌裝置;噴灌裝置接收相應指令后調節(jié)噴灌量和噴頭仰角。
[0014]進一步的，步驟(3)中所述控制監(jiān)測模塊分析、處理過程如下:
[0015](I)當S < S2時，直接啟動噴灌裝置噴灌，直至S = SI時，停止噴灌;其中，S為該作物生長的實時土壤濕度，S2為該作物最佳澆水土壤濕度，SI為該作物最佳生長土壤濕度；
[0016](2)當S2<S<S1，且V<Vo，且M<Mo時，啟動噴灌，直至滿足S = Sl或V>Vo或M>Mo中任意條件時，停止噴灌;其中，V為該作物生長環(huán)境的風速;Vo = 5.5m/s ;M為該作物生長環(huán)境的蒸發(fā)量;Mo為該作物不適宜噴灌的蒸發(fā)量；
[0017](3)當該作物的土壤濕度S3 SI時，不噴灌。
[0018]進一步的，還包括步驟(4):通過手機的APP端輸入作物特殊需水環(huán)境下的噴灌量信息和噴頭仰角信息進行人工干預，將該指令信息通過wifi傳遞至計算機，進而傳遞至噴灌裝置，噴灌裝置接收指令后相應執(zhí)行。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]本發(fā)明所述的一種基于土壤濕度調節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)和方法，通過濕度傳感器、風速傳感器和蒸發(fā)傳感器實時監(jiān)測作物的濕度、風速和蒸發(fā)量信息，出口壓力傳感器和渦輪流量計實時監(jiān)測深井水栗的揚程和流量信息，進而能夠根據(jù)作物的生長規(guī)律和作物生長所處的實時環(huán)境調節(jié)灌溉水量，按作物生長所需澆水，避免了水資源的浪費;通過計算機軟件或者手機APP能夠實時監(jiān)測作物的各個信息，控制噴灌量和各噴頭的仰角，更加方便且高效的管理農(nóng)田噴灌，達到高效節(jié)能的目的，填補了無線智能農(nóng)業(yè)裝備領域的空白。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明所述基于土壤濕度調節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)的示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的控制監(jiān)測模塊原理圖。.
[0023]附圖標記說明如下:
[0024]1-計算機，2-手機，3-數(shù)據(jù)采集儀，4-濕度傳感器，5-風速傳感器，6_蒸發(fā)傳感器，7-配電柜，8-渦輪流量計，9-出口壓力傳感器，10-深井水栗，11-電機，12-變頻器，13-開關閥，14-栗出水管，15-噴頭，16-噴管，17-深水井。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
[0026]如圖1所示，一種基于土壤濕度調節(jié)的智能高效噴灌系統(tǒng)，包括環(huán)境信息采集模塊、噴灌量信息采集模塊、數(shù)據(jù)采集儀3、控制監(jiān)測模塊和噴灌裝置;所述環(huán)境信息采集模塊包括濕度傳感器4、風速傳感器5和蒸發(fā)傳感器6，所述濕度傳感器4用于收集作物生長過程中的土壤濕度信息;所述風速傳感器5用于收集作物生長過程的風速信息;所述蒸發(fā)傳感器6用于收集作物生長過程中的蒸發(fā)量信息;所述噴灌量信息采集模塊包括出口壓力傳感器9和渦輪流量計8;所述出口壓力傳感器9用于采集深井水栗的揚程信息;所述渦輪流量計8用于采集深井水栗的流量信息;所述環(huán)境信息采集模塊和噴灌量信息采集模塊將采集到的信息傳遞至數(shù)據(jù)采集儀3;所述數(shù)據(jù)采集儀3將接收到的信息傳遞至控制監(jiān)測模塊;所述控制監(jiān)測模塊為計算機I和手機2;所述控制監(jiān)測模塊分析、處理接收到的信息、發(fā)出相應指令給噴灌裝置，且顯示處理后的信息;所述噴灌裝置接收控制