一种智能灌溉控制方法及系统与流程

本发明涉及一种智能灌溉控制技术，尤其涉及一种智能灌溉控制方法及系统。

背景技术：

近年来，随着中国农业现代化建设的发展和园林绿化的普及，智能灌溉及其设备的研究开发逐渐被人们重视起来。喷灌、微灌等一些新型节能环保灌溉技术在我国的广泛应用，已经取得了良好的经济和社会效益，目前我国园林自动化灌溉基本上是采用时序控制的开环控制系统，其根本原因是国内外闭环控制系统的控制器设计成本和传感器价格过高。对于不同区域不同植被需要的灌溉方案不同，同时不同的地理环境植被需要的灌溉量也不同，现有的灌溉技术设备还未实现对多种情况下的进行灌溉，只是对小区域性、单一性的环境下进行灌溉，而对与多种地理区域、复杂环境不能实现统一灌溉，为此，对于多区域、多地理环境、不同植被的灌溉技术是亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种智能灌溉控制方法及系统。

本发明采用的技术方案是：

一种智能灌溉控制方法，包括如下步骤：

步骤1)以50～200/m²的密度设置一湿度传感器；

步骤2)设定土壤容积含水率与土壤介电常数的阈值，并将该阈值输入至单片机内的比较单元内，并设定单片机为待机状态；

步骤3)利用单片机时钟单元内的定时器和计数器，每隔10～30min定时向单片机发出中断信号；

步骤4)单片机相应中断，驱动湿度传感器电路，使湿度传感器工作，湿度传感器采集土壤容积含水率与土壤介电常数，并将采集到的土壤容积含水率与土壤介电常数传递给采集装置，所述采集装置与存储单元通信，将采集到的土壤容积含水率与土壤介电常数数据信息传递给数据处理器，数据处理器分析、计算土壤容积含水率与土壤介电常数并与比较单元内设定的土壤容积含水率与土壤介电常数的阈值进行比较；

步骤5)步骤4)后调用土壤湿度分析单元，计算出土壤需要浇灌的部分，并计算出干湿度以决定浇灌用水量；

步骤6)根据步骤5)分析结果，电机运转调用单元工作，同时控制电机与舵机分别旋转、摆动，并打开节流阀，驱动水泵实现精确定位，完成浇灌；

步骤7)单片机重置定时器计数后待机，使定时器30s后发出中断信号，30s后响应中断驱动湿度传感器电路，采集数据，重复步骤4)看是否符合湿度要求，并输出此时湿度。

进一步地，步骤5)中浇灌用水量由浇灌时间确定。

进一步地，步骤6)中，所述电机采用50齿扭矩电机，电机运转调用单元控制电机转动一个齿距角，转动角度与i的取值关系为：可以将i设置成函数间接口的变量，通过对其赋值实现精确定位。

本发明还提供了一种智能灌溉控制系统，包括至少一个湿度传感器，与该湿度传感器连接的采集装置以及传感器驱动电路，所述传感器驱动电路与控制器连接，所述控制器分别与数据处理器、比较单元、土壤湿度分析单元、电机运转调用单元、控制输出单元以及时钟单元连接，所述采集装置与存储单元通信，所述存储单元连接数据处理器，该数据处理器分别连接土壤湿度分析单元及电机运转调用单元，所述电机运转调用单元与控制输出单元连接，所述控制输出单元连接电机和显示单元、电机连接舵机，舵机连接节流阀；所述湿度传感器用于采集土壤容积含水率与土壤介电常数，并将采集到的数据传递给采集装置，该采集装置与存储单元通信，将采集到的土壤容积含水率与土壤介电常数传递给数据处理器，数据处理器分析、计算土壤容积含水率与土壤介电常数并与比较单元内设定的土壤容积含水率与土壤介电常数的阈值进行比较，调用土壤湿度分析单元，计算出土壤需要浇灌的部分，并计算出干湿度以决定浇灌用水量，驱动电机运转调用单元，控制电机与舵机分别旋转、摆动，并打开节流阀完成浇灌。

进一步地，所述时钟单元内设置有定时器和计数器，该定时器和计数器分别与控制器以及输出控制单元连接。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1)本发明可以实现精确的浇灌以及可以根据不同的作物情况以及地理环境情况实现智能浇灌；

2)可以达到节约水源的目的，同时达到对作物的精确浇灌；

3)本发明自动控制和显示，节省人工；

4)适合各种地理环境，完全解决多区域、多地理环境、不同植被的灌溉。

附图说明

图1是本发明的控制流程图；

图2是本发明的系统框架原理图；

其中，各个部件的名称及标注如下：

湿度传感器1，采集装置2，传感器驱动电路3，数据处理器4，存储单元5，比较单元6，单片机7，控制器8，显示单元9，时钟单元10，土壤湿度分析单元11，电机运转调用单元12，控制输出单元13，电机14，舵机15，节流阀16。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

参照图1至图2，本发明公开了一种智能灌溉控制系统，包括至少一个湿度传感器1，与该湿度传感器1连接的采集装置2以及传感器驱动电路3，所述传感器驱动电路3与控制器8连接，所述控制器8分别与数据处理器4、比较单元6、土壤湿度分析单元11、电机运转调用单元12、控制输出单元13以及时钟单元10连接，所述采集装置2与存储单元5通信，所述存储单元5连接数据处理器4，该数据处理器4分别连接土壤湿度分析单元11及电机运转调用单元12，所述电机运转调用单元12与控制输出单元8连接，所述控制输出8单元连接电机14和显示单元9、电机14连接舵机15，舵机15连接节流阀16；所述湿度传感器1用于采集土壤容积含水率与土壤介电常数，并将采集到的数据传递给采集装置2，该采集装置2与存储单元5通信，将采集到的土壤容积含水率与土壤介电常数传递给数据处理器4，数据处理器4分析、计算土壤容积含水率与土壤介电常数并与比较单元6内设定的土壤容积含水率与土壤介电常数的阈值进行比较，调用土壤湿度分析单元11，计算出土壤需要浇灌的部分，并计算出干湿度以决定浇灌用水量，驱动电机运转调用单元12，控制电机14与舵机15分别旋转、摆动，并打开节流阀16完成浇灌。所述时钟单元10内设置有定时器和计数器，该定时器和计数器分别与控制器8以及输出控制单元13连接。

对浇灌机械臂的转速实现精确定位，而且步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机14加一个脉冲信号，电机14则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机14只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

所述显示单元10采用FYD12864-0402B型的液晶显示模块，此模块提供硬体光标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或闪烁位置。该模块具有2.7～5.5V的宽工作电压范围，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可满足系统各种工作电压及便携式仪器低功耗的要求。液晶模块显示负电压，也由模块提供，从而简化了系统电源设计。模块同时还提供LED背光显示功能。除此之外，模块还提供了画面清除、游标显示/隐藏、游标归位、显示打开/关闭、显示字符闪烁、游标移位、显示移位、垂直画面旋转、反白显示、液晶睡眠/唤醒、关闭显示等操作指令。

其中湿度传感器1各项参数如下：

测量参数土壤容积/重量含水率θ；

量程4～50％(绝对重量含水率)；

精度误差不超过2％；

响应时间响应在1秒内进入稳定；

工作环境-30℃～+55℃；

工作电压4.5～5.5VDC，典型值5.0VDC；

工作电流50mA；

输出信号0～2.5V。

本发明还提供了一种智能灌溉控制方法，包括如下步骤：

步骤1)以50～200/m²的密度设置一湿度传感器1；

步骤2)设定土壤容积含水率与土壤介电常数的阈值，并将该阈值输入至单片机7内的比较单元6内，并设定单片机7为待机状态；

步骤3)利用单片机7时钟单元10内的定时器和计数器，每隔10～30min定时向单片机7发出中断信号；

步骤4)单片机7相应中断，驱动湿度传感器电路3，使湿度传感器1工作，湿度传感器1采集土壤容积含水率与土壤介电常数，并将采集到的土壤容积含水率与土壤介电常数传递给采集装置2，所述采集装置2与存储单元5通信，将采集到的土壤容积含水率与土壤介电常数数据信息传递给数据处理器4，数据处理器4分析、计算土壤容积含水率与土壤介电常数并与比较单元6内设定的土壤容积含水率与土壤介电常数的阈值进行比较；

步骤5)步骤4)后调用土壤湿度分析单元11，计算出土壤需要浇灌的部分，并计算出干湿度以决定浇灌用水量；其浇灌用水量由浇灌时间确定；

步骤6)根据步骤5)分析结果，电机运转调用单元12工作，同时控制电机14与舵机15分别旋转、摆动，并打开节流阀16，驱动水泵实现精确定位，完成浇灌；在此步骤中，所述电机采用50齿扭矩电机，电机运转调用单元12控制电机转动一个齿距角，转动角度与i的取值关系为：可以将i设置成函数间接口的变量，通过对其赋值实现精确定位。

步骤7)单片机7重置定时器计数后待机，使定时器30s后发出中断信号，30s后响应中断驱动湿度传感器电路3，采集数据，重复步骤4)看是否符合湿度要求，并输出此时湿度。

以上对本发明实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。