一种田间无线控制灌溉系统的制作方法

本实用新型涉及一种灌溉系统，尤其涉及一种田间无线控制灌溉系统。

背景技术：

为地补充作物所需水分的技术措施。为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分。在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分要求。因此，必须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足。灌溉，即用水浇地。灌溉原则是灌溉量、灌溉次数和时间要根据药用植物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定，要适时、适量，合理灌溉。其种类主要有播种前灌水、催苗灌水、生长期灌水及冬季灌水等。

一个灌区管辖几万甚至十几万亩地，其中划分为多个灌溉区间。每个灌溉区间的种植作物类型可能不同，即便是同一种作物，其生长状态不同，所需要的灌溉水量也不同。在作物灌溉季节可能需要好多同时灌溉，也就出现不同灌水量和不同的灌溉制度。所以说实现区域的集中灌溉和单独灌溉就很有必要。

传统对田间农作物的灌水方法，大多是利用水从地表面进入田间，并借重力和毛细管作用浸润土壤，也称为重力灌水法。这种方法是最古老的也是目前应用最广泛、最主要的一种灌水方法。这种传统的灌溉方式通常都是根据人工对灌溉程度进行判断，形式粗放，水资源浪费情况严重。

在如四川地区的具有季节性干旱特点的丘陵坡耕地及水土流失严重的耕种环境中，这种传统的灌溉方式便难以适应，因此在这些地区有采用节水灌溉的方式。虽然目前很多节水灌溉方式，但是大都由于设备复杂，并且在使用时占用的地表面积大而导致耕地的一部分损失，并且其不能做到在雨水不足期间的对作物的雨水灌溉。同时，许多节水灌溉的设备较为昂贵，需要建立小型气象站或者增加其他众多的额外设备，布置复杂的电缆，将节水设施连接至电脑终端，依靠人员根据实时的数据、天气情况等报告来进行资料整合，从而判断是否予以浇灌。另一种节水灌溉方式是采用定时浇水的方式，如果浇水管路数量特别多时就给调试带来很大的麻烦，如果有其中一个管路出现故障，如果之前没有记录好浇水时间，下次再调整时就有可能调试不准。并且这种定时浇水的方式很死板，并不能根据土壤或作物的需要进行浇灌，这就有可能出现灌溉不足或灌溉过度的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种田间无线控制灌溉系统，用于克服现有技术的不足，能够实现不同区域的集中灌溉和单独灌溉，同时能够实现用于控制灌溉电磁阀地址的更换。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种田间无线控制灌溉系统，包括蓄水池和灌溉单元，所述灌溉单元与灌溉服务器相连，灌溉单元还包括施肥控制单元、过滤单元、田间数据采集单元和田间控制单元，灌溉单元中具有相连接的水泵控制器和灌溉管网，其中水泵控制器与所述蓄水池相连，灌溉管网中设有管道水体水压传感器、ph/ec传感器、流量计和若干脉冲电磁阀，蓄水池中设有与所述水泵控制器相连的检测蓄水池水位的水位传感器，其中所述田间数据采集单元还包括环境信息采集单元和土壤信息采集单元，所述田间控制单元分为多个工作单元，每个工作单元包含无线阀门控制器、脉冲电磁阀和控制器，所述工作单元中，无线阀门控制器和控制器之间设有比较器，无线阀门控制器控制两个区域，各区域通过比较器与之相连，所述无线阀门控制器通过线缆与脉冲电磁阀相连接，控制器设有蓄电池和用于充电太阳能电池板。

进一步的，所述过滤单元包括过滤器和反冲洗控制器，其中过滤器与灌溉管网直接相连，反冲洗控制器通过线缆与管道水体水压传感器相连接。

进一步的，所述施肥控制单元包括施肥控制器和营养罐，其中施肥控制器通过线缆与脉冲电磁阀和ph/ec传感器相连，营养罐内有营养液，通过输送管连接到灌溉管网上的脉冲电磁阀。

进一步的，所述环境信息采集单元包括气象站，所述气象站内有空气温度传感器、空气湿度传感器和光照强度传感器，气象站上设有市电供电装置和太阳能供电装置。

进一步的，所述土壤信息采集单元包含数据采集器和土壤墒情传感器，其中所述数据采集器通过线缆分别与流量计、水压传感器和土壤墒情传感器相连接。

进一步的，所述脉冲电磁阀每一个都有一个专用地址，在每个工作单元中所述专用地址是唯一的，所述电磁阀上设有用于插入芯片的卡槽。

进一步的，所述施肥控制器、反冲洗控制器、气象站、数据采集器、田间无线阀门控制器通过无线网络与灌溉服务器相连接。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的田间无线控制灌溉系统，架构方便简单，能够根据田间作物的土壤、环境等因素进行针对性的智能准确灌溉，实现了田间作物的精细化管理和节水灌溉，有效缓解了田间季节性缺水的问题。

（2）本实用新型的田间无线控制灌溉系统，可以让操作人员远程来操作，更加的方便，高效。

（3）本实用新型可以在实现集中控制的同时，也能对区域化进行控制，大大的提高了灌溉效率，减轻了劳动量。

附图说明

图1为本实用新型智慧灌溉的框图结构；

图2为单个区域工作框图；

图3为单个工作单元工作示意图；

图4为简单的卡式结构示意图；

图5为基本比较器电路原理图。

图中，1-无线阀门控制器，2-控制器，3-比较器，4-脉冲电磁阀，5-卡槽。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1到图5，本实施例提供了一种技术方案：一种田间无线控制灌溉系统，包括蓄水池和灌溉单元，所述灌溉单元与灌溉服务器相连，灌溉单元还包括施肥控制单元、过滤单元、田间数据采集单元和田间控制单元，灌溉单元中具有相连接的水泵控制器和灌溉管网，其中水泵控制器与所述蓄水池相连，灌溉管网中设有管道水体水压传感器、ph/ec传感器、流量计和若干脉冲电磁阀4，蓄水池中设有与所述水泵控制器相连的检测蓄水池水位的水位传感器，其中所述田间数据采集单元还包括环境信息采集单元和土壤信息采集单元，所述田间控制单元分为多个工作单元，每个工作单元包含无线阀门控制器1、脉冲电磁阀4和控制器2。这样，当系统开始工作时，水泵控制器打开，蓄水池开始灌水，水泵控制器可以通过水位传感器检测蓄水池的水位高度变化知道蓄水池的蓄水量，灌溉管网上的水压传感器可以检测管道内的水压，这样可以检测出灌水量是否充足。在田间灌溉中，养分的灌溉也是不可缺少的，所以可以通过田间数据采集单元来采集数据，施肥控制单元来控制施肥，田间控制单元来控制养分的灌溉，因为有多个工作单元，当都需要灌溉时，打开客户端，在客户端输入指令发送到灌溉服务器，灌溉服务器可以通过无线阀门控制器1对各个工作单元进行集中控制，在每个工作单元中，如果某块区域养分不足，控制器2控制脉冲电磁阀4打开，进行灌溉，如果养分足够，电磁阀关闭，不用输送养分，这样即实现了灌溉的集中控制，也能对各个区域实行区域化的管理，能够更高效更合理的对农田进行灌溉。

所述过滤单元包括过滤器和反冲洗控制器，过滤器与灌溉管网相连，反冲洗控制器通过电缆与水压传感器和过滤器相连。过滤器将流入灌溉管网的水进行杂质的过滤，当过滤器中的过滤物积累到一定量时，反冲洗控制器可以通过反冲刷，将过滤器中的杂质冲入管道，通过排出口排出。

所述施肥控制单元包括施肥控制器和营养罐，其中施肥控制器通过线缆与脉冲电磁阀4和ph/ec传感器相连，营养罐内有营养液，通过输送管连接到灌溉管网上的脉冲电磁阀4。当需要施肥时，施肥控制器打开电磁阀，营养液流入灌溉管网和经过过滤器过滤的水汇合后，ph/ec传感器通过检测混合液中氢离子的浓度来判断混合液中的养分的浓度，如若浓度不够，施肥控制器则控制电阀门开启，输送营养液，直到养分浓度足够，施肥控制器则关闭电磁阀。

所述环境信息采集单元包括气象站，所述气象站内有空气温度传感器、空气湿度传感器和光照强度传感器，气象站上设有高性能蓄电池和太阳能供电装置。气象站可以收集当天的天气空气湿度、温度和光照强度，气象站设有高性能蓄电池可持续供电，还设有太阳能电池板，可以为蓄电池充电。

所述土壤信息采集单元包含数据采集器和土壤墒情传感器，其中所述数据采集器通过线缆分别与流量计、水压传感器和土壤墒情传感器相连接。土壤墒情传感器通过检测土壤湿度情况，传递数据给数据采集器，数据采集器上传到灌溉服务器，由灌溉服务器传送到客户端。

在所述工作单元中，无线阀门控制器1和控制器2之间设有比较器3，无线阀门控制器1控制两个区域，各区域通过比较器3与之相连，所述无线阀门控制器1通过线缆与脉冲电磁阀4相连接，控制器设有蓄电池和用于充电太阳能电池板。在单个工作单元中，无线阀门控制器1控制a和b两个区域，当a和b都需要灌溉时，比较器3输出1，控制器2控制电磁阀打开，开始灌溉，当a需要灌溉b不要时，a区域比较器3输出1，控制器2打开电磁阀，开始灌溉，b区域比较器3输出0，控制器2控制电磁阀关闭，不需要灌溉，可以实现灌溉的区域化控制。田间无线灌溉控制节点由无线阀门控制器1、脉冲电磁阀4组成。比较器3为单通道比较器lmv331，有助于降低整体系统功耗。它们的宽广工作温度范围为零下40摄氏度到零上125摄氏度。无线阀门控制器1通过线缆连接电磁阀，实现电磁阀启闭控制，控制器自带电池，使用太阳能进行充电，保证了灌溉控制节点的持续性工作。田间无线阀门控制器1采用高性能蓄电池配合太阳能充电，具有无线通讯组网功能，能够支持控制两路脉冲电磁阀4接收一路状态反馈，是无线通讯的终端节点。采用lora自组网，田间不铺设线路，通过分区管理，级联通讯，实现数据的远程传输，无线通讯距离最远达到1.5km-3km。农用通3ci智能无线阀门控制器1是一个将无线lora模块、控制模块、采集模块、电池供电模块、太阳能充电高度集成，具有低功耗、无线自组网络节点。控制器采用电池供电，防水的外壳设计，适用于野外安装；无线模块采用先进的lora网络结构，100路节点。超低功耗的设计，加上智能的休眠算法，让3ci阀控器完全摆脱了布线的束缚和对能量的依赖，适用于农田环境的采集、控制。采用扩频无线技术（lora）在同等功耗条件下无线通信距离比同类产品提升至少三倍以上。采用意法半导体公司最新推出的l系列，超低功耗主控芯片并做优化设计，整机运行功耗低至微安级别，使用嵌入外壳的太阳能电池可实现农田环境下永不断电，主机整体开模，并加入了防老化材料，提高了整机的环境适应能力，能满足恶劣条件（零下40度、零上70度、狂风暴雨、强风沙、强紫外线）下正常使用，产品经过大量的抗干扰老化试验，保障恶劣电气环境下长期无人值守正常运行，采用高效率太阳能供电，电池充满后可在阴雨天可连续供电一个月时间。

所述脉冲电磁阀每一个都有一个专用地址，所述专用地址用于接收控制中心的命令，在每个工作单元中，专用地址都是唯一的，电磁阀上设有用于插入芯片的卡槽5。根据轮灌制度确定开启的电磁阀，控制中心给开启的电磁阀的专用地址下命令，电磁阀开启灌水，电磁阀上的卡槽5可以插入ip芯片让专业地址的ip与之一一对应，在电磁阀两边有凹槽，卡槽5就可以卡住，因为在每个工作单元中，专用地址都是唯一的，如果将相邻的两个或多个单元合并，专用地址可能会有重叠，这是ip芯片就可以对每个专用地址重新进行确定，每个ip对应一个专用地址，这样在每个工作单元中就不会出现专用地址重复的情况，更加方便对电磁阀进行控制。

所述施肥控制器、反冲洗控制器、气象站、数据采集器、田间无线阀门控制器1通过无线网络与灌溉服务器相连接。灌溉服务器根据数据采集单元收集的数据通过无线网络对各个单元发送指令，来实现对系统的控制。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。