一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统的制作方法

本实用新型涉及计算机技术、传感技术、计算机智能化的管理技术，具体涉及农作物精量灌溉的控制系统的技术领域，更具体的说，涉及一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统。

背景技术：

灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量地满足草坪生长所需水分的重要措施。以往的草坪绿化工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对草坪的正常生长产生不良影响。随着城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出。传统的地面大水漫灌已不能满足现代草坪灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。

据研究资料表明：每种植物都有适合其生长的湿度，湿度过大，植物的根系就会在土壤中腐烂，湿度过小，就不足以满足植物生长所需要的水分。灌溉就是最大限度地满足土壤的湿度在适宜植物生长的湿度范围之内。经资料查证最适宜草坪生长的湿度是50％— 60％RH。

水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20％左右。近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。20 世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50％左右。目前，我国农业用水比重已从1980 年的88％下降到目前的70％左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。

我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80％、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。

我国是缺水国家，农业又是用水大户，因此我国提倡节水农业，为此合理灌溉和灌溉必将成为我国农业持续发展的重要措施。配合农业政策和农业技术发展是我国农业灌溉的新亮点。

目前，农业灌溉的控制系统存在以下问题：

(1)、国内灌溉控制仅考虑了作物需水量的供给，农业灌溉的温度、湿度、水位、水量等因素考虑的不多；

(2)、很少采用PLC控制器作为控制系统，效率低下、费时费力；

(3)、目前的农业灌溉的控制系统不包括PC机、PLC控制柜、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、信号检测系统、闸门控制箱、供水系统，其结构复杂，不易实现农作物的大量灌溉；不能节省了人力，生产效率较低，更不能够产生很好的经济效益和社会效益。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服上述不足，给出了一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统，包括PC机、PLC控制柜、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、信号检测系统、闸门控制箱、供水系统；所述的PLC控制柜包括PLC 控制器，所述的PLC控制器采用S7-200的PLC控制器；所述的PC机通过电平转换电路PLC 控制柜相连接，所述的PC机作为上位机；所述的PLC控制柜的左端与信号检测系统相连接，所述的信号检测系统包括农用井水检测系统、农作物灌溉检测控制系统；所述的PLC控制柜右端与闸门控制箱相连接，所述的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井电磁阀，完成井水的灌溉控制；所述的PLC控制柜的下端分别与所述的水位传感器、温度传感器、湿度传感器、供水系统相连接，所述的信号检测系统检测井水灌溉的温度、湿度、水分信息，确定农作物灌溉的温度、湿度、水分信息，将农作物灌溉的温度、湿度、水分信息传递给PLC控制器，PLC 控制器给闸门控制箱发出闸门灌溉信息，完成农作物的精良灌溉。

进一步地，所述的供水系统包括水泵、管道。

进一步地，所述的水泵的数量为一个。

进一步地，所述的管道包括主供水管道、支供水管道。

进一步地，所述的主供水管道的数量为一条。

进一步地，所述的支供水管道的数量为四条。

进一步地，所述的供水系统还包括机井，所述的机井为农田机井，数量为一口。

所述的一口农田机井，深15米，农田机井的下端置一个水泵。

进一步地，所述的水泵的左、右两侧各设有一个水井电磁阀，农田机井的最上端安装一个可以移动的井盖。

进一步地，所述的水位传感器为无线水位传感器，所述的无线水位传感器安装在农田机井侧端并能够接触到井水的表面，用于测量井水的水位。

进一步地，所述的温度传感器为无线温度传感器，安装在温室大棚里的农作物处。

进一步地，所述的无线温度传感器包括无线温度传感器1、无线温度传感器2、…、无线温度传感器20。

进一步地，所述的湿度传感器为无线湿度传感器，安装在温室大棚里农作物的土壤处。

进一步地，所述的无线湿度传感器包括无线湿度传感器1、无线湿度传感器2、…、无线湿度传感器20。

进一步地，所述的农用井水检测系统包括智能井水调节控制器、井水供电电路部分。

进一步地，所述的农作物灌溉检测控制系统包括农作物智能灌溉检测器、农作物灌溉检测调理电路。

进一步地，所述的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井控制阀。

进一步地，所述的灌溉电磁阀包括灌溉电磁阀1、灌溉电磁阀2、…灌溉电磁阀20。

进一步地，所述的机井控制阀安装在主供水管道上。

本实用新型发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

(1)、本发明采用的一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统，包括PC机、PLC控制柜、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、信号检测系统、闸门控制箱、供水系统；所述的PLC 控制柜包括PLC控制器，所述的PLC控制器采用S7-200的PLC控制器；所述的PC机通过电平转换电路PLC控制柜相连接，所述的PC机作为上位机；所述的PLC控制柜的左端与信号检测系统相连接，所述的信号检测系统包括农用井水检测系统、农作物灌溉检测控制系统；所述的PLC控制柜右端与闸门控制箱相连接，所述的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井电磁阀，完成井水的灌溉控制；所述的PLC控制柜的下端分别与所述的水位传感器、温度传感器、湿度传感器、供水系统相连接，所述的信号检测系统检测井水灌溉的温度、湿度、水分信息，确定农作物灌溉的温度、湿度、水分信息，将农作物灌溉的温度、湿度、水分信息传递给PLC 控制器，PLC控制器给闸门控制箱发出闸门灌溉信息，完成农作物的精良灌溉；

(2)、本发明采用的供水系统包括水泵、管道；所述的水泵的数量为一个；所述的管道包括主供水管道、支供水管道；所述的主供水管道的数量为一条；所述的支供水管道的数量为四条；所述的供水系统还包括机井，所述的机井为农田机井，数量为一口；所述的一口农田机井，深15米，农田机井的下端置一个水泵；所述的水泵的左、右两侧各设有一个水井电磁阀，农田机井的最上端安装一个可以移动的井盖；

(3)、本发明采用的水位传感器为无线水位传感器，所述的无线水位传感器安装在农田机井侧端并能够接触到井水的表面，用于测量井水的水位；所述的温度传感器为无线温度传感器，安装在温室大棚里的农作物处；所述的无线温度传感器包括无线温度传感器1、无线温度传感器2、…、无线温度传感器20；所述的湿度传感器为无线湿度传感器，安装在温室大棚里农作物的土壤处；所述的无线湿度传感器包括无线湿度传感器1、无线湿度传感器2、…、无线湿度传感器20；

(4)、本发明采用的农用井水检测系统包括智能井水调节控制器、井水供电电路部分；所述的农作物灌溉检测控制系统包括农作物智能灌溉检测器、农作物灌溉检测调理电路；

(5)、本发明采用的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井控制阀；所述的灌溉电磁阀包括灌溉电磁阀1、灌溉电磁阀2、…灌溉电磁阀20；所述的机井控制阀安装在主供水管道上。

除了以上这些，本发明与其他的农作物精良施肥灌溉系统相比最明显的特点是：

(1)、信号检测系统检测井水灌溉的温度、湿度、水分信息，确定农作物灌溉的温度、湿度、水分信息，将农作物灌溉的温度、湿度、水分信息传递给PLC控制器，PLC控制器给闸门控制箱发出闸门灌溉信息，完成农作物的精良灌溉

(2)、本发明实现温室大棚里农作物的精量灌溉，节省了人力，提高了生产效率，能够产生很好的经济效益和社会效益。

本实用新型的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其它优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型发明的一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统的结构示意图；

图2为本实用新型发明的一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统实现农作物的精量灌溉过程的流程图。

具体实施方式

实施实例

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明及其实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统，包括PC机、PLC控制柜、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、信号检测系统、闸门控制箱、供水系统；所述的PLC 控制柜包括PLC控制器，所述的PLC控制器采用S7-200的PLC控制器；所述的PC机通过电平转换电路PLC控制柜相连接，所述的PC机作为上位机；所述的PLC控制柜的左端与信号检测系统相连接，所述的信号检测系统包括农用井水检测系统、农作物灌溉检测控制系统；所述的PLC控制柜右端与闸门控制箱相连接，所述的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井电磁阀，完成井水的灌溉控制；所述的PLC控制柜的下端分别与所述的水位传感器、温度传感器、湿度传感器、供水系统相连接，所述的信号检测系统检测井水灌溉的温度、湿度、水分信息，确定农作物灌溉的温度、湿度、水分信息，将农作物灌溉的温度、湿度、水分信息传递给PLC 控制器，PLC控制器给闸门控制箱发出闸门灌溉信息，完成农作物的精良灌溉。

又，本发明采用的一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统，包括PC机、PLC控制柜、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、信号检测系统、闸门控制箱、供水系统；所述的PLC控制柜包括PLC控制器，所述的PLC控制器采用S7-200的PLC控制器；所述的PC 机通过电平转换电路PLC控制柜相连接，所述的PC机作为上位机；所述的PLC控制柜的左端与信号检测系统相连接，所述的信号检测系统包括农用井水检测系统、农作物灌溉检测控制系统；所述的PLC控制柜右端与闸门控制箱相连接，所述的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井电磁阀，完成井水的灌溉控制；所述的PLC控制柜的下端分别与所述的水位传感器、温度传感器、湿度传感器、供水系统相连接，所述的信号检测系统检测井水灌溉的温度、湿度、水分信息，确定农作物灌溉的温度、湿度、水分信息，将农作物灌溉的温度、湿度、水分信息传递给PLC控制器，PLC控制器给闸门控制箱发出闸门灌溉信息，完成农作物的精良灌溉，又是本发明一个显著特点。

进一步作为优选的实施方式，所述的供水系统包括水泵、管道。

进一步作为优选的实施方式，所述的水泵的数量为一个。

进一步作为优选的实施方式，所述的管道包括主供水管道、支供水管道。

进一步作为优选的实施方式，所述的主供水管道的数量为一条。

进一步作为优选的实施方式，所述的支供水管道的数量为四条。

进一步作为优选的实施方式，所述的供水系统还包括机井，所述的机井为农田机井，数量为一口。

进一步作为优选的实施方式，所述的一口农田机井，深15米，农田机井的下端置一个水泵。

进一步作为优选的实施方式，所述的水泵的左、右两侧各设有一个水井电磁阀，农田机井的最上端安装一个可以移动的井盖。

又，本发明采用的供水系统包括水泵、管道；所述的水泵的数量为一个；所述的管道包括主供水管道、支供水管道；所述的主供水管道的数量为一条；所述的支供水管道的数量为四条；所述的供水系统还包括机井，所述的机井为农田机井，数量为一口；所述的一口农田机井，深15米，农田机井的下端置一个水泵；所述的水泵的左、右两侧各设有一个水井电磁阀，农田机井的最上端安装一个可以移动的井盖，又是本发明一个显著特点。

进一步作为优选的实施方式，所述的水位传感器为无线水位传感器，所述的无线水位传感器安装在农田机井侧端并能够接触到井水的表面，用于测量井水的水位。

进一步作为优选的实施方式，所述的温度传感器为无线温度传感器，安装在温室大棚里的农作物处。

进一步作为优选的实施方式，所述的无线温度传感器包括无线温度传感器1、无线温度传感器2、…、无线温度传感器20。

进一步作为优选的实施方式，所述的湿度传感器为无线湿度传感器，安装在温室大棚里农作物的土壤处。

进一步作为优选的实施方式，所述的无线湿度传感器包括无线湿度传感器1、无线湿度传感器2、…、无线湿度传感器20。

又，本发明采用的水位传感器为无线水位传感器，所述的无线水位传感器安装在农田机井侧端并能够接触到井水的表面，用于测量井水的水位；所述的温度传感器为无线温度传感器，安装在温室大棚里的农作物处；所述的无线温度传感器包括无线温度传感器1、无线温度传感器2、…、无线温度传感器20；所述的湿度传感器为无线湿度传感器，安装在温室大棚里农作物的土壤处；所述的无线湿度传感器包括无线湿度传感器1、无线湿度传感器2、…、无线湿度传感器20，又是本发明一个显著特点。

进一步作为优选的实施方式，所述的农用井水检测系统包括智能井水调节控制器、井水供电电路部分。

进一步作为优选的实施方式，所述的农作物灌溉检测控制系统包括农作物智能灌溉检测器、农作物灌溉检测调理电路。

所述的智能井水调节控制器，用来调节井水的灌溉。

所述的井水供电电路部分选用井水灌溉厂商的电路，作为井水供电电路部分的主电路。

又，本发明采用的农用井水检测系统包括智能井水调节控制器、井水供电电路部分；所述的农作物灌溉检测控制系统包括农作物智能灌溉检测器、农作物灌溉检测调理电路，又是本发明一个显著特点。

进一步作为优选的实施方式，所述的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井控制阀。

进一步作为优选的实施方式，所述的灌溉电磁阀包括灌溉电磁阀1、灌溉电磁阀2、…灌溉电磁阀20。

进一步作为优选的实施方式，所述的机井控制阀安装在主供水管道上。

又，本发明采用的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井控制阀；所述的灌溉电磁阀包括灌溉电磁阀1、灌溉电磁阀2、…灌溉电磁阀20；所述的机井控制阀安装在主供水管道上，又是本发明一个显著特点。

实施实例2

一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统实现农作物的精量灌溉的过程，如图2所示，一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统，开始工作；PC工作；PLC控制器工作；水位传感器工作；湿度传感器工作；温度传感器工作；信号检测系统工作；供水系统工作；闸门控制箱工作；判断是否完成农作物精良的灌溉；完成水肥气热融合的精量灌溉与自动化控制等以下几个步骤：

步骤一：一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统，开始工作；

步骤二：PC工作；

步骤三：PLC控制器工作；

步骤四：水位传感器工作；

步骤五：湿度传感器工作；

所述的湿度传感器采用无线湿度传感器；

Step1、无线湿度传感器1工作；

Step1、无线湿度传感器2工作；

…工作；

Step20、无线湿度传感器20工作。

步骤六：温度传感器工作；

详细地，温度传感器采用无线温度传感器

Step1、无线温度传感器1工作；

Step2、无线温度传感器2工作；

…工作；

Step20、无线温度传感器20工作。

步骤七：信号检测系统工作；

步骤八：供水系统工作；

Step1、水泵工作；

Step2、管道工作。

步骤九：闸门控制箱工作；

步骤十：判断是否完成农作物精良的灌溉；

情况一：如果没有完成水肥气热融合的精量灌溉与自动化控制，返回步骤二，PC工作；

情况二：如果完成水肥气热融合的精量灌溉，执行步骤十一；

步骤十一：完成水肥气热融合的精量灌溉。

本发明与其他的农作物精良施肥灌溉系统相比最明显的特点是：

(1)、信号检测系统检测井水灌溉的温度、湿度、水分信息，确定农作物灌溉的温度、湿度、水分信息，将农作物灌溉的温度、湿度、水分信息传递给PLC控制器，PLC控制器给闸门控制箱发出闸门灌溉信息，完成农作物的精良灌溉

(2)、本发明实现温室大棚里农作物的精量灌溉，节省了人力，提高了生产效率，能够产生很好的经济效益和社会效益。

本发明显著的特点：

1)、本发明采用的一种基于PLC控制的农作物精良灌溉系统，包括PC机、PLC控制柜、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、信号检测系统、闸门控制箱、供水系统；所述的PLC 控制柜包括PLC控制器，所述的PLC控制器采用S7-200的PLC控制器；所述的PC机通过电平转换电路PLC控制柜相连接，所述的PC机作为上位机；所述的PLC控制柜的左端与信号检测系统相连接，所述的信号检测系统包括农用井水检测系统、农作物灌溉检测控制系统；所述的PLC控制柜右端与闸门控制箱相连接，所述的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井电磁阀，完成井水的灌溉控制；所述的PLC控制柜的下端分别与所述的水位传感器、温度传感器、湿度传感器、供水系统相连接，所述的信号检测系统检测井水灌溉的温度、湿度、水分信息，确定农作物灌溉的温度、湿度、水分信息，将农作物灌溉的温度、湿度、水分信息传递给PLC 控制器，PLC控制器给闸门控制箱发出闸门灌溉信息，完成农作物的精良灌溉；

2)、本发明采用的供水系统包括水泵、管道；所述的水泵的数量为一个；所述的管道包括主供水管道、支供水管道；所述的主供水管道的数量为一条；所述的支供水管道的数量为四条；所述的供水系统还包括机井，所述的机井为农田机井，数量为一口；所述的一口农田机井，深15米，农田机井的下端置一个水泵；所述的水泵的左、右两侧各设有一个水井电磁阀，农田机井的最上端安装一个可以移动的井盖；

3)、本发明采用的水位传感器为无线水位传感器，所述的无线水位传感器安装在农田机井侧端并能够接触到井水的表面，用于测量井水的水位；所述的温度传感器为无线温度传感器，安装在温室大棚里的农作物处；所述的无线温度传感器包括无线温度传感器1、无线温度传感器2、…、无线温度传感器20；所述的湿度传感器为无线湿度传感器，安装在温室大棚里农作物的土壤处；所述的无线湿度传感器包括无线湿度传感器1、无线湿度传感器2、…、无线湿度传感器20；

4)、本发明采用的农用井水检测系统包括智能井水调节控制器、井水供电电路部分；所述的农作物灌溉检测控制系统包括农作物智能灌溉检测器、农作物灌溉检测调理电路；

5)、本发明采用的闸门控制箱包括灌溉电磁阀、机井控制阀；所述的灌溉电磁阀包括灌溉电磁阀1、灌溉电磁阀2、…灌溉电磁阀20；所述的机井控制阀安装在主供水管道上。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡等同替换或等效变换变形的技术方案，均在本发明要求保护范围。本发明的是实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些是实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的是实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域工程技术人员公知的技术。