一种农作物浇灌系统的制作方法

本实用新型涉及农业浇灌设备技术领域，特别是涉及一种农作物浇灌系统。

背景技术：

新疆地处欧亚大陆腹地，是典型的大陆干旱性气候，平均年降水量只有200毫米左右，而蒸发量却达到2000毫米以上，新疆又是浇灌绿洲农业，农业用水占总用水量的95％以上，因此，水危机对新疆的农业发展影响很大。

新疆滴灌用水主要靠人工经验判断和人为强制按次序滴灌，对水的浪费十分严重。现有的自动化浇灌系统多数都是仅仅基于土壤的含水量的相应阈值来控制的，没有针对性，不能完全符合农作物生长的需水量。因而，需设计一种能够根据农作物的实时长势来确定浇灌给农作物实际需水量和需肥量的农作物浇灌系统。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种农作物浇灌系统，以解决现有技术中的灌溉系统无法根据农作物的实时长势来确定出农作物的实际需水量和实际需肥量，从而造成水分利用率低、肥料浪费严重的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种农作物浇灌系统，包括：能够将太阳能转化为电能的太阳能供电总成；设置在所述太阳能供电总成上的主控箱；设置在所述太阳能供电总成上且能实时监测农作物长势的长势监测总成，所述长势监测总成能够将监测到的农作物的实时长势信息有线传输给所述主控箱；能够与所述主控箱无线连接的土壤参数监测单元；以及供水施肥总成，其中，所述主控箱分别与所述供水施肥总成中的供水电磁阀和施肥电磁阀电连接，并能根据土壤参数监测单元监测到的农作物的实际含水量和实际含肥量来控制所述供水电磁阀以及所述施肥电磁阀的打开和关闭。

其中，所述太阳能供电总成包括竖直支撑杆和固定设置在所述竖直支撑杆上的太阳能板，所述太阳能板分别与所述主控箱、所述供水电磁阀以及所述施肥电磁阀电连接。

其中，所述太阳能供电总成还包括分别垂直于所述竖直支撑杆设置的第一固定板和第二固定板，其中，所述第一固定板与所述第二固定板上下相对设置并且间隔开，所述第一固定板的长度小于所述第二固定板的长度。

其中，所述太阳能板的一端与所述第一固定板的自由端固定连接，所述太阳能板的另一端与所述第二固定板的自由端固定连接，其中，所述太阳能板所在的平面与所述第一固定板所在的平面或所述第二固定板所在的平面之间构造有第一夹角。

其中，所述第一夹角的大小范围为大于等于30度且小于等于60度。

其中，所述太阳能供电总成还包括水平伸缩杆组，所述水平伸缩杆组包括与所述竖直支撑杆呈垂直式设置的杆筒和部分设置在所述杆筒内且能相对所述杆筒进行伸出或缩回的伸缩杆。

其中，所述长势监测总成包括能够实时监测农作物的株高的超声波传感器以及能够获取当前的农作物的叶片图像的摄像头，其中，所述超声波传感器与所述摄像头呈相邻式设置，并均设置在所述伸缩杆的远离所述竖直支撑杆的端部。

其中，所述土壤参数监测单元包括多参数传感器和数采仪，其中，所述数采仪与所述多参数传感器有线连接，所述数采仪与所述主控箱无线连接。

其中，所述供水施肥总成包括供水管和施肥罐，所述施肥罐中的施肥管与所述供水管通过所述施肥电磁阀相连通，在所述供水管上还安装有与所述施肥电磁阀呈间隔式设置的所述供水电磁阀。

其中，在所述供水管沿水平轴向垂直设有分隔板，以将所述供水管内的水流通道分隔为第一水流通道和第二水流通道，其中，在所述第一水流通道内对应所述施肥电磁阀的弧形内侧壁相连接的引流水管，所述引流水管的入口端与所述第一水流通道的入口端通过截面口径逐渐减小的弧形引流板相连通。

(三)有益效果

本实用新型提供的浇灌系统，与现有技术相比，具有如下优点：

在本申请的浇灌系统中，通过利用长势监测总成来获取能够代表农作物的长势信息，并将获取到的农作物的长势信息有线传输给主控箱，主控箱将接收到的农作物的长势信息分别与理论设定的初始灌水模型和初始施肥模型进行对比，并根据对比后的结果分别对初始灌水模型和初始施肥模型进行校正，从而得出基于农作物实时长势的需水量和需肥量的灌水模型和施肥模型，主控箱接收到土壤参数监测单元监测到的农作物根系周围的土壤水分信息以及电导率信息后，通过将其分别与校正后的根系周围基于农作物实时长势的灌水模型和施肥模型进行比对后，可以准确地判断出当前的农作物是否需要供水和施肥。进一步地，来控制供水电磁阀以及施肥电磁阀的打开和关闭，进一步地，能够根据农作物的实际需水量和实际需肥量进行浇灌，避免了不必要的水资源和肥料的浪费。

附图说明

图1为本申请的实施例的农作物浇灌系统的整体结构示意图；

图2为本申请的实施例的农作物浇灌系统的太阳能供电总成的整体结构示意图；

图3为本申请的实施例的农作物浇灌系统的供水施肥总成的整体结构示意图；

图4为本申请的实施例的农作物浇灌系统的土壤参数监测单元的整体结构示意图；

图5为图3中的供水管的内部结构示意图。

图中，100：浇灌系统；1：太阳能供电总成；11：竖直支撑杆；12：太阳能板；13：第一固定板；14：第二固定板；15：水平伸缩杆组；151：杆筒；152：伸缩杆；2：主控箱；3：长势监测总成；31：超声波传感器；32：摄像头；4：土壤参数监测单元；41：多参数传感器；42：数采仪；5：供水施肥总成；52：施肥罐；53：供水管；54：施肥管；5a：水流通道；5a1：第一水流通道；5a2：第二水流通道；6：供水电磁阀；7：施肥电磁阀；8：分隔板；9：引流水管；10：弧形引流板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，图1示意性地显示了该浇灌系统100包括太阳能供电总成1、主控箱2、长势监测总成3、土壤参数监测单元4以及供水施肥总成5。

在本申请的实施例中，该太阳能供电总成1能够将接收到的太阳能转化为电能，用以作为供电的来源，具体地，该太阳能供电总成1可以为主控箱2、供水电磁阀6和施肥电磁阀7进行供电，由此可见，本申请中的浇灌系统100无需配备特定的供电装置来对上述部件进行供电，仅需利用太阳能并将其转化为相应的电能便可实现供电的功能，从而大大地节约了能源并具有环保的优点。

该长势监测总成3设置在太阳能供电总成1上且能实时监测农作物长势，该长势监测总成3能够将实时监测到的农作物长势信息有线传输给主控箱2。其中，该主控箱2的内部安装有PLC处理单元，外部安装有无线天线。

土壤参数监测单元4能够与主控箱2无线连接。

供水施肥总成5，其中，主控箱2分别与供水施肥总成5中的供水电磁阀6和施肥电磁阀7电连接，并能根据土壤参数监测单元4监测到的农作物根系周围的实际含水量和实际含肥量来控制供水电磁阀6以及施肥电磁阀7的打开和关闭。也就是说，在本申请的浇灌系统100中，通过利用长势监测总成3来获取能够代表农作物的长势信息，并将获取到的农作物的长势信息有线传输给主控箱2，主控箱2将接收到的农作物的长势信息分别与理论设定的初始灌水模型和初始施肥模型进行对比，并根据对比后的结果分别对初始灌水模型和初始施肥模型进行校正，从而得出基于农作物实时长势的灌水模型和施肥模型，进一步地，能够根据农作物的实际含水量和实际含肥量进行浇灌，避免了不必要的水资源和肥料的浪费。

主控箱2接收到土壤参数监测单元4监测到的农作物根系周围的土壤水分信息以及电导率信息后，通过将其分别与校正后的根系周围基于农作物实时长势的灌水模型和施肥模型进行比对后，从而可以准确地判断出当前的农作物根系周围是否需要供水和施肥。进一步地，来控制供水电磁阀6以及施肥电磁阀7的打开和关闭，避免因不能根据当前的农作物根系周围实时长势来进行相应的供水和施肥从而造成水资源和肥料浪费的情况。

如图1至图5所示，在一个实施例中，该太阳能供电总成1包括竖直支撑杆11和固定设置在竖直支撑杆11上的太阳能板12，该太阳能板12与主控箱2、主控箱2与供水电磁阀6以及施肥电磁阀7电连接。该太阳能板12能够将接收到的太阳能转化为电能，从而为主控箱2、供水电磁阀6以及施肥电磁7进行供电，以保证其可以正常持续地工作。

如图1和图2所示，在一个实施例中，太阳能供电总成1还包括分别垂直于竖直支撑杆11设置的第一固定板13和第二固定板14，其中，第一固定板13和第二固定板14上下相对设置并且间隔开，该第一固定板13的长度小于第二固定板14的长度。容易理解，该第一固定板13和第二固定板14的设置，主要用于固定太阳能板12。

为进一步优化上述技术方案中的太阳能板12的安装方式，在上述技术方案的基础上，该太阳能板12的一端与第一固定板13的自由端固定连接，该太阳能板12的另一端与第二固定板14的自由端固定连接。这样，便实现了该太阳能板12的固定安装。

该太阳能板12所在的平面与第一固定板13所在的平面或第二固定板14所在的平面之间构造有第一夹角θ。该第一夹角θ的大小范围为大于等于30度且小于等于60度。这样，便可以使该太阳能板12处于倾斜的状态，使其尽可能多地接收到太阳能，从而转化成尽可能多地电能。

在一个优选的实施例中，第一夹角θ的大小为45度。从而可以接收最多的太阳能，并将该太阳能转化为足够的电能。

如图2所示，在一个实施例中，该太阳能总成1还包括水平伸缩杆组15，该水平伸缩杆组15包括与竖直支撑杆11呈垂直式设置的杆筒151和部分设置在该杆筒151内且能相对杆筒151进行伸出或回缩的伸缩杆152。这样，由于伸缩杆152能够相对杆筒151进行伸出或回缩运动，通过调节伸缩杆152相对杆筒151的水平位置，便可以实现对该超声波传感器31和摄像头32的水平位置的调节，以方便对农作的株高进行准确地监测，同时，还能够获取较为完整的农作物冠层图像。

需要说明的是，为了方便对农作物实时长势的准确监测，该超声波传感器31和摄像头32的监测窗口均是竖直向下朝向农作物的方向。其中，该摄像头32为可进行可编程摄像头。

在一个实施例中，该太阳能供电总成1还包括底座，上述竖直支撑杆11呈垂直式设置在底座13上，这样，该底座便可以起到固定竖直支撑杆11的作用，增加与地面的接触面积，保证其定位的稳定性。

在另一个实施例中，在该竖直支撑杆11的上端沿圆周呈间隔式设有多个拉环，通过将固定绳索依次穿过上述拉环，并分别将该绳索的两端进行固定，便可以进一步地确保该太阳能总成1的定位的稳定性、避免发生倾斜或晃动的情况，从而确保上述超声波传感器31以及摄像头32监测农作物的实时长势信息的准确性。

如图1和图2所示，在一个实施例中，该长势监测总成3包括能够实时监测农作物的株高的超声波传感器31以及能够获取当前的农作物的冠层图像的摄像头32，其中，超声波传感器31与摄像头32呈相邻式设置，并且均设置在伸缩杆152的远离竖直支撑杆11的端部。这样，便可以保证监测和拍摄的范围能够覆盖到所有的待测的农作物。

如图4所示，在一个实施例中，该土壤参数监测单元4包括多参数传感器41和数采仪42，其中，数采仪42与多参数传感器41有线连接，该数采仪42与主控箱2无线连接。需要说明的是，在该土壤参数监测单元4进行工作时，需将多参数传感器41埋藏在土壤中的对应农作物根系的集中部位，其埋藏的地下深度为20厘米左右。容易理解，该土壤参数监测单元4布置的数量可根据田块的具体面积来进行确定。另外需要说明的是，由于农作物的根系，特别是棉花的根系集中分布在地下20厘米左右的深度，因此，为了监测的准确性，将该传感器4埋藏在地下20厘米左右的深度。

多参数传感器41可同时采集土壤中的湿度、温度以及电导率。其中，采集到的土壤中的湿度将作为判断农作物根系周围的实际含水量的主要依据，电导率将作为判断农作物根系周围的实际含肥量的主要依据。数采仪42将多参数传感器41监测到的农作物根系周围的湿度和电导率均无线传输给主控箱2，主控箱2在接收到上述信息后，会对该信息进行相应的处理。

在一个具体的实施例中，该多参数传感器41为5te传感器。

如图3所示，在一个实施例中，该供水施肥总成5包括供水管53和施肥罐52，施肥罐52中的施肥管54与供水管53通过施肥电磁阀7相连通，在供水管53上还安装有与施肥电磁阀7呈间隔式设置的供水电磁阀6。容易理解，通过打开或关闭供水电磁阀6，从而实现对农作物根系周围的供水或停止供水。同理，通过打开或关闭施肥电磁阀7，从而实现对农作物根系周围的施肥或停止施肥。在供水的过程中，需要给农作物进行施肥时，可在打开供水电磁阀6后，再旋开施肥电磁阀7，把施肥罐52中的肥料通过上述施肥管54吸入到供水管53中，并将该吸入的肥料与水进行混合以送入到农田中。

如图5所示，在一个实施例中，在该供水管53的对应安装有施肥电磁阀7的部位沿水平轴向设有分隔板8，将供水管53内的水流通道5a分隔为第一水流通道5a1和第二水流通道5a2。容易理解，该第一水流通道5a1和第二水流通道5a2是相对独立的通道。

在该第一水流通道5a1内设有与第一水流通道5a1的弧形内侧壁相连接的引流水管9，该引流水管9的入口端与第一水流通道5a1的入口端通过截面口径逐渐减小的弧形引流板10相连通。由此可见，通过利用弧形引流板10将引流水管9的入口端与第一水流通道5a1的入口端相连通，从而便可以将从蓄水器51中流出的水经该供水管53并在弧形引流板10的引流作用下，输送到引流水管9内。容易理解，引流水管9的过流面积远远地小于第一水流通道5a1的过流面积，因而，大大地提高了液体的流速，从而会在供水管53的对应安装有施肥电磁阀7的入口产生负压，进一步地，在该负压的作用下，能够保证肥料的顺利吸入。

需要说明的是，该弧形引流板10构造为截面积逐渐递减的锥形槽，这样，可以起到将从蓄水器51中流出的水顺利地引入到引流水管9中，同时，通过减小水的过流面积，来到达提高水的流速的目的。容易理解，在弧形引流板10的引流作用下，在该第一水流通道5a1中的对应引流水管9的外部没有水流过，从蓄水器51中流出的水一部分是经引流水管9流入到农田中，另一部分经第二水流通道5a2流入到农田中。

根据本申请，该浇灌系统100灌溉农作物的过程，包括：

首先，利用主控箱2中的处理单元分别建立农作物的初始灌水模型和初始施肥模型。

其次，通过超声波传感器31和摄像头32以分别获取能够代表农作物的长势信息，并将获取到的农作物的长势信息有线传输给处理单元。

然后，通过处理单元将接收到的农作物的长势信息分别与初始灌水模型和初始施肥模型中对应的长势信息进行对比，并根据对比后的结果分别对初始灌水模型和初始施肥模型进行校正，从而得出校正后的灌水模型和校正后的施肥模型。

最后，处理单元接收到多参数传感器41监测到的农作物根系周围的土壤水分信息以及电导率信息后，通过将土壤水分信息与校正后的灌水模型计算得出的阈值进行对比，以判断当前的农作物是否需要供水，从而来控制供水电磁阀6的打开和关闭，以及通过将电导率信息与校正后的施肥模型计算得出的阈值进行对比，以判断当前的农作物是否需要施肥，从而来控制施肥电磁阀7的打开和关闭。

在一个实施例中，农作物长势信息包括通过超声波传感器31实时监测到的农作物株高以及通过摄像头32获取到的农作物的冠层图像。

综上所述，在本申请的浇灌系统100中，通过利用长势监测总成3来获取能够代表农作物的长势信息，并将获取到的农作物的长势信息有线传输给主控箱2，主控箱2将接收到的农作物的长势信息分别与理论设定的初始灌水模型和初始施肥模型进行对比，并根据对比后的结果分别对初始灌水模型和初始施肥模型进行校正，从而得出基于农作物实时长势的灌水模型和施肥模型，进一步地，主控箱2接收到土壤参数监测单元4监测到的农作物根系周围的土壤水分信息以及电导率信息后，通过将其分别与校正后的符合农作物实时长势的灌水模型和施肥模型进行比对，从而可以准确地判断出当前的农作物是否需要供水和施肥。进一步地，来控制供水电磁阀6以及施肥电磁阀7的打开和关闭，能够根据农作物的实时长势进行浇灌，避免了不必要的水资源和肥料的浪费。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。