农田智能灌溉管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种农田智能灌溉管理系统，系统由中央控制电脑、自动气象站、卫星分控站、解码器、电磁阀、灌溉带灌水器、水泵、遥控器、流量传感器及CDMA远程模块组成；自动气象站和卫星分控制站都与中央控制电脑连接，卫星分控制站还与水泵、遥控器和多个灌溉器相连，每个灌溉器包括解码器、电磁阀、灌溉带灌水器和流量传感器组成；自动气象站将采集到的蒸发量ET、降雨量数据自动传输给中央控制电脑，然后通过有线/无线方式将指令发送田间的卫星分控站；卫星分控制站通过解码器指挥电磁阀、水泵开启灌溉作业，完成灌水任务。该系统能有效提高灌水的精度和水的利用率、防止田间水土流失，保持土壤肥力，给农民收入、生态环境带来显著效益。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种农田智能灌溉管理系统。 农田智能灌溉管理系统
【背景技术】
[0002] 目前市场上常用的灌溉控制方式主要有：手动、半自动、网络平台自动灌溉方式。 其中自动灌溉是采用时间控制器与网络相结合的一种灌溉系统，灌水时间、灌水延续时间、 灌水周期均由人工在时间控制器上设定。气象信息、土壤湿度、农作物类型只用于指导灌溉 或简单地参与控制。如在达到一定湿度时启动灌溉任务，或者下雨时关闭灌溉任务等。
[0003] 为建设好现代农业示范，建立根据土壤墒情和农作物科学种植的智能化全自动灌 溉系统是十分必要的。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有灌溉管理系统的不足，本实用新型提供一种能根据蒸发蒸腾量ET 自动设计灌溉计划，土壤允许水分消耗量管理，流量优化控制，管道故障报警的农田智能灌 溉管理系统。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[0006] -种农田智能灌溉管理系统，其特征在于，系统由中央控制电脑、自动气象站、卫 星分控站、解码器、电磁阀、灌溉带灌水器、水泵、遥控器、流量传感器及CDMA远程模块组 成；自动气象站和卫星分控制站都与中央控制电脑连接，卫星分控制站还与水泵、遥控器和 多个灌溉器相连，每个灌溉器包括解码器、电磁阀、灌溉带灌水器和流量传感器组成；自动 气象站将采集到的蒸发量ET、降雨量数据自动传输给中央控制电脑，中央控制电脑根据预 先输入的作物需水数值，自动计算形成灌溉计划，然后通过有线/无线方式将指令发送田 间的卫星分控站；卫星分控制站通过解码器指挥电磁阀、水泵开启灌溉作业，完成灌水任 务。
[0007] 每个地块的卫星分控站和自动气象站通过安装CDMA通讯模块，将灌溉形成的水 量报告及气象站资料传给园区的电脑，园区中心可以不用到达现场就可以对各个地块的灌 溉用水及气象等情况进行了解和监测。
[0008] 所述的自动气象站由风速传感器、降雨量传感器、蒸发量传感器、湿度传感器组 成。
[0009] 本农田智能灌溉管理系统将采集的气象数据、传感器数据直接纳入灌溉系统，制 定灌溉计划。根据ET值设计的灌溉计划包括灌水器特性，土壤类型，植物种类，根系深度及 坡度等因素。
[0010] 系统设计一种循环入渗功能，对土壤的允许水份消耗量范围进行管理，在排水不 良站点，斜坡，及土壤密度大的地区优化灌水应用。即使在高峰用水阶段也可自动将水量调 整至土壤入渗率水平。
[0011] 系统根据卫星站流量传感器提供场地的流量计划，并将每个灌溉站点的流量控制 设置在最佳状态。管理其灌溉系统动态流量，确保所有操作按照水泵系统和管道容量的液 压限制参数运行和阀站的累积流量需求一流量优化功能。
[0012] 系统实时监测水力和流量状态，能监控因管道系统断裂或阀门故障而导致流量过 低或过高的状况。如因管道断裂出现溢水事故能主动关闭相应的阀门及主管道，并发送警 报讯息，同时将故障区域主动隔离。在低流量或无流量时，能标明故障区域正在运行的阀门 位置，根据预案进行后续的处置工作。
[0013] 本实用新型能有效提高灌水的精度和水的利用率、防止田间水土流失，保持土壤 肥力，给农民收入、生态环境带来显著效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0015] 图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1
[0017] 以下结合附图所示作进一步详述。
[0018] 如图1所示，一种农田智能灌溉管理系统，其特征在于，系统由中央控制电脑、自 动气象站、卫星分控站、解码器、电磁阀、灌溉带灌水器、水泵、遥控器、流量传感器及CDMA 远程模块组成；自动气象站和卫星分控制站都与中央控制电脑连接，卫星分控制站还与水 泵、遥控器和多个灌溉器相连，每个灌溉器包括解码器、电磁阀、灌溉带灌水器和流量传感 器组成；自动气象站将采集到的蒸发量ET、降雨量数据自动传输给中央控制电脑，中央控 制电脑根据预先输入的作物需水数值，自动计算形成灌溉计划，然后通过有线/无线方式 将指令发送田间的卫星分控站；卫星分控制站通过解码器指挥电磁阀、水泵开启灌溉作业， 完成灌水任务。
[0019] 每个地块均采用一套上述系统，系统还设有一个总的园区计算机，每个地块的卫 星分控站和自动气象站通过安装CDMA通讯模块，将灌溉形成的水量报告及气象站资料传 给园区的计算机，园区中心可以不用到达现场就可以对各个地块的灌溉用水及气象等情况 进行了解和监测。
[0020] 所述的自动气象站由风速传感器、降雨量传感器、蒸发量传感器、湿度传感器组 成。
[0021] 技术参数和功能：
[0022] 1、气候参与决策特征与水利系统监测；
[0023] 系统按气候特征和水力系统监察现场情况，并根据监测到的信息去决定灌溉浇水 的时间表，必要时对系统进行关闭。能与气象站保持数据上的实时沟通，可支持无数个气象 站（由用户自己任意添加）的数据交换，能够对场地卫星站就各个指定的气象站进行局部分 组(编程）监测，根据监测结果对农田的灌溉用水要求做出应对。
[0024] 2、根据ET (蒸发量）制定运行方案；
[0025] 系统能够控制气象监测器，根据预先设计的灌溉级别关闭不同种类植物的灌水系 统。能根据输入的蒸发量（ET)值制定灌溉运行方案。当ET功能启动，控制器按照由指定气 象站收集的ET数据自动调整灌溉程序运行时间。根据ET值设计的灌溉计划包括灌水器特 性，土壤类型，植物种类，根系深度及坡度等因素，对土壤的允许水份消耗量范围进行管理。
[0026] 3、监测雨量调节灌溉；
[0027] 系统监测雨量计算传感器，记录降雨资料，根据降雨自动中断灌溉。不断监测天气 数据来源，已计算的ET值应包括有效降雨量。根据景观灌溉的用水要求自动调节各站点的 灌溉时间长短或灌溉日期。
[0028] 4、流量优化控制；
[0029] 系统根据卫星站流量传感器提供场地的流量计划，并将每个灌溉站点的流量控制 设置在最佳状态。管理其灌溉系统动态流量，确保所有操作按照水泵系统和管道容量的液 压限制参数运行和阀站的累积流量需求一流量优化功能。
[0030] 5、实时监控；
[0031] 系统提供实时监控，能有序地控制阀门的操作以获取最佳灌溉效果，同时确保不 超过系统的液压负荷。流量管理系统协助多个站点操作以帮助缩短(浓缩)总系统的运行时 间及灌水窗口。
[0032] 6、故障警报及处理；
[0033] 系统具备实地监测水力和流量状态，能监控因管道系统断裂或阀门故障而导致流 量过低或过高的状况。如因管道断裂出现溢水事故，系统自动找出故障发生地点，能主动关 闭相应的阀门及主管道，并发送警报讯息，指明故障发生地点同时采取行动将故障区域主 动隔离。在低流量或无流量的情况下，系统将发送警报指明当前故障及标明故障区域正在 运行的阀门位置，根据预案进行后续的处置工作。
[0034] 7、整合卫星站与传感器；
[0035] 系统有能力整合多个卫星和传感器组群，在连续的实时监察和管理下，允许在站 点各位置均能管理该群组内的操作数据。
[0036] 8、自动下载运行计划；
[0037] 系统在预设时间自动下载系统日常运行计划，系统活动以图形化或文字日志形式 呈现。
[0038] 9、灌溉日志；
[0039] 系统能够调度多个站点的灌溉日志。灌溉日志内包含以下内容：灌溉日数，控制阀 的运行时间，根据土壤类型，植物种类，根系深度及坡度因素等计算出的土壤允许水分消耗 量，与灌溉时间表链接，与传感器启动及循环入渗程序(重复运行时包含相隔等候）链接。
[0040] 10、启始日期多样化；
[0041] 系统管理灌溉启动日期以符合园区内的灌水要求。启始日期可由用户自定模式以 周的形式，或以单日/双日的形式，或以31天的形式，或以无需灌溉日数的形式。无需灌溉 日包括指定的灌溉启始日以及在两次灌溉启动间跳过的无需灌溉日。活动日停灌模式可容 许自行设定非灌水日（如除草日，特别活动等)。
[0042] 11、管理灌溉天数，循环入渗；
[0043] 系统管理站点操作时间或操作之间的天数。就气象站或其它腾发量数据来源提供 的每天变化腾发量（ET)值，自动调节站点操作时间或操作之间的天数。中控系统包括一种 循环入渗功能，在排水不良站点，斜坡，及土壤密度大的地区优化灌水应用。即使在高峰用 水阶段也可自动将水量调整至土壤入渗率水平或以下。
[0044] 12、手动灵活；
[0045] 中央控制器及场地卫星站控制器手动操作的灌溉系统。
[0046] 13、管理水泵；
[0047] 中央计算机系统有能力管理水泵，传感器，或其它配套系统的运作。
[0048] 14、设直最佳管路流量；
[0049] 系统可根据系统内的管道尺寸及流量数据，并为灌溉设置最佳管路流量。
[0050] 15、地图功能；
[0051] 可以将竣工图输入电脑，将站点（电磁阀位置）直接在图上定位，从而实时观察所 处位置阀门开关及运行情况。
[0052] 16、报告日志记录；
[0053] 系统能够自动生成报告和日志，并可打印或输出。包括现场设备报告及每个场地 卫星站的所有活动记录。每天由软件自动上传和下载各卫星站报告一次或多次。警报日志 /报告还能够从现场设备报告中筛选出故障报告。警报日志/报告能统计所有警报事故，包 括传感器的输入，同时也能够分类显示不同的灌溉功能，如灌溉时间，地面卫星，警报类型 等。警报日志/报告包括各站点的灌水记录。
[〇〇54] 中控系统包括总流量和详细的流量报告：流量报告能够按控制器、程序及站点进 行分类获取。流量报告可每日获取，也能够在可选日期范围内显示。流量报告能以图形方 式显示，可打印，并能以Excel格式输出。中控系统包括每日蒸腾值报告或可选日期范围 内蒸腾值（ET)报告。显示方式为图形和EXCEL表格。报告显示数据应包括总参考腾发量 (ET)，雨量，或任何一台太阳能传感器、风力传感器、温度传感器、降雨量传感器的数据。 [0055] 中控系统包括场地卫星站报告显示现有的程序和配置，包括场地卫星硬件设置和 灌溉设置。中控系统包括作分析用途的过去通讯记录报告及任何尝试失败的现场通讯记 录。中控系统能保存所有5年或以上的报告及日志。
【权利要求】
1. 一种农田智能灌溉管理系统，其特征在于，系统由中央控制电脑、自动气象站、卫星 分控站、解码器、电磁阀、灌溉带灌水器、水泵、遥控器、流量传感器及CDMA远程模块组成； 自动气象站和卫星分控制站都与中央控制电脑连接，卫星分控制站还与水泵、遥控器和多 个灌溉器相连，每个灌溉器包括解码器、电磁阀、灌溉带灌水器和流量传感器组成；自动气 象站将采集到的蒸发量ET、降雨量数据自动传输给中央控制电脑，中央控制电脑根据预先 输入的作物需水数值，自动计算形成灌溉计划，然后通过有线/无线方式将指令发送田间 的卫星分控站；卫星分控制站通过解码器指挥电磁阀、水泵开启灌溉作业，完成灌水任务。
2. 根据权利要求1所述的农田智能灌溉管理系统，其特征在于，每个地块的卫星分控 站和自动气象站通过安装CDMA通讯模块，将灌溉形成的水量报告及气象站资料传给园区 的电脑。
3. 根据权利要求1所述的农田智能灌溉管理系统，其特征在于，所述的自动气象站由 风速传感器、降雨量传感器、蒸发量传感器、湿度传感器组成。
【文档编号】A01G25/16GK203872713SQ201420114632
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】张式雷, 王宁生, 高金龙, 毕金磊, 崔宝君, 王中瑞 申请人:青岛恒讯水利科技发展有限公司