本实用新型涉及一种基于最优设计的设施温室滴灌系统。
背景技术：
设施农业在我国农业产业结构调整和可持续发展战略上具有十分重要的地位，而温室作物生产作为设施农业的重要组成部分，对我国农业生产水平提高具有很重要的作用。农业生产中，为使作物的生产达到最佳状态，必要的滴灌是作物生长过程不可缺少的管理措施。
然而，传统的滴灌模式自动化程度极低，基本上属粗放的人工操作。人们往往是依据经验对作物进行滴灌，例如以温度较高、作物叶片耷拉或土壤干燥作为滴灌的依据。这些经验通常无法用试验数据等描述下来，难以实现精确滴灌,也不利于节约水资源。为了提高滴灌效率，缩短劳动时间和节约水资源，必须发展节水滴灌控制技术。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种基于最优设计的设施温室滴灌系统，既能满足作物正常的生理需要，又防止灌溉水继续向下渗透，避免了过量灌溉造成的水资源浪费，确保实现最优灌溉。
一种基于最优设计的设施温室滴灌系统，其特别之处在于：包括埋设在土壤中的上层土壤水分传感器，在该上层土壤水分传感器下方埋设有下层土壤水分传感器，该上层土壤水分传感器和下层土壤水分传感器各自的输出端分别与微控制器连接，该微控制器与滴灌控制用电动阀门连接，该电动阀门安装在滴灌管道上；其中上层土壤水分传感器埋设在地表下8-10cm处，而下层土壤水分传感器埋设在地表下20-25cm处。
其中上层土壤水分传感器由依次连接的同轴传输线、高频检测电路和环形探针组成，而下层土壤水分传感器也由依次连接的同轴传输线、高频检测电路和环形探针组成。
其中微控制器采用单片机。
本实用新型提供了一种基于最优设计的设施温室滴灌系统，通过对土壤墒情行实时监测，利用最优控制原理，根据设施温室土壤含水率和作物需水规律，实现设施温室适时、适量自动滴灌，从而起到高效滴灌、节水、节能的效果。采用双层土壤水分传感器可以准确的保证灌溉深度，实现最佳灌溉。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种基于最优设计的设施温室滴灌系统，包括双层土壤水分传感器、微控制器、电动球阀、滴灌管道。该系统能够实时监测设施温室土壤含水率，结合作物需水规律，并依据土壤滴灌水分下渗规律和最优控制原理，做出适时滴灌决策。
其中双层土壤水分传感器由两组同轴传输线、高频检测电路及环形探针组成，分层布控在一个测量体内，温室传感器埋设深度根据设施温室种植的作物和土壤类型确定，一般为上层传感器在地表土壤下8-10cm处，下层传感器为在地表土壤下20-25cm处，通过该传感器可实时检测两个层面的土壤含水量。其中微控制器采用51单片机。其中电动球阀采用微型低耗电专用DN25电动球阀。
本实用新型系统是根据作物需水规律和土壤滴灌水分下渗规律，利用最优控制原理，上层传感器测定值作为电动球阀打开的依据，下层传感器测定值作为电动球阀关闭的依据，具体表现为:当上层土壤含水率低于所设阈值时，微控制器控制电动球阀打开，进行滴灌，同时实时监测下层土壤含水率，当其变化超过设定的范围时，电动球阀关闭，结束滴灌。
实施例1：
如图1所示，本实用新型提供了一种基于最优控制的设施温室滴灌系统，系统包括双层土壤水分传感器、微控制器、电动球阀、滴灌管道等。当上层土壤水分传感器检测到土壤含水量低于土壤含水量的设定值时，微控制器控制打开电动球阀阀，开始滴灌，同时，下层土壤水分传感器实时检测土壤含水量信息，当其检测值与下层土壤含水率设定值的偏差超过3％时，微控制器将控制球阀关闭，完成滴灌工作。
本实用新型的主要组成如下：
1、双层复合土壤水分传感器：
一种基于最优设计的设施温室滴灌系统，其特别之处在于：系统包括双层土壤水分传感器、微控制器、电动球阀、滴灌管道。该系统能够实时监测设施温室土壤含水率，结合作物需水规律，并利用土壤滴灌水分下渗规律和最优控制原理，做出适时滴灌决策。双层复合土壤水分传感器由两组同轴传输线、高频检测电路及环形探针组成，分层布控在一个测量体内，温室传感器埋设深度根据设施温室种植的作物确定。
2、微控制器采用51单片机，主要用于阈值设定和输出控制信号控制电动球阀开关。
3、电动球阀采用微型低耗电专用DN25电动球阀，通过打开和关闭控制滴灌开始结束，电动球阀的优势是相比电磁阀节电。
4、滴灌管道，用于将水由水源引到作物根系。
本实用新型根据作物需水规律，利用土壤滴灌水分下渗规律和最优控制原理，上层传感器测定值作为电动球阀打开的依据，下层传感器测定值作为电动球阀关闭的依据，具体表现为:当上层土壤含水率低于所设阈值时，阀门自动打开，进行滴灌，同时实时监测下层土壤含水率，当其变化超过设定的范围时，关闭阀门，结束滴灌。本实用新型中上层土壤水分传感器的阈值设定要求能及时反映作物缺水状况，而下层土壤水分传感器的测定值在滴灌前后基本保持稳定，既能满足作物正常的生理需要，又防止灌溉水继续向下渗透，避免过量灌溉，造成水资源浪费，确保最优灌溉。