一种物联网智能灌溉综合管理系统的制作方法

本实用新型涉及智能终端领域，具体而言涉及一种物联网智能灌溉综合管理系统。

背景技术：

中国作为农业大国，同时也意味着是用水大国，而且中国水资源极为短缺，水资源危机已成为制约经济可持续发展的重要因素。我国农业用水浪费严重，灌溉水利用系数低，因此走科技节水型农业之路来实现水资源的合理利用，不仅可以节约水资源，更重要的是可以提高农业用水效率，改善生态环境，这是实现我国精确农业的关键。此智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生。

所谓智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间，系统可以实现自动开始灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌，太湿时减少喷灌，实现此功能就要充分利用控制器的控制作用，利用传感器采集的模拟信号经A/D模块转换成数字信号。然而现有的灌溉水利用系统的效率较低。

技术实现要素：

本实用新型针对灌溉水利用系统效率较低的问题，提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统，依托传感器网络采集灌溉区作物需水信息，汇集到网关节点发送给主控中心，中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌溉水量，控制灌溉设备工作实现智能灌溉。

本实用新型采用如下技术方案，提供了一种物联网智能灌溉综合管理系统，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括电连接在主控系统工况模块上的可编程控制器、传感器模块、无线数传模块、以太网模块、多路继电器输出控制模块、水肥一体控制系统，所述可编程控制器用于根据所述主控系统工况模块的控制指令控制所述多路继电器输出控制模块、水肥一体控制系统的动作，所述传感器模块用于向所述主控系统工况模块提供土壤里的温度湿度和灌网上的压力数据，所述无线数传模块用于将所述传感器模块的数据传至所述主控系统工况模块，所述以太网模块用于将所述主控系统工况模块电连接至物联网云平台，所述多路继电器输出控制模块用于控制多个支路的电动机、水泵，所述水肥一体控制系统用于控制继电器和高压泵，所述高压泵连接有肥料提供装置，所述主控系统工况模块用于将所述传感器模块的数据与预设的标准值相比较，然后根据实际情况，自动调节电动机转速，进行灌溉；所述软件部分用于全方位检测管理现场设备，实现远程检测控制。

所述电动机通过变频器来自动调节电动机转速，所述变频器根据实际的信号状态自动调节电动机的转速，所述电动机设定有高速、中速、低速3种旋转速度状态。

所述系统上传数据与下传数据采用物联网传输，所述上传数据包括：空气温度、湿度，土壤温度、湿度，各控制单元的工作状态；所述下传数据包括：主控系统工况模块向各控制单元发出各种控制指令。

所述系统还包括电子流量计，所述流量计用于实时检测灌溉用水量信息。

所述多个支路末端连接有滴灌带或喷头。

所述水肥一体控制系统是所述系统中的独立可联动设备，将控制仪、时控开关、交流接触器以及配电设备安装在一个机箱内，通过管道安装的高压泵，将所述肥料提供装置中的液肥加注主供水管道中。

所述以太网模块包括互联网、GPRS、3G或4G接入系统，用于实现物联网云平台与监控中心、手机、PAD之间互联互通。

所述系统还包括太阳能供电系统。

所述系统还包括LCD显示屏，用于显示各个数据。

所述系统还包括定时控制模块，所述定时控制模块对电动阀设定开、关时间，当灌溉的信号值达到设定的湿度值时，电动水泵自动停止灌溉。

本实用新型通过物联网智能灌溉综合管理系统，具有如下优点：1、将充分发挥现有的节水设备作用，优化调度，提高效益。2、通过自动控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉的成本。3、整体系统采用以太网进行数据通信，稳定性和实时性强。4、数据处理能力强，响应速度快。5、系统维护能力强，减轻用户负担。6、开方式系统设计，软硬件均可升级。7、实时显示灌溉水情、闸位、水位信息。8、实现遥测系统设备监控管理功能。9、通过现代通讯手段向相关单位发送灌溉数据信息。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型物联网智能灌溉综合管理系统的示意图；

图2是本实用新型的系统与物联网连接的示意图；

图3是本实用新型的电路原理图；

图4是本实用新型所用传感器示意图；

图5是本实用新型简化原理图；

图6本实用新型的软件示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型实施例的物联网智能灌溉综合管理系统，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括电连接在主控系统工况模块上的可编程控制器、主控系统工况模块、传感器、A/D模块、变频器、无线通信模块、以太网模块、电动机、继电器、水泵、电动阀门、多路继电器输出控制模块、水肥一体化设备、主管道、支管道、滴灌带、喷头等等，所述可编程控制器用于根据所述主控系统工况模块的控制指令控制所述多路继电器输出控制模块、水肥一体控制系统的动作，所述传感器模块用于向所述主控系统工况模块提供土壤里的温度湿度和灌网上的压力数据，所述无线数传模块用于将所述传感器模块的数据传至所述主控系统工况模块，所述以太网模块用于将所述主控系统工况模块电连接至物联网云平台，所述多路继电器输出控制模块用于控制多个支路的电动机、水泵，所述水肥一体控制系统用于控制继电器和高压泵，所述高压泵连接有肥料提供装置，所述主控系统工况模块用于将所述传感器模块的数据与预设的标准值相比较，然后根据实际情况，自动调节电动机转速，进行灌溉；所述软件部分用于全方位检测管理现场设备，实现远程检测控制。

所述电动机通过变频器来自动调节电动机转速，所述变频器根据实际的信号状态自动调节电动机的转速，所述电动机设定有高速、中速、低速3种旋转速度状态。

本实用新型实施例的工作原理是，自动化节水灌溉系统工作时，传感器采集到的信号，通过A/D转换，将标准的电压模拟信号转化为数字信号，输入到主控系统工况模块，经过数据处理后，通过通信模块上传至上位机或控制中心进行显示、处理及存储，系统根据实时采集并接受的数据与系统的设定值进行比较判断，将信号传给变频器，变频器根据具体的信号值，相应的调节电动机的转速，电动机带动水泵从水源抽水，需要灌溉时，电磁阀就会根据控制中心下达的指令开启，灌溉结束时，电磁阀就根据控制中心下达的指令关闭。(也可以在泵房控制中心，手动在控制柜上开启某一个点的电动阀门或者多点电动阀门/同时启动电机水泵)。

为了避免离水源远的地方供水不能被供给足够的压力，在主供水管道或者支管道安装压力传感器，保证管道的水压满足设定的喷灌射程，避免发生因水压不足、喷头射程减小的现象，反之水量过大，浪费电量、管道爆管。

水肥控制一体机是智能浇灌控制系统中的独立可联动设备，可将控制仪、时控开关、交流接触器以及配电设备安装在一个机箱内，通过管道安装的高压泵，将液肥加注主供水管道中。

可编程控制器:负责发出和接受各种运行程序指令，是整个控制系统的中枢部分。

传感器：通过传感器采集土壤里的湿度信号和温度信号，判断是否需要灌溉、土壤养分是否开启施肥设备。

变频器：通过改变电动机的转速调节灌溉流量，达到节水的目的。

通信模块：将传感器接受到的信息通过通讯系统传至主控系统从而进行控制处理。

主控系统工况模块：对无线/有线的数据信息进行分析，从而控制电动阀门和电机水泵。

电动机、水泵：由电动机带动水泵，从水源处抽水，为灌溉系统提供一定的压力。

压力传感器：实时检测灌网压力，反馈给处理器处理，保持供水管网恒压。

电子流量计：实时检测灌溉用水量信息。

电动阀门：控制是否进行开启/关闭灌溉需求。

软件部分--软件作为与硬件重要的结合部分，其重要性不言而喻，软件可以实现对应要求所需的功能。传感器将采集的信号送入到可编程控制器，经过数据处理后，通过通讯系统上传至主控制系统中心进行显示、处理及存储(可采集到的数据有环境温度、环境湿度、土壤含水量、管网压力、总的用水量等等)。系统根据实时采集并接受的数据与系统的设定值进行比较判断，来控制电磁阀的开启和延续时间的长短、实时智能控制。

为实现灌溉系统的智能控制系统，灌溉系统必须具备一下主要功能：

数据采集功能：可接受传感器采集的模拟量，通过A/D转换为数字信号。

通信功能：系统上传数据与下传数据采用物联网传输。上传数据包括：空气温度、湿度；土壤温度、湿度；电磁阀及各种控制器的工作状态等信息；下传数据包括：中央计算机向各控制单元发出各种控制指令，包括电磁阀的开关指令。

控制功能：自动控制功能--主控制系统将通过程序将传感器检测的信号与预设定的标准信号范围值相比较，然后根据实际情况，自动调节电动机转速，进行灌溉。

定时控制功能：系统客队电动阀设定开、关时间，当灌溉的信号值达到设定的湿度值时，电动水泵自动停止灌溉。

变速功能：变速功能主要通过变频器来调速，变频器根据实际的信号状态自动调节电动机的转速，电动机设定有高速、中速、低速3种旋转速度状态。

平台控制软件为软件平台管理控制软件，可以全方位的检测管理现场设备，实现远程检测控制。

本实用新型通过物联网智能灌溉综合管理系统，具有如下优点：1、将充分发挥现有的节水设备作用，优化调度，提高效益。2、通过自动控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉的成本。3、整体系统采用以太网进行数据通信，稳定性和实时性强。4、数据处理能力强，响应速度快。5、系统维护能力强，减轻用户负担。6、开方式系统设计，软硬件均可升级。7、实时显示灌溉水情、闸位、水位信息。8、实现遥测系统设备监控管理功能。9、通过现代通讯手段向相关单位发送灌溉数据信息。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。