本發(fā)明涉及一種智能灌溉控制技術(shù)，尤其涉及一種智能灌溉控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和園林綠化的普及，智能灌溉及其設(shè)備的研究開發(fā)逐漸被人們重視起來。噴灌、微灌等一些新型節(jié)能環(huán)保灌溉技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，目前我國園林自動化灌溉基本上是采用時序控制的開環(huán)控制系統(tǒng)，其根本原因是國內(nèi)外閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制器設(shè)計成本和傳感器價格過高。對于不同區(qū)域不同植被需要的灌溉方案不同，同時不同的地理環(huán)境植被需要的灌溉量也不同，現(xiàn)有的灌溉技術(shù)設(shè)備還未實現(xiàn)對多種情況下的進(jìn)行灌溉，只是對小區(qū)域性、單一性的環(huán)境下進(jìn)行灌溉，而對與多種地理區(qū)域、復(fù)雜環(huán)境不能實現(xiàn)統(tǒng)一灌溉，為此，對于多區(qū)域、多地理環(huán)境、不同植被的灌溉技術(shù)是亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種智能灌溉控制方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種智能灌溉控制方法，包括如下步驟：

步驟1)以50～200/m²的密度設(shè)置一濕度傳感器；

步驟2)設(shè)定土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)的閾值，并將該閾值輸入至單片機(jī)內(nèi)的比較單元內(nèi)，并設(shè)定單片機(jī)為待機(jī)狀態(tài)；

步驟3)利用單片機(jī)時鐘單元內(nèi)的定時器和計數(shù)器，每隔10～30min定時向單片機(jī)發(fā)出中斷信號；

步驟4)單片機(jī)相應(yīng)中斷，驅(qū)動濕度傳感器電路，使?jié)穸葌鞲衅鞴ぷ?，濕度傳感器采集土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)，并將采集到的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)傳遞給采集裝置，所述采集裝置與存儲單元通信，將采集到的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)數(shù)據(jù)信息傳遞給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器分析、計算土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)并與比較單元內(nèi)設(shè)定的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)的閾值進(jìn)行比較；

步驟5)步驟4)后調(diào)用土壤濕度分析單元，計算出土壤需要澆灌的部分，并計算出干濕度以決定澆灌用水量；

步驟6)根據(jù)步驟5)分析結(jié)果，電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元工作，同時控制電機(jī)與舵機(jī)分別旋轉(zhuǎn)、擺動，并打開節(jié)流閥，驅(qū)動水泵實現(xiàn)精確定位，完成澆灌；

步驟7)單片機(jī)重置定時器計數(shù)后待機(jī)，使定時器30s后發(fā)出中斷信號，30s后響應(yīng)中斷驅(qū)動濕度傳感器電路，采集數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟4)看是否符合濕度要求，并輸出此時濕度。

進(jìn)一步地，步驟5)中澆灌用水量由澆灌時間確定。

進(jìn)一步地，步驟6)中，所述電機(jī)采用50齒扭矩電機(jī)，電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元控制電機(jī)轉(zhuǎn)動一個齒距角，轉(zhuǎn)動角度與i的取值關(guān)系為：可以將i設(shè)置成函數(shù)間接口的變量，通過對其賦值實現(xiàn)精確定位。

本發(fā)明還提供了一種智能灌溉控制系統(tǒng)，包括至少一個濕度傳感器，與該濕度傳感器連接的采集裝置以及傳感器驅(qū)動電路，所述傳感器驅(qū)動電路與控制器連接，所述控制器分別與數(shù)據(jù)處理器、比較單元、土壤濕度分析單元、電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元、控制輸出單元以及時鐘單元連接，所述采集裝置與存儲單元通信，所述存儲單元連接數(shù)據(jù)處理器，該數(shù)據(jù)處理器分別連接土壤濕度分析單元及電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元，所述電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元與控制輸出單元連接，所述控制輸出單元連接電機(jī)和顯示單元、電機(jī)連接舵機(jī)，舵機(jī)連接節(jié)流閥；所述濕度傳感器用于采集土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給采集裝置，該采集裝置與存儲單元通信，將采集到的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)傳遞給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器分析、計算土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)并與比較單元內(nèi)設(shè)定的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)的閾值進(jìn)行比較，調(diào)用土壤濕度分析單元，計算出土壤需要澆灌的部分，并計算出干濕度以決定澆灌用水量，驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元，控制電機(jī)與舵機(jī)分別旋轉(zhuǎn)、擺動，并打開節(jié)流閥完成澆灌。

進(jìn)一步地，所述時鐘單元內(nèi)設(shè)置有定時器和計數(shù)器，該定時器和計數(shù)器分別與控制器以及輸出控制單元連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1)本發(fā)明可以實現(xiàn)精確的澆灌以及可以根據(jù)不同的作物情況以及地理環(huán)境情況實現(xiàn)智能澆灌；

2)可以達(dá)到節(jié)約水源的目的，同時達(dá)到對作物的精確澆灌；

3)本發(fā)明自動控制和顯示，節(jié)省人工；

4)適合各種地理環(huán)境，完全解決多區(qū)域、多地理環(huán)境、不同植被的灌溉。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的控制流程圖；

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)框架原理圖；

其中，各個部件的名稱及標(biāo)注如下：

濕度傳感器1，采集裝置2，傳感器驅(qū)動電路3，數(shù)據(jù)處理器4，存儲單元5，比較單元6，單片機(jī)7，控制器8，顯示單元9，時鐘單元10，土壤濕度分析單元11，電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元12，控制輸出單元13，電機(jī)14，舵機(jī)15，節(jié)流閥16。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。

參照圖1至圖2，本發(fā)明公開了一種智能灌溉控制系統(tǒng)，包括至少一個濕度傳感器1，與該濕度傳感器1連接的采集裝置2以及傳感器驅(qū)動電路3，所述傳感器驅(qū)動電路3與控制器8連接，所述控制器8分別與數(shù)據(jù)處理器4、比較單元6、土壤濕度分析單元11、電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元12、控制輸出單元13以及時鐘單元10連接，所述采集裝置2與存儲單元5通信，所述存儲單元5連接數(shù)據(jù)處理器4，該數(shù)據(jù)處理器4分別連接土壤濕度分析單元11及電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元12，所述電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元12與控制輸出單元8連接，所述控制輸出8單元連接電機(jī)14和顯示單元9、電機(jī)14連接舵機(jī)15，舵機(jī)15連接節(jié)流閥16；所述濕度傳感器1用于采集土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給采集裝置2，該采集裝置2與存儲單元5通信，將采集到的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)傳遞給數(shù)據(jù)處理器4，數(shù)據(jù)處理器4分析、計算土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)并與比較單元6內(nèi)設(shè)定的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)的閾值進(jìn)行比較，調(diào)用土壤濕度分析單元11，計算出土壤需要澆灌的部分，并計算出干濕度以決定澆灌用水量，驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元12，控制電機(jī)14與舵機(jī)15分別旋轉(zhuǎn)、擺動，并打開節(jié)流閥16完成澆灌。所述時鐘單元10內(nèi)設(shè)置有定時器和計數(shù)器，該定時器和計數(shù)器分別與控制器8以及輸出控制單元13連接。

對澆灌機(jī)械臂的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)精確定位，而且步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)14加一個脈沖信號，電機(jī)14則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)14只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。

所述顯示單元10采用FYD12864-0402B型的液晶顯示模塊，此模塊提供硬體光標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計數(shù)器的值來指定DDRAM中的光標(biāo)或閃爍位置。該模塊具有2.7～5.5V的寬工作電壓范圍，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可滿足系統(tǒng)各種工作電壓及便攜式儀器低功耗的要求。液晶模塊顯示負(fù)電壓，也由模塊提供，從而簡化了系統(tǒng)電源設(shè)計。模塊同時還提供LED背光顯示功能。除此之外，模塊還提供了畫面清除、游標(biāo)顯示/隱藏、游標(biāo)歸位、顯示打開/關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、液晶睡眠/喚醒、關(guān)閉顯示等操作指令。

其中濕度傳感器1各項參數(shù)如下：

測量參數(shù)土壤容積/重量含水率θ；

量程4～50％(絕對重量含水率)；

精度誤差不超過2％；

響應(yīng)時間響應(yīng)在1秒內(nèi)進(jìn)入穩(wěn)定；

工作環(huán)境-30℃～+55℃；

工作電壓4.5～5.5VDC，典型值5.0VDC；

工作電流50mA；

輸出信號0～2.5V。

本發(fā)明還提供了一種智能灌溉控制方法，包括如下步驟：

步驟1)以50～200/m²的密度設(shè)置一濕度傳感器1；

步驟2)設(shè)定土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)的閾值，并將該閾值輸入至單片機(jī)7內(nèi)的比較單元6內(nèi)，并設(shè)定單片機(jī)7為待機(jī)狀態(tài)；

步驟3)利用單片機(jī)7時鐘單元10內(nèi)的定時器和計數(shù)器，每隔10～30min定時向單片機(jī)7發(fā)出中斷信號；

步驟4)單片機(jī)7相應(yīng)中斷，驅(qū)動濕度傳感器電路3，使?jié)穸葌鞲衅?工作，濕度傳感器1采集土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)，并將采集到的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)傳遞給采集裝置2，所述采集裝置2與存儲單元5通信，將采集到的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)數(shù)據(jù)信息傳遞給數(shù)據(jù)處理器4，數(shù)據(jù)處理器4分析、計算土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)并與比較單元6內(nèi)設(shè)定的土壤容積含水率與土壤介電常數(shù)的閾值進(jìn)行比較；

步驟5)步驟4)后調(diào)用土壤濕度分析單元11，計算出土壤需要澆灌的部分，并計算出干濕度以決定澆灌用水量；其澆灌用水量由澆灌時間確定；

步驟6)根據(jù)步驟5)分析結(jié)果，電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元12工作，同時控制電機(jī)14與舵機(jī)15分別旋轉(zhuǎn)、擺動，并打開節(jié)流閥16，驅(qū)動水泵實現(xiàn)精確定位，完成澆灌；在此步驟中，所述電機(jī)采用50齒扭矩電機(jī)，電機(jī)運轉(zhuǎn)調(diào)用單元12控制電機(jī)轉(zhuǎn)動一個齒距角，轉(zhuǎn)動角度與i的取值關(guān)系為：可以將i設(shè)置成函數(shù)間接口的變量，通過對其賦值實現(xiàn)精確定位。

步驟7)單片機(jī)7重置定時器計數(shù)后待機(jī)，使定時器30s后發(fā)出中斷信號，30s后響應(yīng)中斷驅(qū)動濕度傳感器電路3，采集數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟4)看是否符合濕度要求，并輸出此時濕度。

以上對本發(fā)明實施例所公開的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在具體實施方式以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。