自動灌溉系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動灌溉技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種自動灌溉系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水資源的日趨緊張及信息技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)不僅具有廣闊的市場前景，而且具有巨大的社會效益。
[0003]如何設(shè)計一種提高操作準確性、能夠定時、定量、高效地給作物自動補充水分的自動灌溉系統(tǒng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員研宄的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種自動灌溉系統(tǒng)，可以手動設(shè)置對各輪灌區(qū)定時灌溉，也可以通過土壤濕度傳感器與控制器形成全自動閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種自動灌溉系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置；
[0007]數(shù)據(jù)輸入裝置，用于輸入作物初始化數(shù)據(jù)；
[0008]數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的參數(shù)信息；
[0009]主控裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置獲取的參數(shù)信息并結(jié)合初始化數(shù)據(jù)及最佳灌溉值進行比較分析后，發(fā)出控制指令給執(zhí)行裝置；
[0010]執(zhí)行裝置，用于執(zhí)行控制指令所發(fā)出的灌溉操作。
[0011]還包括為系統(tǒng)運行提供電能的電源。
[0012]所述數(shù)據(jù)輸入裝置為鍵盤，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括濕度傳感器和雨量傳感器，所述主控裝置為PLC，所述執(zhí)行裝置包括電磁閥、帶動水泵的電機和報警裝置。
[0013]所述PLC 為 PLC-C40C。
[0014]所述水泵電機采用Y/Λ啟動。
[0015]所述PLC通過RS232接口連接上位管理機。
[0016]所述還包括控制所述主控裝置啟/停的手動按鈕。
[0017]所述報警裝置包括報警指示裝置和發(fā)聲報警器。
[0018]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的自動灌溉系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢:
[0019](I)本發(fā)明所述的自動灌溉系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置，可以手動設(shè)置對各輪灌區(qū)定時灌溉，也可以通過土壤濕度傳感器與控制器形成全自動閉環(huán)控制系統(tǒng)；
[0020](2)本發(fā)明所述的自動灌溉系統(tǒng)可以提高操作準確性、能夠定時、定量、高效地給作物自動補充水分；
[0021](3)本發(fā)明所述的水泵電機采用Y/ Λ啟動，減少水泵電機啟動電流，減輕對電網(wǎng)形成的沖擊，減小能耗。
【附圖說明】
[0022]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0023]圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的PLC各輸入/輸出點分配圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的水泵電機Y/ Λ啟動梯形圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的手動灌溉模式梯形圖；
[0027]圖5為本發(fā)明的自動灌溉模式梯形圖。
【具體實施方式】
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0029]下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0030]如圖1所示，一種自動灌溉系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置；
[0031]數(shù)據(jù)輸入裝置，用于輸入作物初始化數(shù)據(jù)；
[0032]數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的參數(shù)信息；
[0033]主控裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置獲取的參數(shù)信息并結(jié)合初始化數(shù)據(jù)及最佳灌溉值進行比較分析后，發(fā)出控制指令給執(zhí)行裝置；
[0034]執(zhí)行裝置，用于執(zhí)行控制指令所發(fā)出的灌溉操作。
[0035]還包括為系統(tǒng)運行提供電能的電源。
[0036]所述數(shù)據(jù)輸入裝置為鍵盤，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括濕度傳感器和雨量傳感器，所述主控裝置為PLC，所述執(zhí)行裝置包括電磁閥、帶動水泵的電機和報警裝置。
[0037]所述主控裝置PLC為PLC-C40C。當系統(tǒng)處于某個工作狀態(tài)時對應(yīng)的指示燈亮，如果在大規(guī)模的灌區(qū)中，要實現(xiàn)集中化管理，可以通過PLC的RS232 口與管理機通信。
[0038]所述水泵電機采用Y/Λ啟動。
[0039]所述還包括控制所述主控裝置啟/停的手動按鈕。
[0040]所述報警裝置包括報警指示裝置和發(fā)聲報警器。
[0041]如圖2所示，PLC-C40C可編程序控制器輸入24點(Χ0?Χ23)，輸出16點(Υ0?Υ15),帶有RS232 口及日歷/時鐘功能，供電電源為24V直流或100?240V交流，同時可以控制4路A/D、4路D/A。系統(tǒng)可以方便地擴展輸入/輸出口，系統(tǒng)中除濕度傳感器為模擬信號外，其它輸入/輸出信號均為開關(guān)量。
[0042]本自動灌溉系統(tǒng)PLC將數(shù)據(jù)采集模塊檢測到的土壤濕度信息，經(jīng)信息通信模塊與上位PC機中的作物專家?guī)鞌?shù)據(jù)進行比較后，生成灌溉控制信號和報警信號。報警信號輸入到人機交互模塊，由人機交互模塊顯示當前的土壤濕度，并對土壤濕度超標狀態(tài)發(fā)出報警警示。灌溉控制信號輸入到控制驅(qū)動模塊，用以啟動或停止?jié)补嘣O(shè)備的運行，從而實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的智能控制。
[0043]以PLC-C40C可編程序控制器為核心來構(gòu)建節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，系統(tǒng)具有手動設(shè)定功能，能根據(jù)用戶要求設(shè)定對某一灌區(qū)的灌水時間；系統(tǒng)還具有全自動灌溉功能，能根據(jù)土壤濕度傳感器得到的土壤濕度信號與土壤的最佳濕度值對比，自動做出灌溉計劃；系統(tǒng)采用Y/Λ變換啟動水泵電機來減少啟動電流，減輕對電網(wǎng)形成的沖擊，減小能耗。
[0044]如圖3所示，本自動灌溉系統(tǒng)設(shè)計中當按下啟動按鈕時，首先電動機運行，帶動水泵抽水。同時系統(tǒng)中電機采用Y/Λ啟動，啟動時繼電器KMY接通。2s后KMY斷開，繼電器KM Λ接通，即完成Y/Λ啟動。
[0045]如圖4所示，本自動灌溉系統(tǒng)中具有手動設(shè)定各電磁閥的開啟時間和開啟順序的功能，當某個電磁閥閉合時相應(yīng)的指示燈亮。當雨量傳感器有信號，即下雨時，將停止灌溉，同時雨量報警器報警。本灌溉系統(tǒng)要求為一號灌區(qū)灌溉lOmin，打開2號灌區(qū)電磁閥灌水5min,然后打開3號灌區(qū)電磁閥灌水15min,最后停止灌溉。
[0046]如圖5所示，本系統(tǒng)能根據(jù)土壤濕度傳感器得到的土壤濕度信號，與設(shè)定的適于作物生長的土壤濕度進行比較，然后決定是否灌溉，自動進行電機與各電磁閥的啟閉。在本系統(tǒng)中選用2000YZ型土壤負壓傳感器來測量土壤濕度，測量范圍為負壓值O?-85kPa，基本上在植物的需水范圍，一般說來，當土壤吸力大于_70kPa值，土壤就需要灌水，否則會影響植物的生長，該壓阻傳感器輸出為0-50mv;測量深度為200mm?2000mm，地面以下部分根據(jù)需要而定，總精度為2%左右；使用環(huán)境為O?500°C。在小麥拔節(jié)抽穗期土壤最佳含水量用土壤負壓表示為_50kPa?-60kPa,即當土壤負壓小于_60kPa時，打開灌水閥門對作物進行灌溉。在該系統(tǒng)中把濕度傳感器得到的土壤濕度信號放入PLC的數(shù)據(jù)寄存器DTO中，把所設(shè)定的土壤濕度上限值(_50kPa)放入DT4，下限值(_60kPa)放入DT2，同時當土壤缺水或適宜時，相應(yīng)的指示燈亮。
[0047]現(xiàn)代智能型控制器是進行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效手段和工具，它可提高操作準確性，有利于灌溉過程的科學管理，降低對操作者本身素質(zhì)的要求。除了能大大減少勞動量，更重要的是它能準確、定時、定量、高效地給作物自動補充水分，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)水、節(jié)能。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置； 數(shù)據(jù)輸入裝置，用于輸入作物初始化數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的參數(shù)信息； 主控裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置獲取的參數(shù)信息并結(jié)合初始化數(shù)據(jù)及最佳灌溉值進行比較分析后，發(fā)出控制指令給執(zhí)行裝置； 執(zhí)行裝置，用于執(zhí)行控制指令所發(fā)出的灌溉操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于:還包括為系統(tǒng)運行提供電能的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)輸入裝置為鍵盤，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括濕度傳感器和雨量傳感器，所述主控裝置為PLC，所述執(zhí)行裝置包括電磁閥、帶動水泵的電機和報警裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC為PLC-C40C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述水泵電機采用Y/Λ啟動。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC通過RS232接口連接上位管理機。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述還包括控制所述主控裝置啟/停的手動按鈕。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述報警裝置包括報警指示裝置和發(fā)聲報警器。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自動灌溉系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置；數(shù)據(jù)輸入裝置，用于輸入作物初始化數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的參數(shù)信息；主控裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置獲取的參數(shù)信息并結(jié)合初始化數(shù)據(jù)及最佳灌溉值進行比較分析后，發(fā)出控制指令給執(zhí)行裝置；執(zhí)行裝置，用于執(zhí)行控制指令所發(fā)出的灌溉操作。本發(fā)明包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置，可以手動設(shè)置對各輪灌區(qū)定時灌溉,也可以通過土壤濕度傳感器與控制器形成全自動閉環(huán)控制系統(tǒng)；本發(fā)明可以提高操作準確性、能夠定時、定量、高效地給作物自動補充水分。
【IPC分類】A01G25-16
【公開號】CN104855248
【申請?zhí)枴緾N201510236978
【發(fā)明人】牛少卿, 戰(zhàn)國隆
【申請人】大禹節(jié)水（天津）有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月8日