基于PLC的太阳能自动灌溉系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于PLC的太阳能自动灌溉系统，包括光伏供电模块、检测模块、PLC控制模块以及灌溉模块，利用PLC控制模块来控制灌溉系统，且采用模糊PID控制器控制电磁阀的开度，能更精准地控制灌溉量，大大提高了灌溉系统的智能化，实现了智能节水灌溉。在出水阀的末端连接绞盘式喷灌机，能够在喷灌过程中自走、自停、自我调节喷灌高度，不受地理环境限制，适应性强，可以完成不同环境的喷灌任务。利用光伏供电模块为灌溉系统提供电能，既解决了在灌溉地区进行灌溉所需的能源问题，又具有很好的节能减排效应，且保护了生态环境。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及灌溉
，具体涉及一种基于PLC的太阳能自动灌溉系统。
技术介绍
目前，我国农田灌溉大多使用水泵等设备进行排灌或者喷灌。在作物的温室栽培中，采用无控制的滴灌。在上述灌溉方法中，大都需要人工操作，或者通过定时的方法来控制开关水阀，可能会造成浇水不及时而导致作物干旱，又或者是浇水过多造成水资源的大量浪费。并且农业灌溉的水泵功率较大，需要提供电力能源，通常情况下，我国广大农村需要灌溉的地域距离农电网较远，需要搭建专线，或者采用柴油发电等方式，不仅麻烦且消耗大量的电力资源，又或者使用蓄电池进行动力传输，而蓄电池蓄电成本较高，且几年就需要更换一次。我国有着丰富的太阳能资源，利用这些丰富的太阳能资源与有限的水资源相结合，开展节水灌溉，是我国经济、社会、生态可持续发展的一条有效途径。国内将光伏供电技术与节水灌溉技术相结合知识领域相对比较薄弱，我国的研究领域仍然停留在小范围、小规模的温室。与节水发达国家相比，缺乏配套的硬件设备以及先进的管理控制技术，灌溉技术也存在着多方面的问题。因此，要想促进我国农业发展，提高水资源的高利用率，实现农业自动化，就必须更进一步的研制出适合我国国情的智能化灌溉控制系统，以及合理的灌溉控制方法，以解决水资源及其能源问题。
技术实现思路
本申请通过提供一种基于PLC的太阳能自动灌溉系统，以解决现有技术中灌溉系统智能化不高以及偏远地区灌溉所需供电的技术问题。为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：一种基于PLC的太阳能自动灌溉系统，包括光伏供电模块、检测模块、PLC控制模块以及灌溉模块，其中，所述光伏供电模块包括太阳能电池板以及与所述太阳能电池板连接的蓄电池，所述光伏供电模块为所述PLC控制模块以及所述灌溉模块供电，所述检测模块包括土壤湿度传感器、水位传感器以及阀门开度传感器，所述检测模块与所述PLC控制模块连接，所述检测模块将所述土壤湿度传感器检测的土壤湿度信息、水位传感器检测的蓄水池的水位信息以及阀门开度传感器检测的电磁阀开度信息传输给所述PLC控制模块，所述灌溉模块包括依次连接的抽水泵、蓄水池以及绞盘式喷灌机，所述抽水泵与所述蓄水池之间设置有进水阀，所述蓄水池与所述绞盘式喷灌机之间设置有出水阀，所述水位传感器设置于所述蓄水池中，所述PLC控制模块的输出端连接所述灌溉模块，用以控制所述进水阀和/或所述出水阀的电磁阀开度，控制所述绞盘式喷灌机的移动和/或灌溉。所述光伏供电模块在其闭路系统内部形成电路，通过太阳能电池板将接收到的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器转换后以化学能的形式储存在蓄电池中。进一步地，所述绞盘式喷灌机包括进水管、至少一个喷头、升降机构以及移动机构，所述进水管一端连接在所述出水阀上，另一端连接所述喷头，所述升降机构包括升降支架、升降电机以及安装喷头的放置台，通过所述升降电机的正反转控制所述升降支架的上升或者下降，从而调节喷灌的高度。作为一种优选的技术方案，在升降机构的放置台中间两边各安装一个喷头，在喷头下方安装一个底盘用于固定喷头，喷头可以360度旋转，达到无死角喷灌。进一步地，所述进水管为软管，所述绞盘式喷灌机还包括进水管自动回收装置，该自动回收装置包括卷盘、水涡轮、齿轮以及链条，所述进水管缠绕在所述卷盘上，在所述卷盘的助流位置装配有水涡轮，所述链条圈套在所述水涡轮与所述齿轮的外围，由电机控制所述齿轮转动，通过所述链条的传动，带动所述水涡轮实现所述进水管的收放，所述移动机构为四轮驱动小车。四轮驱动小车的前面两个轮子负责转向，后面两个轮子负责驱动，四轮驱动小车的电源可以直接由光伏供电模块1中的蓄电池提供。作为一种优选的技术方案，所述PLC控制模块还可连接上位机组态王，实现远程控制。作为一种优选的技术方案，所述PLC控制模块采用西门子S7-200系列，所述太阳能电池板采用SHP200W-1P电池板组件，采用雨鸟PGA系列的电磁阀，所述抽水泵采用SHP0.7/30-24型号的光伏水泵。一种基于PLC的太阳能自动灌溉系统的灌溉方法，包括如下步骤：S1：判断所述光伏供电模块是否在白天模式，如果是，则进入步骤S2,否则跳转至步骤S8；S2：根据水位传感器检测的蓄水池的水位信息，判断蓄水池的水位是否低于最低水位，如果是，则进入步骤S3，否则，进入步骤S4；S3：报警提示，并打开所述进水阀，由所述抽水泵抽取地下水送入所述蓄水池中，解除报警，随后跳转至步骤S2；S4：根据所述水位传感器检测的所述蓄水池的水位信息，判断所述蓄水池的水位是否高于最高水位，如果是，则进入步骤S4，否则，进入步骤S5；S5：报警，并使所述抽水泵停止抽水；S6：根据所述土壤湿度传感器检测的土壤湿度信息，判断是否需要浇水，如果是，则进入步骤S7，否则，进入步骤S8；S7：根据灌溉需求，利用模糊PID控制器来控制所述出水阀的电磁阀开度，由所述绞盘式喷灌机进行灌溉，进入步骤S6；S8：关闭所述出水阀，收回所述进水管，停止灌溉。进一步地，步骤S7中利用模糊PID控制器来控制所述出水阀的电磁阀开度具体操作为：将阀门开度传感器检测到的信号输入到模糊PID控制器中，首先经模糊PID器处理得到一个特定的模糊规则，将给定的灌溉量K与输出灌溉量L的系统误差e及误差变化率ec作为输入，将系统误差e模糊化得到语言变量E，将误差变化率ec模糊化得到语言变量EC，进行模糊推理形成模糊集合，语言变量E与EC的模糊集均为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PLC的太阳能自动灌溉系统，其特征在于，包括光伏供电模块(1)、检测模块(2)、PLC控制模块(3)以及灌溉模块(4)，其中，所述光伏供电模块(1)包括太阳能电池板以及与所述太阳能电池板连接的蓄电池，所述光伏供电模块(1)为所述PLC控制模块(3)以及所述灌溉模块(4)供电，所述检测模块(2)包括土壤湿度传感器、水位传感器以及阀门开度传感器，所述检测模块(2)与所述PLC控制模块(3)连接，所述检测模块(2)将所述土壤湿度传感器检测的土壤湿度信息、水位传感器检测的蓄水池的水位信息以及阀门开度传感器检测的电磁阀开度信息传输给所述PLC控制模块(3)，所述灌溉模块(4)包括依次连接的抽水泵(4a)、蓄水池(4b)以及绞盘式喷灌机(4c)，所述抽水泵(4a)与所述蓄水池(4b)之间设置有进水阀，所述蓄水池(4b)与所述绞盘式喷灌机(4c)之间设置有出水阀，所述水位传感器设置于所述蓄水池(4b)中，所述PLC控制模块(3)的输出端连接所述灌溉模块(4)，用以控制所述进水阀和/或所述出水阀的电磁阀开度，控制所述绞盘式喷灌机(4c)的移动和/或灌溉。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC的太阳能自动灌溉系统，其特征在于，包括光伏供电模块(1)、检测模块(2)、PLC控制模块(3)以及灌溉模块(4)，其中，所述光伏供电模块(1)包括太阳能电池板以及与所述太阳能电池板连接的蓄电池，所述光伏供电模块(1)为所述PLC控制模块(3)以及所述灌溉模块(4)供电，所述检测模块(2)包括土壤湿度传感器、水位传感器以及阀门开度传感器，所述检测模块(2)与所述PLC控制模块(3)连接，所述检测模块(2)将所述土壤湿度传感器检测的土壤湿度信息、水位传感器检测的蓄水池的水位信息以及阀门开度传感器检测的电磁阀开度信息传输给所述PLC控制模块(3)，所述灌溉模块(4)包括依次连接的抽水泵(4a)、蓄水池(4b)以及绞盘式喷灌机(4c)，所述抽水泵(4a)与所述蓄水池(4b)之间设置有进水阀，所述蓄水池(4b)与所述绞盘式喷灌机(4c)之间设置有出水阀，所述水位传感器设置于所述蓄水池(4b)中，所述PLC控制模块(3)的输出端连接所述灌溉模块(4)，用以控制所述进水阀和/或所述出水阀的电磁阀开度，控制所述绞盘式喷灌机(4c)的移动和/或灌溉。2.根据权利要求1所述的基于PLC的太阳能自动灌溉系统，其特征在于，所述绞盘式喷灌机(4c)包括进水管(401)、至少一个喷头(402)、升降机构(403)以及移动机构(404)，所述进水管(401)一端连接在所述出水阀上，另一端连接所述喷头(...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋乐鹏，张海燕，胡皓，伍缨佳，张跃辉，黄超，
申请(专利权)人：重庆科技学院，宋乐鹏，
类型：新型
国别省市：重庆;50