一种节水灌溉控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种节水灌溉控制系统，包括PLC控制器、光伏供电模块、采样模块、土壤监测模块和光伏水泵，光伏供电模块包括太阳能板，太阳能板通过太阳能转换控制模块和蓄电池连接，为PLC控制器以及所述光伏水泵供电，采样模块和土壤监测模块与PLC控制器连接，用于将各块试验田的水温、液位、土壤饱和水量以及土壤养分含量等信息传输给PLC控制器，PLC控制器的输出端通过变频器连接所述光伏水泵，用以控制光伏水泵进行恒压灌溉。本系统利用PLC控制器通过控制灌溉变频器，并采用低压管道输水灌溉技术，灌水时仅需较低的压力，通过管道系统，将水直接输送田间沟畦灌溉农田，省水、省人工时、省地，通过管道输送水，避免渗透地下，自然蒸发等损耗。

Water saving irrigation control system

The utility model discloses a water-saving irrigation control system, including PLC controller, power supply module, sampling module, soil monitoring module and power supply module of photovoltaic pump, photovoltaic solar panels, solar panels by solar energy conversion control module and a battery connected to the PLC controller and the photovoltaic pump power supply, soil sampling module and monitoring module connected with the PLC controller for the water temperature, the experimental plots, soil saturated water level and soil nutrient content of information transmission to the PLC controller, the output end of the PLC controller is connected with the water pump through the photovoltaic inverter, to control the PV pump constant pressure irrigation. This system uses the PLC controller through the converter and the control of irrigation, irrigation technology, only low pressure irrigation, through the pipeline system, direct water conveying field furrow irrigation, water saving, labor, and land saving, water transport through the pipeline, to avoid penetration of underground natural evaporation loss.

【技术实现步骤摘要】
一种节水灌溉控制系统
本技术属于自动灌溉
，具体涉及一种节水灌溉控制系统。
技术介绍
我国水资源短缺，利用率低，水浪费严重，供需矛盾突出，严重制约我国社会经济的发展。解决水资源短缺问题最根本的出路在节水，建设节水型社会是新农村建设发展节水的根本途径。我国水资源总量并不算少，但是人均水资源量仅是世界平均数的26％，而灌溉用水量偏多是多年存在的一个突出问题。因此要节约用水，合理灌溉，发展节水农业。要做到这些，深入了解作物蓄水规律，掌握合理灌溉的时期、指标和方法，实行科学供水是非常重要的。节水灌溉的基本原则就是用少量的水取得最大的效果，而合理的灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证，可取得良好的生理效应和生态效应，增产效果显著。国外一些喷灌系统设备结构复杂、成本较高，其安装和维护过程都很复杂，不适合在我国使用。随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展，开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景，而且具有巨大的社会效益。如何设计一种提高操作准确性、能够定时、定量、高效地给作物自动补充水分的自动灌溉系统成为本领域技术人员研究的课题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种节水灌溉控制系统，定时、定量、高效地给作物自动补充水分。本技术采用以下技术方案：一种节水灌溉控制系统，包括PLC控制器、光伏供电模块、采样模块、土壤监测模块和光伏水泵，其中，所述光伏供电模块包括太阳能板，所述太阳能板通过太阳能转换控制模块和蓄电池连接，为所述PLC控制器以及所述光伏水泵供电，所述采样模块和土壤监测模块与所述PLC控制器连接，用于将各块试验田的水温、液位、土壤饱和水量以及土壤养分含量等信息传输给所述PLC控制器，所述PLC控制器的输出端通过变频器连接所述光伏水泵，用以控制所述光伏水泵进行恒压灌溉。进一步的，所述采样模块包括温度传感器、流量计和液位计，所述温度传感器、流量计和液位计分别通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接。进一步的，所述采样模块还包括设置在灌溉管道上的压力传感器，所述压力传感器通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接，用于将实际的水压值传输给所述PLC控制器并通过变频器调节所述光伏水泵的速度。进一步的，所述土壤监测模块为土壤饱和含水监测器，土壤饱和含水监测器通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接，用于测出土壤养分含量并将数据上传给PLC控制器。进一步的，所述变频器还连接有自动施肥模块，用于按照设定的营养液浓度EC值和pH值来进行恒量定比滴灌施肥。进一步的，所述自动施肥模块包括注肥泵和注酸泵，所述电磁阀与所述注肥泵和注酸泵连接，所述注肥泵和注酸泵经过过滤器与所述光伏水泵连接，用于自动灌溉施肥。进一步的，所述过滤器上设置有EC/pH测量仪用于测量肥料的EC值和pH值，所述EC/pH测量仪通过A/D模块与所述PLC控制器连接，用于控制肥液和酸液的输入。进一步的，所述PLC控制器通过无线数传模块连接上位机用于远程监控。进一步的，所述PLC控制器上还设置有人机界面，用于现场操控。进一步的，所述PLC控制器采用西门子S7-200系列，所述太阳能电池板采用SHP200W-1P电池板组件，所述光伏水泵为SHP0.7/30-24型，所述变频器采用西门子MM3117。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本技术利用PLC控制器来控制灌溉系统，通过采样模块和土壤监测模块将各块试验田的水温、液位、土壤饱和水量以及土壤养分含量等信息传输给所述PLC控制器，通过变频器连接所述光伏水泵，用以控制所述光伏水泵进行恒压灌溉，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，提高系统响应速度，减少反应时间，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。进一步的，本系统还连接自动化施肥控制系统，以滴灌形式来进行全自动恒量滴灌施肥，要求根据用户设定的营养液浓度EC值和pH值，满足农作物不同生长阶段所需的水及肥，适时调整水肥比例、供给量及供给时间，以达到优质高产的目的。进一步的，可分为远程模式与现场模式，既可以通过上位机对太阳能自动灌溉系统进行操作控制，又可以切换至现场模式，在现场直接控制所有的阀门和电机，以便于系统的调试、检修与维护。综上所述，本技术利用PLC控制器通过控制灌溉变频器，并采用低压管道输水灌溉技术，灌水时仅需较低的压力，通过管道系统，将水直接输送田间沟畦灌溉农田，省水、省人工时、省地，通过管道输送水，避免渗透地下，自然蒸发等损耗。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1为本技术系统示意图；图2为本技术灌溉系统控制原理图。【具体实施方式】本技术中PLC作为整个控制系统的底层单元，对整个控制系统的数据采集和处理具有重要作用，它完成水温、液位、土壤饱和水量以及土壤养分含量等信息的采集，将所采集到的数据经过A/D转换模块进行转换，将所转换的数据利用PLC控制器的模糊控制技术进行处理，将输出信号给变频器，以实现自动恒压灌溉的目的。同时上位机模块实时监控PLC控制器的内部数据。请参阅图1所示，本技术公开了一种节水灌溉控制系统，包括PLC控制器、光伏供电模块、采样模块、土壤监测模块和光伏水泵，其中，所述光伏供电模块包括太阳能板，所述太阳能板通过太阳能转换控制模块和蓄电池连接，为所述PLC控制器以及所述光伏水泵供电，所述采样模块和土壤监测模块与所述PLC控制器连接，用于将各块试验田的水温、液位、土壤饱和水量以及土壤养分含量等信息传输给所述PLC控制器，所述PLC控制器的输出端通过变频器连接所述光伏水泵，用以控制所述光伏水泵进行灌溉。其中，所述采样模块包括温度传感器、流量计和液位计，所述温度传感器、流量计和液位计分别通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接。所述采样模块还包括设置在灌溉管道上的压力传感器，所述压力传感器通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接，用于将实际的水压值传输给所述PLC控制器并通过变频器调节所述光伏水泵的速度。所述土壤监测模块为土壤饱和含水监测器，土壤饱和含水监测器通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接，用于测出土壤养分含量并将数据上传给PLC控制器。请参阅图2所示，系统的控制原理是，通过PLC控制器的PID环节，对水压进行恒定控制从而实现恒压灌溉，恒压的控制就是使得实际水压永远跟随设定的水压。控制过程是：在系统中设定一个水压值，系统通过压力传感器和压力变送器将实际的水压值传输到PLC中，PLC会对实际值和设定值进行比较，当实际值小于设定值是，PLC会通过PID控制环节，对变频器的频率进行控制，提高变频器的输出频率，增加水泵的转速，从而提高实际水压。当实际水压提高到一定值是，压力传感器又将实际水压值传入PLC，PLC会在对实际水压和设定水压进行比较，当实际水压大于设定水压时，PLC就会控制变频器降低输出频率，从而实现对水泵的降速控制，使得实际水压始终跟随设定水压。系统只用PLC中的PID模块实时控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节水灌溉控制系统，其特征在于：包括PLC控制器、光伏供电模块、采样模块、土壤监测模块和光伏水泵，其中，所述光伏供电模块包括太阳能板，所述太阳能板通过太阳能转换控制模块和蓄电池连接，为所述PLC控制器以及所述光伏水泵供电，所述采样模块和土壤监测模块与所述PLC控制器连接，用于将各块试验田的水温、液位、土壤饱和水量以及土壤养分含量等信息传输给所述PLC控制器，所述PLC控制器的输出端通过变频器连接所述光伏水泵，用以控制所述光伏水泵进行恒压灌溉。

【技术特征摘要】
1.一种节水灌溉控制系统，其特征在于：包括PLC控制器、光伏供电模块、采样模块、土壤监测模块和光伏水泵，其中，所述光伏供电模块包括太阳能板，所述太阳能板通过太阳能转换控制模块和蓄电池连接，为所述PLC控制器以及所述光伏水泵供电，所述采样模块和土壤监测模块与所述PLC控制器连接，用于将各块试验田的水温、液位、土壤饱和水量以及土壤养分含量等信息传输给所述PLC控制器，所述PLC控制器的输出端通过变频器连接所述光伏水泵，用以控制所述光伏水泵进行恒压灌溉。2.根据权利要求1所述的一种节水灌溉控制系统，其特征在于：所述采样模块包括温度传感器、流量计和液位计，所述温度传感器、流量计和液位计分别通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接。3.根据权利要求2所述的一种节水灌溉控制系统，其特征在于，所述采样模块还包括设置在灌溉管道上的压力传感器，所述压力传感器通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接，用于将实际的水压值传输给所述PLC控制器并通过变频器调节所述光伏水泵的速度。4.根据权利要求1所述的一种节水灌溉控制系统，其特征在于：所述土壤监测模块为土壤饱和含水监测器，土壤饱和含水监测器通过数据采集模块和A/D模块与所述PLC控制器连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富刚，张雄，徐伟洲，张静，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：新型
国别省市：陕西,61