水稻田间生长环境监测与灌溉控制系统技术方案

水稻田间生长环境监测与灌溉控制系统属于农业工程自控技术；本系统由中央控制单元采用Zigbee无线通信分别与水稻田间生长影像监测单元、水稻格田灌溉控制单元、水稻格田监测单元、园区气象监测单元连接构成，中央控制单元包括无线通信和工业控制计算机，水稻田间生长影像监测单元由无线通信及工业照像机构成，水稻格田灌溉控制单元包括无线通信、控制器、流量计、水位计、出水阀、入水阀，水稻格田监测单元由无线通信及水温、泥温、土壤湿度、水面蒸发、水位、土壤热通量、叶片湿度等传感器构成，园区气象监测单元包括环境温度、湿度、露点温度传感器等；本系统监测控制项目多，自动化程度高，监测控制精确及时，数据准确。

Monitoring system of paddy field growth environment and irrigation control system

Rice grown in the field of environmental monitoring and irrigation control system belongs to the automatic control technology of agricultural engineering; the central control system consists of Zigbee wireless communication with rice grown in the field image monitoring unit, control unit, rice lattice irrigation rice field grid monitoring unit, gas monitoring unit is connected with the park like the unit, the central control unit comprises a wireless communication and industrial control the computer, the rice field growth image monitoring unit composed of wireless communication and industrial camera, rice irrigation control unit comprises a grid controller, wireless communication, flow meter, water gauge, a water outlet valve, water valve, rice field monitoring unit grid by the wireless communication and the water temperature, soil temperature, soil moisture, water evaporation, water level, soil heat flux, leaf humidity sensors, park meteorological monitoring unit including environmental temperature, humidity, dew point Temperature sensor, etc. this system monitors and controls many items, and has high degree of automation. The monitoring and control is accurate and timely, and the data is accurate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造属于农业工程信息化自控技术，主要涉及一种水稻生长过程中田间环 境参数监测与灌溉控制系统。
技术介绍
在传统的水稻生产过程中，种植户凭经验进行田间管理和灌溉作业，使灌区作物 受到“不合时机”或“过度”的灌溉，影响了水稻生长。为了对水稻生长试验有更加科学的 依据，需要有大量的试验测量数据，采用传统的人工办法，无法满足对试验田各个试验组合 进行数据采集的要求，不仅消耗大量人力，而且需要观察者有丰富的经验和农作知识，在大 量的重复性采集测量过程中还会扰动作物生长生态环境，产生人为误差，无法满足水稻生 长试验周期长、参数多、数据量大及实时性要求。
技术实现思路
本专利技术创造的目的就是针对上述传统技术存在的问题，结合水稻生产工作需要， 设计提供一种可以指导水稻生长的操作简便、界面友善的水稻田间生长环境监测与灌溉控 制系统，使水稻得到“适时”、“适量”的科学灌溉和管理，有利于节约农业用水，满足现代化 农业要求，使监测数据定量化，决策科学化。本专利技术创造的目的是这样实现的一种水稻田间生长环境监测与灌溉控制系统 由中央控制单元、水稻田间生长影像监测单元、水稻格田灌溉控制单元、水稻格田监测单 元和园区气象监测单元构成；所述的中央控制单元包括Zigbee无线通信和工业控制计算 机，导线将Zigbee无线通信与工业控制计算机连接；所述的水稻田间生长影像监测单元 由Zigbee无线通信和多个工业照像机装配构成，导线将Zigbee无线通信分别与每个工业 照像机连接；所述的水稻格田灌溉控制单元包括Zigbee无线通信、PLC控制器、流量计、 水位计、出水阀和入水阀，导线将PLC控制器分别与Zigbee无线通信、流量计、水位计、出 水阀、入水阀连接；所述的水稻格田监测单元由Zigbee无线通信和水温传感器、泥温传感 器、土壤湿度传感器、水面蒸发传感器、水位传感器、土壤热通量传感器、叶片湿度传感器组 装构成，导线将Zigbee无线通信分别与水温传感器、泥温传感器、土壤湿度传感器、水面蒸 发传感器、水位传感器、土壤热通量传感器、叶片湿度传感器连接；所述的园区气象监测单 元由导线将Zigbee无线通信分别与环境温度传感器、环境湿度传感器、露点温度传感器、 风速风向仪、降水量监测仪、日照仪、太阳光度计连接构成；中央控制单元与水稻田间生长 影像监测单元、水稻格田灌溉控制单元、水稻格田监测单元、园区气象监测单元之间均采用 Zgbee无线通信连接。本专利技术创造可用于完成对水稻田间生长精细作业的实时全面监测，且能够对水稻 的生长环境的变化作出及时的应对措施，具有监测控制项目多、自动化程度高、监测数据准 确、控制精确及时、使用可靠、有利于提高水稻产量和质量的特点。附图说明附图是水稻田间生长环境监测与灌溉控制系统配置结构示意图。图中件号说明1、中央控制单元、2、水稻田间生长影像监测单元、3、水稻格田灌溉控制单元、4、水 稻格田监测单元、5、园区气象监测单元、6、工业控制计算机、7、工业照像机、8、流量计、9、水 位计、10、出水阀、11、入水阀、12、环境温度传感器、13、环境湿度传感器、14、露点温度传感 器、15、风速风向仪、16、降水量监测仪、17、日照仪、18、太阳光度计、19、水温传感器、20、泥 温传感器、21、土壤湿度传感器、22、水面蒸发传感器、23、水位传感器、24、土壤热通量传感 器、25、叶片湿度传感器、26、Zigbee无线通信、27、PLC控制器。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术创造实施方案进行详细描述。一种水稻田间生长环境监测 与灌溉控制系统，所述的系统由中央控制单元1、水稻田间生长影像监测单元2、水稻格田 灌溉控制单元3、水稻格田监测单元4和园区气象监测单元5构成；所述的中央控制单元1 包括Zigbee无线通信沈和工业控制计算机6，导线将Zigbee无线通信沈与工业控制计算 机6连接；所述的水稻田间生长影像监测单元2由Zigbee无线通信沈和多个工业照像机 7装配构成，导线将Zigbee无线通信沈分别与每个工业照像机7连接；所述的水稻格田灌 溉控制单元3包括Zigbee无线通信^、PLC控制器27、流量计8、水位计9、出水阀10和入 水阀11，导线将PLC控制器27分别与Zigbee无线通信26、流量计8、水位计9、出水阀10、 入水阀11连接；所述的水稻格田监测单元4由Zigbee无线通信沈和水温传感器19、泥温 传感器20、土壤湿度传感器21、水面蒸发传感器22、水位传感器23、土壤热通量传感器24、 叶片湿度传感器25组装构成，导线将Zigbee无线通信沈分别与水温传感器19、泥温传感 器20、土壤湿度传感器21、水面蒸发传感器22、水位传感器23、土壤热通量传感器24、叶片 湿度传感器25连接；所述的园区气象监测单元5由导线将Zigbee无线通信沈分别与环境 温度传感器12、环境湿度传感器13、露点温度传感器14、风速风向仪15、降水量监测仪16、 日照仪17、太阳光度计18连接构成；中央控制单元1与水稻田间生长影像监测单元2、水稻 格田灌溉控制单元3、水稻格田监测单元4、园区气象监测单元5之间均采用Zigbee无线通 信26连接。作业使用时，水稻田间生长影像监测单元2的多个工业照像机7将实时影像通过 导线传输给Zigbee无线通信沈；水稻格田灌溉控制单元3的流量计8、水位计9、出水阀10、 入水阀11的信息由导线经PLC控制器27传输给Zigbee无线通信沈；水稻格田监测单元4 将水温传感器19、泥温传感器20、土壤湿度传感器21、水面蒸发传感器22、水位传感器23、 土壤热通量传感器24、叶片湿度传感器25的信号由导线输入给Zigbee无线通信沈；导线 将园区气象监测单元5的环境温度传感器12、环境湿度传感器13、露点温度传感器14、风 速风向仪15、降水量监测仪16、日照仪17和太阳光度计18监测信息传输给Zigbee无线通 信沈；各Zigbee无线通信沈利用无线传输方式传递给中央控制单元1的Zigbee无线通 信沈后，经导线又传送至工业控制计算机6完成信息监测显示、储存和处理，然后返回指挥 水稻格田灌溉控制单元4，由Zigbee无线通信沈经PLC控制器27对流量计8、水位计9、出 水阀10、入水阀11进行实时调控，完成作业。权利要求1. 一种水稻田间生长环境监测与灌溉控制系统，其特征在于所述的系统由中央控制 单元(1)、水稻田间生长影像监测单元O)、水稻格田灌溉控制单元(3)、水稻格田监测单元 (4)和园区气象监测单元(5)构成；所述的中央控制单元(1)包括Zigbee无线通信Q6)和 工业控制计算机(6)，导线将Zigbee无线通信06)与工业控制计算机(6)连接；所述的水 稻田间生长影像监测单元(2)由Zigbee无线通信06)和多个工业照像机(7)装配构成，导 线将Zigbee无线通信06)分别与每个工业照像机(7)连接；所述的水稻格田灌溉控制单 元(3)包括Zigbee无线通信(洸)、PLC控制器(27)、流量计(8)、水位计(9)、出水阀(10) 和入水阀(11)，导线将PLC控制器(27)分别与Zigbee无线通信( )、流量计(8)、水位计 (9)、出水阀(10)、入水阀(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种水稻田间生长环境监测与灌溉控制系统，其特征在于所述的系统由中央控制单元（１）、水稻田间生长影像监测单元（２）、水稻格田灌溉控制单元（３）、水稻格田监测单元（４）和园区气象监测单元（５）构成；所述的中央控制单元（１）包括Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）和工业控制计算机（６），导线将Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）与工业控制计算机（６）连接；所述的水稻田间生长影像监测单元（２）由Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）和多个工业照像机（７）装配构成，导线将Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）分别与每个工业照像机（７）连接；所述的水稻格田灌溉控制单元（３）包括Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）、ＰＬＣ控制器（２７）、流量计（８）、水位计（９）、出水阀（１０）和入水阀（１１），导线将ＰＬＣ控制器（２７）分别与Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）、流量计（８）、水位计（９）、出水阀（１０）、入水阀（１１）连接；所述的水稻格田监测单元（４）由Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）和水温传感器（１９）、泥温传感器（２０）、土壤湿度传感器（２１）、水面蒸发传感器（２２）、水位传感器（２３）、土壤热通量传感器（２４）、叶片湿度传感器（２５）组装构成，导线将Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）分别与水温传感器（１９）、泥温传感器（２０）、土壤湿度传感器（２１）、水面蒸发传感器（２２）、水位传感器（２３）、土壤热通量传感器（２４）、叶片湿度传感器（２５）连接；所述的园区气象监测单元（５）由导线将Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）分别与环境温度传感器（１２）、环境湿度传感器（１３）、露点温度传感器（１４）、风速风向仪（１５）、降水量监测仪（１６）、日照仪（１７）、太阳光度计（１８）连接构成；中央控制单元（１）与水稻田间生长影像监测单元（２）、水稻格田灌溉控制单元（３）、水稻格田监测单元（４）、园区气象监测单元（５）之间均采用Ｚｉｇｂｅｅ无线通信（２６）连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：衣淑娟，谭峰，石建飞，王晓亮，李爱传，韩静，
申请(专利权)人：黑龙江八一农垦大学，
类型：发明
国别省市：23