温室滴灌自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种温室滴灌自动控制系统，该系统由采集数据单元、PC机、上位机和操作单元组成。所述采集数据单元通过所述PC机与所述上位机相连，该上位机与所述操作单元相连。本实用新型专利技术的设计基于作物的蒸腾速率和蒸腾速率变化率，同时设有各类传感器，并通过计算机进行控制，实现了温室的精准滴灌，明显提高了灌溉效率，减少滴灌成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于农业节水灌溉领域，尤其涉及温室滴灌自动控制系统。
技术介绍
我国占有世界6%的可更新水资源和9%的耕地，养活了占全球22%的人口。我国水资源人均占有量少，时空分布不均的矛盾在短期内难以缓解，水资源供需矛盾日益加剧。世界各国都在积极地研究节水技术，目前滴灌作为一种节水技术被各国广泛采用，有效地节约了灌溉用水。针对滴灌控制系统的设计方式各具优点，但是，大量研究建立的滴灌系统，多数都以土壤信息作为输入变量来控制灌溉。由于土壤信息在时间上的延迟性，导致无法做到真正意义上的实时控制。研究表明，土壤湿度在一定范围内时，气象因子才是决定灌溉的重要参考依据，而目前的研究均没有考虑到大气因子对实时灌溉控制的影响。考虑到上述问题，本专利以作物的蒸腾速率及蒸腾速率变化率作为控制系统的输入量，动态地确定触发滴灌的土壤湿度下限值，实现预测滴灌和节水的目的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种提高灌溉效率、控制精准的温室滴灌自动控制系统。为解决上述问题，本技术所述的温室滴灌自动控制系统，其特征在于该系统由采集数据单元、PC机、上位机和操作单元组成；所述采集数据单元通过所述PC机与所述上位机相连，该上位机与所述操作单元相连。所述采集数据单元由EC传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、液位传感器和流量传感器组成；所述EC传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、 PH值传感器、液位传感器和流量传感器均置于土壤中，并分别与所述PC机相连。所述操作单元由主控阀、水泵、混合阀、灌溉阀和施肥阀组成；所述主控阀、水泵、 混合阀、灌溉阀和施肥阀均设在滴灌系统中，并分别与所述PC机相连。所述PC机设有输入量模块和输出量模块；所述输入量模块的一端分别与所述EC 传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、液位传感器和流量传感器相连，其另一端则与所述上位机相连；所述输出量模块的一端与所述上位机相连，其另一端则分别与所述主控阀、水泵、混合阀、灌溉阀和施肥阀相连。本技术的工作原理植株主要通过蒸腾作用消耗水分，周围环境因子的变化会影响作物的蒸腾速率，导致作物对水分需求量发生变化。所以，可以测定作物周围气象因子，通过P-M公式计算出作物的蒸腾速率，再通过蒸腾速率的变化判断作物对水需求量。当蒸腾速率大且蒸腾速率变化率正向变大时，说明作物的耗水速率大，此时应动态提高土壤湿度下限值，提前进行滴灌。相反，当蒸腾速率小且蒸腾速率变化率负向变大时，应动态降低土壤湿度下限值，延迟滴灌。传感器数据输入模块用单片机控制，各类传感器的采集信号输入到软件系统中，通过A/D转换成数字量。输入输出电路采用光电耦合器实现隔离，可以防止外部信号干扰单片机的正常工作。单片机将各类采集数据打包成CAN格式输出，发送到中央控制机。本技术与现有技术相比具有以下优点由于本技术的设计基于作物的蒸腾速率和蒸腾速率变化率，同时设有各类传感器，并通过计算机进行控制，因此，实现了温室的精准滴灌，明显提高了灌溉效率，减少滴灌成本。以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。附图说明图1为本技术的结构示意图。图中1_采集数据单元Il-EC传感器12-光照传感器13-温度传感器14-湿度传感器15-pH值传感器16-液位传感器17-流量传感器2-PC机21-输入量模块 22-输出量模块3-上位机4-操作单元41-主控阀42-水泵43-混合阀44-灌溉阀45-施肥阀。具体实施方式如图1所示，温室滴灌自动控制系统，该系统由采集数据单元1、PC机2、上位机3 和操作单元4组成。采集数据单元1通过PC机2与上位机3相连，该上位机3与操作单元 4相连。其中采集数据单元1由EC传感器11、光照传感器12、温度传感器13、湿度传感器 14、pH值传感器15、液位传感器16和流量传感器17组成。EC传感器11、光照传感器12、 温度传感器13、湿度传感器14、pH值传感器15、液位传感器16和流量传感器17均置于土壤中，并分别与PC机2相连。操作单元4由主控阀41、水泵42、混合阀43、灌溉阀44和施肥阀45组成。主控阀 41、水泵42、混合阀43、灌溉阀44和施肥阀45均设在滴灌系统中，并分别与PC机2相连。PC机2设有输入量模块21和输出量模块22。输入量模块21的一端分别与EC传感器11、光照传感器12、温度传感器13、湿度传感器14、PH值传感器15、液位传感器16和流量传感器17相连，其另一端则与上位机3相连；输出量模块22的一端与上位机3相连， 其另一端则分别与主控阀41、水泵42、混合阀43、灌溉阀44和施肥阀45相连。使用时，软件启动后，需要检测滴灌系统是否处于正常工作状态，如果滴灌系统出现故障，滴灌系统报警并停止工作。为避免重复过量滴灌，滴灌系统在每次滴灌之前，首先判断是否在一定时间内实施过滴灌。滴灌系统设置灌溉标志来表示是否在一定时间内实施过滴灌，此滴灌标志在实施滴灌时被置位，此标志在一定时间后自动失效。当没有实施过滴灌时，EC传感器11、光照传感器12、温度传感器13、湿度传感器14、pH值传感器15、液位传感器16和流量传感器17开始采集数据，采集数据通过输入量模块21处理后将输入量传至上位机3。数据经上位机3处理后传至输出量模块22，将控制信号发送至操作单元4实施滴灌。当达到灌溉持续时间后，滴灌系统停止灌溉，本次滴灌结束。权利要求1.温室滴灌自动控制系统，其特征在于该系统由采集数据单元(1)、PC机(2)、上位机 (3)和操作单元(4)组成；所述采集数据单元(1)通过所述PC机(2)与所述上位机(3)相连，该上位机(3)与所述操作单元(4)相连。2.如权利要求1所述的温室滴灌自动控制系统，其特征在于所述采集数据单元(1) 由EC传感器(11)、光照传感器(12)、温度传感器(13)、湿度传感器(14)、pH值传感器(15)、 液位传感器(16)和流量传感器(17)组成；所述EC传感器(11)、光照传感器(12)、温度传感器(13)、湿度传感器(14)、pH值传感器(15)、液位传感器(16)和流量传感器(17)均置于土壤中，并分别与所述PC机(2)相连。3.如权利要求1所述的温室滴灌自动控制系统，其特征在于所述操作单元(4)由主控阀(41)、水泵(42)、混合阀(43)、灌溉阀(44)和施肥阀(45)组成；所述主控阀(41)、水泵(42)、混合阀(43)、灌溉阀(44)和施肥阀(45)均设在滴灌系统中，并分别与所述PC机 ⑵相连。4.如权利要求1所述的温室滴灌自动控制系统，其特征在于所述PC机(2)设有输入量模块(21)和输出量模块(22)；所述输入量模块(21)的一端分别与所述EC传感器(11)、 光照传感器(12)、温度传感器(13)、湿度传感器(14)、pH值传感器(15)、液位传感器(16) 和流量传感器(17)相连，其另一端则与所述上位机(3)相连；所述输出量模块(22)的一端与所述上位机(3)相连，其另一端则分别与所述主控阀(41)、水泵(42)、混合阀(43)、灌溉阀(44)和施肥阀(45)相连。专利摘要本技术涉及一种温室滴灌自动控制系统，该系统由采集数据单元、PC机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，王冲，谢永生，安志刚，
申请(专利权)人：甘肃大禹节水集团股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：