一種用于不同作物的無線自動滴灌系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于溫室大棚管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于不同作物的無線自動滴灌系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的溫室大棚在進(jìn)行作物灌溉時往往依靠農(nóng)戶經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動開關(guān)閥門式灌溉及管理，缺點(diǎn)是不但勞動強(qiáng)度較大而且憑肉眼判斷作物是否需要灌溉以及灌溉的程度，精確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠管理效率低;旋轉(zhuǎn)式噴灌系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)部分自動化，但其噴淋水量不均勻在其不同的噴淋半徑上存在梯度差，另外噴灌方式對所有土地噴灑，不能直接作用于植株根系，節(jié)水性差;還有些可以實(shí)現(xiàn)自動滴灌的控制設(shè)備，但其存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能對地塊根據(jù)不同作物選擇不同灌溉方案等缺點(diǎn)，另外采用有線電纜連接成本較高，后續(xù)維護(hù)和可靠性上較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種用于不同作物的無線自動滴灌系統(tǒng)，可以根據(jù)不同作物的需水量和土壤中的墑情制定有針對性的灌溉策略，實(shí)現(xiàn)精確灌溉，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中灌溉用水利用率和自動化水平。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種用于不同作物的無線自動滴灌系統(tǒng)，包括滴灌總控部分和多個滴灌分控部分，滴灌總控部分由供水單元和總控單元組成，供水單元和總控單元通過控制電纜連接，總控單元發(fā)出指令打開或關(guān)閉供水單元，總控單元包括總處理器和無線模塊I，滴灌分控部分分別設(shè)置在種植不同作物的地塊上，由調(diào)節(jié)閥、分控單元和滴灌單元組成，分控單元包括土壤水分采集傳感器、分處理器、流量調(diào)節(jié)閥和無線模塊Π，滴灌單元由連接在流量調(diào)節(jié)閥上的滴灌管組成，流量調(diào)節(jié)閥設(shè)有控制閥門開啟大小的步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，分控單元中的分處理器根據(jù)作物需求和土壤水分采集傳感器獲得的土壤墑情確定灌溉水量后，由無線模塊Π向總控單元發(fā)出灌溉請求，總控單元控制打開供水單元，使灌溉水經(jīng)供水單元流過分控單元的調(diào)節(jié)閥，同時，分控單元通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的角度，進(jìn)而調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥的開啟程度，在達(dá)到所述的灌溉水量后，由總控單元關(guān)閉供水單元，并向分控單元發(fā)出指令，由分控單元控制步進(jìn)電機(jī)關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，進(jìn)而完成一次滴灌過程。
[0006]所述的總控單元和分控單元分別設(shè)有時鐘電路模塊，以設(shè)定不同作物的灌溉周期和灌溉時間。
[0007]所述的供水單元為水栗，并在總控單元內(nèi)設(shè)有控制水栗電源啟閉的繼電器和繼電器驅(qū)動電路，繼電器驅(qū)動電路包括三極管和光耦。
[0008]所述的供水單元為電磁閥。
[0009]所述的總控單元設(shè)有缺水報(bào)警裝置。
[0010]所述的總控單元和分控單元均設(shè)有顯示裝置。
[0011]在所述的供水單元和總控單元之間安裝有水表。
[0012]所述的總處理器和分處理器均為嵌入式處理器STM32L0。
[0013]所述主控單元和分控單元中的無線模塊I和無線模塊Π均采用nRF24L01芯片。
[0014]所述的總控單元內(nèi)設(shè)有和繼電器驅(qū)動電路配合的交流接觸器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016]第一，本實(shí)用新型自動化程度高，灌溉過程不需要人為參與，提高生產(chǎn)效率，具有很強(qiáng)的實(shí)用性、靈活性、擴(kuò)展性和創(chuàng)新性，不僅提高了工作效率大大減輕了農(nóng)戶的工作負(fù)擔(dān)而且減少了憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行灌溉造成的不必要的浪費(fèi)，同時本發(fā)明性能可靠，價格低廉，使用方便不僅適用于大棚種植而且適用于大田灌溉，有很高的推廣價值。
[0017]第二，本實(shí)用新型通過在不同作物的地塊上設(shè)置滴灌分控部分，并結(jié)合作物在不同生長期的需水量對分控單元的分處理器編制相應(yīng)的程序，由分處理器結(jié)合由土壤水分采集傳感器采集到的土壤墑情信息，制定有針對性的滴灌策略，并由滴灌總控部分控制實(shí)現(xiàn)分類、精細(xì)灌溉。
[0018]第三，各分控單元與總控單元是通過無線方式通訊，避免了采用有線電纜連接成本較高，在溫室大棚環(huán)境下易腐蝕可靠性差，后續(xù)檢修復(fù)雜，對作業(yè)人員羈姅?shù)葐栴}。
[0019]第四，總控單元與分控單元均配備有時鐘電路模塊，可以實(shí)現(xiàn)滴灌時間和滴灌周期的精確控制(如某生長季一個月份，前每周滴灌2次滴灌時間I小時，后兩周滴灌3次每次1.5小時)；另一方面也可以實(shí)現(xiàn)各控制單元間的同步操作。
[0020]第五，分控單元配有流量調(diào)節(jié)閥，可以在芯片的控制下實(shí)現(xiàn)對滴灌水量的控制，流量調(diào)節(jié)閥的控制由步進(jìn)電機(jī)完成，步進(jìn)電機(jī)帶動減速齒輪，可以提尚對流量調(diào)節(jié)閥控制的精度。
[0021]第六，本實(shí)用新型還設(shè)有缺水報(bào)警裝置，當(dāng)灌溉發(fā)生缺水時(包括灌溉完成時或灌溉系統(tǒng)故障時)，缺水報(bào)警裝置工作發(fā)出聲光報(bào)警。
[0022]第七，本實(shí)用新型還設(shè)有顯示裝置，可以顯示正在滴灌的地塊數(shù)量及作物缺水狀態(tài)、土壤墑情、滴灌工作狀態(tài)是否正常以及無線通訊是否正常，從而便于人員及時進(jìn)行管理。
[0023]第八，可以根據(jù)不同作物，調(diào)整滴灌管距離根系的位置，對作物根系進(jìn)行滴灌，與傳統(tǒng)灌溉方式比個體植株灌溉水量更加均勻，一致性好，直接作用于植物根系等需水部位減少蒸騰等損耗節(jié)水效果明顯。
[0024]第九，嵌入式處理器STM32L0運(yùn)行模式功耗87μΑ/ΜΗζ，待機(jī)模式時ΙμΑ，并且，當(dāng)各個分控單元均沒有灌溉請求時，總控單元關(guān)閉供水單元，這樣總控單元就可以處于休眠的低功耗狀態(tài)以節(jié)約能源，直至下一個灌溉請求到來。
[0025]第十，供水單元采用水栗時，在總控單元內(nèi)設(shè)有控制水栗電源啟閉的繼電器和繼電器驅(qū)動電路，這樣在不需要灌溉時，就可以避免水栗一直處于工作狀態(tài)。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是總控單元的原理框圖。
[0028]圖3是分控單元的原理框圖。
[0029]圖中標(biāo)記:1、水源，2、供水單元，3、水表，4、總控單元，5、調(diào)節(jié)閥，6、分控單元，7、滴灌單元，8、總處理器，9、顯示裝置，10、缺水報(bào)警裝置，11、時鐘電路模塊，12、無線模塊I，13、繼電器驅(qū)動電路，14、供水單元，15、分處理器，16、土壤水分采集傳感器，17、無線模塊Π，18、步進(jìn)電機(jī)，19、流量調(diào)節(jié)閥。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖，通過具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0031]如圖所示，一種用于不同作物的無線自動滴灌系統(tǒng)，按照灌溉用水流向分為滴灌總控部分和滴灌分控部分，所耕種作物的種類為四種，因此分為A、B、C、D四個地塊，每個地塊內(nèi)各設(shè)置一套滴灌分控部分。
[0032]滴灌總控部分由供水單元2、水表3和總控單元4構(gòu)成，供水方式可以采用水栗供水或者是自來水管線供水，總控單元4由嵌入式處理器STM32L0、顯示裝置9、缺水報(bào)警裝置10、無線模塊112以及時鐘電路模塊11組成，當(dāng)采用自來水管線供水時，供水單元2為設(shè)置在供水管線上的電磁閥，總控單元4通過電纜連接電磁閥，并控制電磁閥的打開或關(guān)閉；當(dāng)采用水栗供水時，供水單元2即水栗，總控單元4還設(shè)有繼電器以及繼電器驅(qū)動電路13，通過繼電器驅(qū)動電路13控制水栗電源的開啟或關(guān)閉，避免在不需要灌溉時，水栗一直處于工作狀態(tài)；所述的水表3安裝在總控單元4和供水單元2之間的管線上；無線模塊112采用nRF24L01芯片，負(fù)責(zé)接收來自分控單元6的灌溉請求，以及下達(dá)控制指令給各個分控單元6。
[0033]所述的繼電器驅(qū)動電路13由三極管和光耦組成，繼電器通斷電流約1-10A，足夠控制電磁閥通斷，也適用于小型水栗，例如2.2KW以下220v(單相