一種土壤溼度控制器的製作方法

2023-04-28 12:01:46 1

專利名稱：一種土壤溼度控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種土壤溼度控制器。
背景技術：
隨著國家對設施農業的日益重視，智能化的節水灌溉系統將近一步普及，但是目前節水灌溉的智能化程度還很低，一般依靠種植者經驗手動控制灌溉量，這不但增加了使用者的工作強度，更重要的是降低了節水效率。國外主推的節水智能控制器主要是依據測試、測量降雨量、溫度、溼度、風速等參數進行計算來控制澆灌量。該設備成本較高，使用複雜並對使用者有較高的技術要求，且該設備更適合在大規模集團化耕種時使用，無法廣泛推廣應用。
發明內容本實用新型目的是提供一種土壤溼度控制器，其解決了現有節水智能控制設備複雜、技術要求高、應用環境受到限制等技術問題。本實用新型的技術解決方案是一種土壤溼度控制器，其特殊之處在於所述土壤溼度控制器包括供電模塊、中央處理模塊、傳感器模塊、無線數據傳輸模塊、數據存儲模塊以及控制模塊；所述供電模塊給中央處理模塊、傳感器模塊、無線數據傳輸模塊、數據存儲模塊以及控制模塊供電；所述中央處理模塊包括一個信號處理單元、至少一個A/D採樣單元、以及一個控制信號輸出單元，所述A/D採樣單元用於一對一採集溼度傳感器發送的溼度數據並發送給信號處理單元，所述信號處理單元用於將接收到的溼度數據進行分析比較並生成控制信號，所述控制信號輸出單元用於將控制信號輸出給控制模塊；所述傳感器模塊包括至少一個土壤溼度傳感器；所述土壤溼度傳感器分別通過電纜與中央處理模塊相連；所述中央處理模塊通過無線數據傳輸模塊與外界相互通訊；所述數據存儲模塊用於存儲A/D採樣單元採集的溼度數據；所述控制模塊包括至少一個控水電磁閥；所述控水電磁閥串接在供水管路上並可根據控制信號控制供水管路的開閉。上述傳感器模塊還包括信號調理電路，所述信號調理電路連接在每個土壤溼度傳感器和信號處理單元之間，用於溼度數據的預處理；所述控制模塊還包括控制驅動電路，所述控制驅動電路連接在控制信號輸出單元和控制模塊之間，用於放大控制信號。還包括與中央處理模塊相連的USB接口。一種智能節水控制系統，包括至少一個土壤溼度控制器和一個手持式控制器；[0017]所述土壤溼度控制器包括供電模塊、中央處理模塊、傳感器模塊、無線數據傳輸模塊、數據存儲模塊以及控制模塊；所述供電模塊給中央處理模塊、傳感器模塊、無線數據傳輸模塊、數據存儲模塊以及控制模塊供電；所述中央處理模塊包括一個信號處理單元、至少一個A/D採樣單元、以及一個控制信號輸出單元，所述A/D採樣單元用於一對一採集溼度傳感器發送的溼度數據並發送給信號處理單元，所述信號處理單元用於將接收到的溼度數據進行分析比較並生成控制信號，所述控制信號輸出單元用於將控制信號輸出給控制模塊；所述傳感器模塊包括至少一個土壤溼度傳感器；所述土壤溼度傳感器分別通過電纜與中央處理模塊相連；所述中央處理模塊通過無線數據傳輸模塊與外界相互通訊；所述數據存儲模塊用於存儲A/D採樣單元採集的溼度數據；所述控制模塊包括至少一個控水電磁閥；所述控水電磁閥串接在供水管路上並可根據控制信號控制供水管路的開閉；所述手持式控制器包括控制單元以及分別與控制單元連接的顯示單元、輸入單元、存儲單元和無線通訊單元；所述控制單元用於處理無線通訊單元接受的土壤溼度所述顯示單元用於實時顯示土壤溼度；所述輸入單元用於輸入控制信息；所述存儲單元用於存儲接收的溼度數據以及供水控制程序；所述無線通訊單元通過無線數據傳輸模塊與土壤溼度控制器的無線數據傳輸模塊相互通訊。上述智能節水控制系統還包括監控分析單元，所述監控分析單元包括通訊模塊以及土壤溼度監控分析模塊；所述土壤溼度監控分析模塊包含根據不同地區氣候規律、土壤性質、不同作物生長規律制定的供水數學模型，以及分析比對程序以及決策程序，根據土壤溼度控制器回傳的土壤溼度信息，實時進行運算分析、決策，提供最優供水方案；所述土壤溼度監控分析模塊通過通訊模塊與手持式控制器的通訊單元相互通訊。上述傳感器模塊還包括信號調理電路，所述控制模塊還包括控制驅動電路。上述土壤溼度控制器還包括與中央處理模塊相連的USB接口 ；所述手持式控制器還包括與控制單元相連的USB接口。上述土壤溼度傳感器與A/D採樣單元，的數量一致均為8路。上述供電模塊包括太陽能電池板和充電電池。本實用新型的所具有優點是1、無線布局，使用和安裝位置沒限制本實用新型採用輕型可移動式太陽能供電模塊，不需要專門布設供電電纜，土壤溼度控制器也採用小型化模塊設計，因此在與供電模塊組合使用時具有很大的靈活性，即可採用供電模塊與土壤溼度控制器之間的一對一配置形式，也可以採用一對多的配置形式；由於本實用新型的體積小、重量輕，因此對於安裝位置的要求和限制條件都很少，可以根據需要安裝在大棚等設施中的絕大多數位置。由於系統採用無線網絡通訊。各土壤溼度控制器與手持式控制器和主控設備之間沒有電纜連接，因此在布設完成之後，還可根據實際需要隨時調整安裝位置。2、可無限擴展，適合各種規模耕作使用本實用新型所使用的土壤溼度控制器採用模塊化單元式設計，既可以獨立使用， 也可以利用通訊模塊實現大規模的組網應用；既可以採用預先設置的節水控制算法自動運行，也可以採用監控分析單元通過通訊網絡實現無線電遙控監測和控制，使用方案和規模的選擇方便靈活，因此可以適應從單個控制器組成的家庭庭院園藝栽培到由數百上千個控制器共同組成的大田生產控制網絡。3、可隨時查看土壤情況本實用新型採用的土壤溼度傳感器和數據存儲模塊具有實時監測、記錄土壤溼度情況變化信息的功能，並可以根據需要，通過通訊網絡採用實現數據實時上傳以供查看，或在需要時集中打包上傳以供使用者分析使用。

圖1為本實用新型智能節水控制系統的原理示意圖；圖2為本實用新型土壤溼度控制器的的結構原理圖；圖3為本實用新型的手持式控制器的結構原理具體實施方式
如圖1所示，一種智能節水控制系統，其包括土壤溼度控制器、手持式控制器以及監控分析單元，監控分析單元與土壤溼度控制器相互通訊，監控分析單元控制手持式控制器。如圖2所示，土壤溼度控制器包括供電模塊、土壤溼度傳感器、中央處理模塊、無線數據傳輸模塊、數據存儲模塊以及控水電磁閥；土壤溼度傳感器埋入土壤中，用於敏感土壤溼度並將溼度數據傳送到中央處理模塊，多路土壤溼度傳感器分別通過地埋電纜與中央處理模塊相連，中央處理模塊用於接收土壤溼度傳感器發送的溼度數據並進行分析並根據分析結果輸出相應的控制信號給控制閥，數據存儲模塊用於存儲土壤溼度傳感器的發送給中央處理模塊的溼度數據，控制閥設置在供水管路上用於根據控制信號控制供水管路的開閉，供電模塊用於給土壤溼度傳感器、中央處理模塊、無線數據傳輸模塊、數據存儲模塊以及控水電磁閥供電，手持式控制器通過無線數據傳輸模塊與中央處理模塊通訊；土壤溼度控制器還包括USB接口，USB接口設置在中央處理模塊上。土壤溼度傳感器與控水電磁閥的數量一致均為多路。供電模塊包括太陽能電池板和充電電池。中央處理模塊包括8路A/ D採樣、數字通訊、信息分析單元、8路控制信號輸出單元。A/D採樣電路和控制信號輸出單元的數量一致，與土壤溼度傳感器的數量相同，一般採用8路較優。如圖3所示，手持式控制器包括控制單元以及分別與控制單元連接的顯示單元、 輸入單元、存儲單元、USB接口和通訊單元，存儲單元用於存儲接收的溼度數據以及存儲供水控制程序，通訊單元與土壤溼度控制器的無線數據傳輸模塊相互通訊。土壤溼度傳感器通過信號調理電路與中央處理模塊連接，中央處理模塊通過控制驅動電路與控水電磁閥連接。監控分析單元由計算機、通訊模塊和在計算機中運行的土壤溼度監控分析模塊組成。計算機和通訊模塊是該單元的硬體平臺，運行於其上的土壤溼度監控分析模塊是該單元的核心組成部分，該模塊包含根據不同地區氣候規律、土壤性質、不同作物生長規律制定的供水數學模型，以及分析比對程序，決策程序等軟體組成，可以根據土壤溼度控制器回傳的土壤溼度信息，實時進行運算分析、決策，得出最優供水方案，進一步提高全系統的智能水平。該控制器利用多組土壤溼度傳感器，時時對目標區域土壤乾濕程度進行測試，並將測試的數據保存到「數據存儲模塊」。單點採集的數據並不能綜合反映農耕區域的土壤適度的綜合狀況，獨特的無線數據接力傳輸，會對個單點採集的數據進行交換，經過各單點數據分析模塊對所採數據綜合計算，參照所灌溉作物土壤溼度、肥料效率的要求，精確控制電磁閥的澆灌頻率。以達到精確灌溉、高效節水的目的。由於該系統採用太陽能板供電，使該節水控制器完全擺脫了電纜的束縛，避免了大量線材、管道的損失，降低了設備鋪設成本， 對原有節水項目，升級變得更加便利。通過移動數據接發設備，可以對每個單點模塊進行數據採集、軟體升級、灌溉模式設定、故障分析排查等工作，達到操作的真正便捷。
權利要求1.一種土壤溼度控制器，其特殊之處在於所述土壤溼度控制器包括供電模塊、中央處理模塊、傳感器模塊、無線數據傳輸模塊、 數據存儲模塊以及控制模塊；所述供電模塊給中央處理模塊、傳感器模塊、無線數據傳輸模塊、數據存儲模塊以及控制模塊供電；所述中央處理模塊包括一個信號處理單元、至少一個A/D採樣單元、以及一個控制信號輸出單元，所述A/D採樣單元用於一對一採集溼度傳感器發送的溼度數據並發送給信號處理單元，所述信號處理單元用於將接收到的溼度數據進行分析比較並生成控制信號，所述控制信號輸出單元用於將控制信號輸出給控制模塊；所述傳感器模塊包括至少一個土壤溼度傳感器；所述土壤溼度傳感器分別通過電纜與中央處理模塊相連；所述中央處理模塊通過無線數據傳輸模塊與外界相互通訊； 所述數據存儲模塊用於存儲A/D採樣單元採集的溼度數據；所述控制模塊包括至少一個控水電磁閥；所述控水電磁閥串接在供水管路上並可根據控制信號控制供水管路的開閉，上述傳感器模塊還包括信號調理電路，所述信號調理電路連接在每個土壤溼度傳感器和信號處理單元之間，用於溼度數據的預處理；所述控制模塊還包括控制驅動電路，所述控制驅動電路連接在控制信號輸出單元和控制模塊之間，用於放大控制信號。
2.根據權利要求1所述的土壤溼度控制器，其特徵在於還包括與中央處理模塊相連的USB接口。
專利摘要本實用新型涉及一種土壤溼度控制器，包括供電模塊、中央處理模塊、傳感器模塊、無線數據傳輸模塊、數據存儲模塊以及控制模塊；供電模塊給各模塊供電；中央處理模塊包括一個信號處理單元、至少一個A/D採樣單元以及一個控制信號輸出單元，A/D採樣單元用於一對一採集溼度傳感器發送的溼度數據並發送給信號處理單元，傳感器模塊包括至少一個土壤溼度傳感器；控制模塊包括至少一個控水電磁閥；控水電磁閥串接在供水管路上並可根據控制信號控制供水管路的開閉。本實用新型解決了土壤溼度控制設備複雜、技術要求高、應用環境受到限制等技術問題，本實用新型的體積小、重量輕，安裝位置的要求和限制條件都很少。
文檔編號G05D22/02GK202093402SQ201120175098
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者張穎龍, 王永, 白豔芳 申請人:西安天茂節能科技有限公司