一种基于云平台的一体化智能灌溉系统技术方案

一种基于云平台的一体化智能灌溉系统，包括滴灌单元、控制部分、网关和远程监控平台，土壤水分传感器和红外热成像装置通过无线网络连接无线通信装置，无线通信装置通过无线网络将土壤水分数据和生长情况拍成的照片传送到分区控制器，分区控制器结合土壤水分传感器以及红外图像计算作物水分亏缺指数，将水分亏缺指数信息通过无线网络连接主控制器，主控制器内存储作物生长阶段需水量的多组预设值，若当前水分亏缺指数小于预设值中对应当前土壤湿度值，远程监控平台根据微处理器数据控制水泵工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业
，具体涉及一种基于云平台的一体化智能灌溉系统。
技术介绍
农业(Agriculture)为通过培育动植物生产食品及工业原料的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身。我们把利用动物植物等生物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的各部门的认可，统称为农业。农业是支撑国民经济建设与发展的基础产品。简单地说是人类运用其智慧去改变自然环境，利用动植物的生长繁殖来获得产品，更进一步换取经济收益的一种系统。随着技术的进水与发展，农业技术也得到快速发展，各种智能技术运用到农业中，取得了长足的进步。随着设施灌溉的进一步推进，会越来愈多的感受到新的问题，如：1、人为随意延长灌溉时间，多开阀门，有时遇到灌溉次数不均匀造成部分农作物缺水受旱，农民通常又采用“点片补水”的办法补救，其结果是顾了头、顾不了尾，受旱面积越补越多。2、严重破坏农作物水利运行规律，使滴灌质量无法保证，达不到节水增产增效的目的。3、伴随轮灌制度的规范化和科学化，人工操作难度将会越来较大，人工操作已逐渐成为节水滴灌大面积发展的阻力。4、很多种植户受长期沟灌传统思维影响不能严格按照设计灌溉时间、次序进行灌溉，而是经常人为增加轮灌面积，延长灌溉时间，造成轮灌计划得不到有效执行，最终造成农作物滴灌系统运行不正常，农田因灌水不均匀而局部减产。近年来，随着无线信息传输技术的发展，ZigBee无线网络以其低成本、低功耗、低速率、近距离、短延时、高安全等特点，在现代发展中得到高度关注。现有的滴灌系统一般只能在固定的时间点进行固定时间的喷洒，不能深度契合土壤的湿度状况，往往存在喷洒过量或灌溉不足的现象，譬如以下专利：专利“灌溉系统”(申请号201310191289.5，申请日2013.05.21)公布了一种灌溉系统，包括：发动机、开关、电源、水泵和喷头，所述灌溉系统还包括控制器，所述开关同时与所述控制器、所述电源和所述发动机电连接，所述水泵与所述发动机和所述电源电连接，并连接所述喷头。其中一个实施例中，所述控制器用于定时发送启动信号和结束信号给所述开关；所述开关用于响应所述控制器发出的所述启动信号，连通所述电源和所述发动机，以及响应所述结束信号，断开所述电源和所述发动机的连接。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于云平台的一体化智能灌溉系统；采用PLC控制器实现整个系统智能化控制，通过智能移动终端对整个自动化作业进行检测控制。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于云平台的一体化智能灌溉系统，包括滴灌单元、控制部分、网关和远程监控平台，所述滴灌单元包括水泵、进水总阀、输水总管和与所述输水总管软管连通的输水支管、电磁阀和滴箭，所述水泵连接水源，一级电磁阀连接进水总阀，二级电磁阀连接输水支管；所述控制部分包括检测单元、PLC控制器、智能移动终端和远程监控平台，检测单元包括土壤水分传感器和红外热成像装置，PLC控制器包括分区控制器和主控制器，检测单元通过无线方式连接至分区控制器，所述分区控制器通过无线网络与区域主控制器连接，所述区域主控制器连接通过无线网络连接到远程监控平台，区域控制器具有显示屏以及手动控制操作键；网关内置无线通信模块和Zigbee收发器模块；网关通过内置无线通信模块与远程监控平台连接；无线传感器安装在地垄中，无线传感器通过Zigbee无线网络与网关连接；远程监控平台用于接收控制系统和无线传感器发送的数据，实时监控并保存数据，所述控制器为单片机，所述无线传感器包括无线温度传感器和无线湿度传感器，所述无线通信模块为WIFI、ZigBee、2G、3G、4G网络中的一种，所述远远程监控平台为云服务器，所述云服务器包括数据库，主控制器与进水总阀和分区控制器电连接，所述分区控制器与对应输水支管上设置的所有滴箭的进水阀和相应的湿度传感器连接；其中滴箭的数量、间距、行距和埋深以及湿度传感器与滴箭的间距和埋深可以根据土壤质地以及所栽培的作物种类来确定；土壤水分传感器和红外热成像装置通过无线网络连接无线通信装置，无线通信装置通过无线网络将土壤水分数据和生长情况拍成的照片传送到分区控制器，分区控制器结合土壤水分传感器以及红外图像计算作物水分亏缺指数，将水分亏缺指数信息通过无线网络连接主控制器，主控制器内存储作物生长阶段需水量的多组预设值，若当前水分亏缺指数小于预设值中对应当前土壤湿度值，远程监控平台根据微处理器数据控制水泵工作。所述上壤水分传感器为TDR-3土壤水分传感器，所述远程监控平台为云服务器，所述远程PLC控制器还包括报警模块，报警模块的输出端与分区控制器上的通讯串口连接，而该通讯串口则与Wifi模块进行网络信号连接；用于当植物严重干旱情况时，发出报警信号，并将报警信号发送至主控制器，人们在访问登陆云服务器后即可查看处理。每个分区控制器控制一个农田区域的输水支管的上控制阀以及土壤水分传感器监测设备，并分别与对应的区域主控制器相连接实现数据的传送与接收进行数据的通讯。湿度传感器将收集的土壤湿度信息和红外热成像装置提取的照片反馈给分区控制器，分区控制器根据水分亏缺指数，对一级电磁阀和二级电磁阀进行调整，保证土壤湿度处于所需水平。水源包括水窖、太阳能热水器、水箱和水井，其中水窖设置在温室外地势较低的地方，可用于储存雨水，以节约用水。当水窖中水位过低时，水窖中的水位传感器会将水窖中的水位信息传送到PLC控制器，PLC控制器会发出指令开启水泵，从水井自动向水窖补水。水窖、水箱通过三通管相连接，三通管的三个端口分别设置第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀以分别控制太阳能热水器、水箱和水窖中水流的方向；水箱还设置温度传感器，水箱内的温度传感器将水箱中的温度信息传送到PLC控制器，当水箱实测温度信号低于设定温度信号时，PLC控制器发出指令控制开启第一电磁阀和第二电磁阀从而使水流入水箱中，当水箱内的温度达到设定值时，PLC控制器发出指令控制关闭第一电磁阀和第二电磁阀；同理当水箱的实测温度信号高于设定温度信号时，PLC控制器发出指令开启第二电磁阀、第三电磁阀和增压泵，从而使水窖中的水流入水箱中，当温度达到设定值时，PLC控制器发出指令控制关闭第二电磁阀和第三电磁阀，从而实现对水箱中的进行自动控制。本专利技术具有以下优势：1、增产效益：实施了灌溉遥控管理，有效地执行轮灌制度，按需及时灌溉、施肥，最大限度的满足了作物的生长需要，使作物长势良好，实现增产。2、节水效益：实现现代农业节水灌溉控制技术，杜绝了在管理过程中，人工不能按时准确地开关阀门，从而会造成灌水量过多或灌水量不足的现象。3、节电效益：实现精确管理灌溉，从原来的节水灌溉到现在的灌溉节水，有效的控制了水泵的运行功率、运行时长，达到节约用电的目的。本专利技术通过在灌水器的下方设置相应的湿度传感器，监测每一局部区域的土壤湿度，并通过子控制器根据目标湿度自动控制灌水器的进水阀，从而实现始终使作物根区土壤水分处于最优控制阈值。该系统省去了毛细管束的使用，避免了毛细管堵塞造成故障的问题，系统更加可靠，同时可以对每一局部区域进行单独控制，节水效果更好。本专利技术既可以广泛应用于各种温室作物的灌溉过程中，也可以用于推广水头控制灌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云平台的一体化智能灌溉系统，其特征在于：包括滴灌单元、控制部分、网关和远程监控平台，所述滴灌单元包括水泵、进水总阀、输水总管和与所述输水总管软管连通的输水支管、电磁阀和滴箭，所述水泵连接水源，一级电磁阀连接进水总阀，二级电磁阀连接输水支管；所述控制部分包括检测单元、PLC控制器、智能移动终端和远程监控平台，检测单元包括土壤水分传感器和红外热成像装置，PLC控制器包括分区控制器和主控制器，检测单元通过无线方式连接至分区控制器，所述分区控制器通过无线网络与区域主控制器连接，所述区域主控制器连接通过无线网络连接到远程监控平台，区域控制器具有显示屏以及手动控制操作键；网关内置无线通信模块和Zigbee收发器模块；网关通过内置无线通信模块与远程监控平台连接；无线传感器安装在地垄中，无线传感器通过Zigbee无线网络与网关连接；远程监控平台用于接收控制系统和无线传感器发送的数据，实时监控并保存数据，所述控制器为单片机，所述无线传感器包括无线温度传感器和无线湿度传感器，所述无线通信模块为WIFI、ZigBee、2G、3G、4G网络中的一种，所述远远程监控平台为云服务器，所述云服务器包括数据库，主控制器与进水总阀和分区控制器电连接，所述分区控制器与对应输水支管上设置的所有滴箭的进水阀和相应的湿度传感器连接；其中滴箭的数量、间距、行距和埋深以及湿度传感器与滴箭的间距和埋深可以根据土壤质地以及所栽培的作物种类来确定；土壤水分传感器和红外热成像装置通过无线网络连接无线通信装置，无线通信装置通过无线网络将土壤水分数据和生长情况拍成的照片传送到分区控制器，分区控制器结合土壤水分传感器以及红外图像计算作物水分亏缺指数，将水分亏缺指数信息通过无线网络连接主控制器，主控制器内存储作物生长阶段需水量的多组预设值，若当前水分亏缺指数小于预设值中对应当前土壤湿度值，远程监控平台根据微处理器数据控制水泵工作。...

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台的一体化智能灌溉系统，其特征在于：包括滴灌单元、控制部分、网关和远程监控平台，所述滴灌单元包括水泵、进水总阀、输水总管和与所述输水总管软管连通的输水支管、电磁阀和滴箭，所述水泵连接水源，一级电磁阀连接进水总阀，二级电磁阀连接输水支管；所述控制部分包括检测单元、PLC控制器、智能移动终端和远程监控平台，检测单元包括土壤水分传感器和红外热成像装置，PLC控制器包括分区控制器和主控制器，检测单元通过无线方式连接至分区控制器，所述分区控制器通过无线网络与区域主控制器连接，所述区域主控制器连接通过无线网络连接到远程监控平台，区域控制器具有显示屏以及手动控制操作键；网关内置无线通信模块和Zigbee收发器模块；网关通过内置无线通信模块与远程监控平台连接；无线传感器安装在地垄中，无线传感器通过Zigbee无线网络与网关连接；远程监控平台用于接收控制系统和无线传感器发送的数据，实时监控并保存数据，所述控制器为单片机，所述无线传感器包括无线温度传感器和无线湿度传感器，所述无线通信模块为WIFI、ZigBee、2G、3G、4G网络中的一种，所述远远程监控平台为云服务器，所述云服务器包括数据库，主控制器与进水总阀和分区控制器电连接，所述分区控制器与对应输水支管上设置的所有滴箭的进水阀和相应的湿度传感器连接；其中滴箭的数量、间距、行距和埋深以及湿度传感器与滴箭的间距和埋深可以根据土壤质地以及所栽培的作物...

【专利技术属性】
技术研发人员：华爽，
申请(专利权)人：华爽，
类型：发明
国别省市：北京;11