一种基于土壤湿度的智能灌溉系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于土壤湿度的智能灌溉系统及方法，涉及灌溉系统技术领域，系统包括控制单元、水泵单元、灌溉单元以及至少一组传感器单元，控制单元与传感器单元信号和水泵单元连接，水泵单元通过灌溉管道与灌溉单元连接；传感器单元包括至少三个湿度传感器，分别设置在对应植被的近地端、根系处和远地端；基于传感器单元，设定灌溉阈值和权重值组，利用滑动加权进行灌溉控制。结合实时采样土壤湿度进行灌溉控制，实现了基于土壤湿度的灌溉控制实时反馈调节，极大的利用的灌溉资源，给植被提供了针对性的土壤湿度生长环境。提供了针对性的土壤湿度生长环境。提供了针对性的土壤湿度生长环境。

【技术实现步骤摘要】
一种基于土壤湿度的智能灌溉系统及方法


[0001]本专利技术涉及灌溉系统
，特别涉及一种基于土壤湿度的智能灌溉系统及方法。

技术介绍

[0002]土壤湿度是指土壤中水分含量的测量，它对于农业、环境保护和资源管理等领域都具有关键的意义，其作为农作物生长发育的重要指标之一，过高或过低的土壤湿度都会对植物的健康和产量产生负面影响；过湿或过干的土壤还会容易引发土壤侵蚀和土地退化问题，湿度过高时，土壤容易流失和结块，导致水土流失和土壤质量下降，湿度过低时，土壤会干裂、变硬，减少土壤肥力，湿度适宜的土壤有利于植被生长和生态系统的平衡，有助于保护生物多样性、减少土壤污染和改善空气质量。
[0003]综上，随着全球气候变化和人类活动的不断发展，土壤湿度检测变得越来越重要。通过定期监测土壤湿度，能够更好的了解突然环境，可以及时调整灌溉量，确保作物获得适当的水分，提高农作物的生产效率和质量，同时也能够保护土壤资源，实现对水资源的合理利用，提高水资源的利用率，避免浪费水资源。
[0004]现有的环境监测系统或装置，结构繁杂，体积较大，且其功能执行单一，大多是通过提前设定好灌溉周期进行灌溉，灌溉周期的设定一般是通过间隔时间或灌溉水量及灌溉次数进行设置；这种灌溉系统和灌溉方式缺少对土壤湿度的采样，忽略了植被的需要以及其当下的土壤湿度环境，不能够根据对应植被的需要以及土壤环境的情况进行针对性的灌溉，浪费了水资源，同时不能更好的提供植被需要的土壤环境。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于土壤湿度的智能灌溉系统及方法，通过实时采样土壤湿度，根据土壤湿度，利用加权滑动平均算法进行灌溉控制，基于土壤湿度采样进行灌溉的方式，可根据具备植被设置灌溉水量和次数等阈值，结合土壤湿度进行灌溉控制，实现了基于土壤湿度的实时反馈调节，极大的利用的灌溉资源，给植被提供了针对性的土壤湿度生长环境。
[0006]本专利技术提供了一种基于土壤湿度的智能灌溉系统，具体技术方案如下：
[0007]系统包括控制单元、水泵单元、灌溉单元以及至少一组传感器单元，所述控制单元与所述传感器单元信号和水泵单元连接，所述水泵单元通过灌溉管道与所述灌溉单元连接；
[0008]所述传感器单元包括至少三个湿度传感器，分别设置在对应植被的近地端、根系处和远地端。
[0009]进一步的，所述湿度传感器在对应植被的土壤下竖直排列，且间距相等。
[0010]进一步的，系统还包括指示灯，所述指示灯与所述控制单元信号连接，所述指示灯采用发光二极管。
[0011]进一步的，所述指示灯与所述灌溉单元一一对应设置。
[0012]本专利技术还公开了一种基于土壤湿度的智能灌溉方法，基于上述所述的智能灌溉系统，方法包括：
[0013]S1：设定灌溉阈值、权重值组和灌溉单元的状态，并初始化；
[0014]所述权重值组包括若干权重值，对应传感器单元中各湿度传感器；
[0015]所述灌溉阈值包括第一阈值、第三阈值共两级阈值，所述第三阈值大于所述第一阈值；
[0016]S2：启动灌溉系统，实时获取当前植被对应的各处湿度传感器采集的湿度数据；
[0017]S3：基于初始权重值组的权重值，根据采集的湿度数据进行加权计算，并将加权结果与第一阈值比较，若大于，则保持灌溉单元的初始状态，并基于当前权重值组，进行实时数据采集加权计算和比较，反之，则执行下一步骤；
[0018]S4：对当前的权重值进行二级滑动更新，实时采集湿度数据，基于当前滑动更新后的权重值组，进行加权计算，并将加权结果与第三阈值进行比较，若小于，则保持当前灌溉单元的状态，基于当前权重值组，进行实时数据采集加权计算和比较，反之，则通过水泵单元，驱动灌溉单元进行灌溉，并执行S5；
[0019]S5：驱动灌溉单元进行灌溉时，基于当前权重值组，进行实时数据采集加权计算和比较，当比较结果为小于时，则将权重值组更新为初始时的权重值组，并返回执行S1。
[0020]进一步的，所述二级滑动更新，为将当前权重值组中的各权重值，基于设定的初始权重值，按照对应近地端湿度传感器的权重值、对应根系处湿度传感器的权重值以及对应远地端湿度传感器的权重值进行由大至小的设置更新。
[0021]进一步的，所述灌溉阈值还包括第二阈值，所述第二阈值小于第三阈值，大于第一阈值。
[0022]进一步的，在步骤S4之前，还包括：
[0023]S40：对当前的权重值进行一级滑动更新，实时采集湿度数据，基于当前滑动更新后的权重值组，进行加权计算，并将加权结果与第二阈值进行比较，若大于，则保持灌溉单元的当前状态，并基于当前权重值组进行实时数据采集加权计算和比较，反之，则执行下一步骤。
[0024]进一步的，所述一级滑动更新，为将当前权重值组中的各权重值，基于设定的初始权重值，按照对应远地端湿度传感器的权重值、对应近地端湿度传感器的权重值以及对应根系处湿度传感器的权重值进行由大至小的设置更新。
[0025]进一步的，所述权重值组中的各权重值不同，初始的权重值组中，且对应根系处湿度传感器的权重值大于对应近地端湿度传感器的权重值，对应近地端湿度传感器的权重值大于对应远地端湿度传感器的权重值。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术系统结构简单，同时基于单片机作为控制单元，体积小，便于扩展灌溉单元和传感器单元，控制方法采用滑动加权实现循环的反馈调节控制灌溉，灌溉的控制结合了对土壤湿度的高精度监测，实现了灌水量和频率的灵活控制；通过指示灯和单片机，可以使相关人员实时获取土壤湿度数据并进行准确的分析和记录，以便能够更好地了解土壤湿度的动态变化；不同类型的土壤和作物对湿度的要求可能不同，通过单片机可以根据需要选
择合适的传感器和接口来满足具体的土壤湿度检测需求，通过配置不同的传感器和参数来适应不同的应用场景，实现不同植被在临近的环境下一起种植，同时保证对不同植被进行针对性灌溉，极大的提高了水资源的利用率，更好的提供了植被生长需求；通过一级和二级滑动加权进行灌溉控制，避免了在极端环境下，当根系处含湿量不够，但地下有水的情况出现冗余灌溉，使得灌溉更加适配环境，更加精确，有利于植被生长。
附图说明
[0028]图1是系统结构原理示意图。
[0029]图2是实施例1的方法控制逻辑示意图。
[0030]图3是实施例2的方法控制逻辑示意图。
[0031]附图标记说明：1
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控制单元，2
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指示灯，3
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水泵单元，4
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灌溉单元，5
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湿度传感器，6
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植被。
具体实施方式
[0032]在下面的描述中对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于土壤湿度的智能灌溉系统，其特征在于，系统包括控制单元、水泵单元、灌溉单元以及至少一组传感器单元，所述控制单元与所述传感器单元信号和水泵单元连接，所述水泵单元通过灌溉管道与所述灌溉单元连接；所述传感器单元包括至少三个湿度传感器，分别设置在对应植被的近地端、根系处和远地端。2.根据权利要求1所述的基于土壤湿度的智能灌溉系统，其特征在于，所述湿度传感器在对应植被的土壤下竖直排列，且间距相等。3.根据权利要求1所述的基于土壤湿度的智能灌溉系统，其特征在于，系统还包括指示灯，所述指示灯与所述控制单元信号连接，所述指示灯采用发光二极管。4.根据权利要求1所述的基于土壤湿度的智能灌溉系统，其特征在于，所述指示灯与所述灌溉单元一一对应设置。5.一种基于土壤湿度的智能灌溉方法，其特征在于，所述基于土壤湿度的智能灌溉方法基于权利要求1
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4任一所述的智能灌溉系统，方法包括：S1：设定灌溉阈值、权重值组和灌溉单元的状态，并初始化；所述权重值组包括若干权重值，对应传感器单元中各湿度传感器；所述灌溉阈值包括第一阈值、第三阈值共两级阈值，所述第三阈值大于所述第一阈值；S2：启动灌溉系统，实时获取当前植被对应的各处湿度传感器采集的湿度数据；S3：基于初始权重值组的权重值，根据采集的湿度数据进行加权计算，并将加权结果与第一阈值比较，若大于，则保持灌溉单元的初始状态，并基于当前权重值组，进行实时数据采集加权计算和比较，反之，则执行下一步骤；S4：对当前的权重值进行二级滑动更新，实时采集湿度数据，基于当前滑动更新后的权重值组，进行加权计算，并将加权结果与第三阈值进行比较，若小于，则保持当前灌溉单元的状态，基于当前权重值组，进行实时数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗泽昕，
申请(专利权)人：黄立维，
类型：发明
国别省市：