無源節水灌溉方法及其設施的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種無源節水灌溉方法及其設施，方法包括步驟：(1)確定供水和停水的閾值；(2)探測土壤含水量等墑情；(3)土壤濕度低于最低閾值，則供水；(4)發接收到信息的信號；沒有收到該信號，則報警提示；(5)記錄含水量，直至達到最大的閾值；(6)命令停止供水；(7)單片機控制閥門關閉，中央控制室的計算機接收到信號，則結束，沒有接收到該信號，則報警提示；(8)一輪控制結束，等待土壤含水量低于最低閾值時重復(1)。無源節水灌溉設施，包括土壤墑情傳感器部分，中央控制室部分以及電動閥門開關部分。本發明降低勞動強度，節省勞動力成本，改善工作環境，做到精準灌溉，合理高效利用水資源，不會造成浪費和二次污染。
【專利說明】無源節水灌溉方法及其設施
【技術領域】:
[0001]本發明涉及農業和園林節水灌溉領域，特別是涉及一種無源節水灌溉方法及其設施。
【背景技術】:
[0002]根據水利部全國第2次水資源評價的結果，我國人均水資源量為2200m3，目前有16個省(區、市)人均水資源量(不包括過境水)低于嚴重缺水線，有6個省、區(寧夏、河北、山東、河南、山西、江蘇)人均水資源量低于500m3。預測到2030年我國人口增至16億時，人均水資源量將降到1750m3，人均水資源量僅為世界平均水平的I / 4。而且很多省市的人均水資源量遠遠低于國際最低人均水資源量的紅線1000m3。淡水資源已經成為農業發展和世界糧食供應的安全威脅。因此，節水灌溉技術很有發展前景。同時，節水灌溉技術發展得到了國家和社會的大力支持，發展勢頭迅速。
[0003]現有的節水灌溉技術多為人工節水灌溉，智能化節水技術僅利用電池供電來感測土壤濕度，決定是否灌溉，或者定時定量自動灌溉，大多只考慮土壤情況而沒有考慮植物具體需水情況。現有的遠程控制技術更多的是人工操作，自動化程度不高。現有的節水灌溉方法多為人員在現場值守，工作條件艱苦，人力消耗大，且人力控制不夠精準。另外現有的無線遠程控制在田間采集需要用到普通電池或者拉一根電線，普通電池本身具有污染性，拉電線很不方便。
[0004]總之，現有的灌溉方法和設施普遍的缺點是自動化程度低而導致人力成本高，工作條件艱苦，現有的智能控制技術需要外來能源維持工作，同時控制精度不高，水資源浪費嚴重。

【發明內容】
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[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種既節省勞力成本，降低勞動強度，改善工作環境，精準灌溉，合理高效利用水資源，又不會造成二次污染和浪費的無源節水灌溉系統。
[0006]為了解決【背景技術】所存在的問題，本發明采用以下技術方案:
[0007]一種無源節水灌溉方法如下:
[0008](I)確定田地特定作物特定生長階段的田間最佳水量，即最適合該作物生長的土壤濕度情況，然后將這些數據輸入計算機中，來確定供水和停水的閾值；
[0009](2)將設備調試好，土壤墑情傳感器會探測出田地中的土壤含水量等墑情信息，并將探測到的數據通過遠程傳輸系統傳到中央控制室，中央控制室的遠程傳輸系統接收數據，傳輸到計算機中；
[0010](3)計算機接收數據，如果該土壤濕度大于最低的閾值，則計算機將數據記錄不處理；如果該土壤濕度低于最低的閾值，則計算機發出遠程指令，命令開始供水；
[0011](4)電動閥門開關部分的無線信號收發裝置接收到計算機的遠程指令后，將指令發送到單片機上，此時，單片機控制閥門開始供水；同時，發出接收到信息的信號；通過無線信號收發裝置發出，中央控制室的計算機接收到該信號，則結束；若一定時間內沒有接收到該信號，則向值守人員報警提示；[0012](5)隨著田間供水，則土壤的含水量逐漸提高，這段時間，土壤墑情傳感器仍在持續向中央控制室報告土壤的含水量情況，此時計算機對含水量情況進行記錄，直至含水量達到最大的閾值；[0013](6)當計算機接收的土壤含水量達到最大閾值時，計算機向電動閥門部分發出遠程指令，命令停止供水；[0014](7)電動閥門部分接收到的指令傳遞到單片機上時，單片機控制閥門關閉，同時向中央控制室發出接收信息的信號，中央控制室的計算機接收到該信號，則結束；若一定時間內沒有接收到該信號，則向值守人員報警提示；[0015](8) 一輪控制結束，等待土壤含水量低于最低閾值時重復第一步。[0016]該種無源節水灌溉方法所用的設施包括土壤墑情傳感器部分，中央控制室部分以及電動閥門開關部分。其中每一部分土壤墑情傳感器部分由土壤墑情傳感器一組，太陽能系統一套，室外支架一套，遠程傳輸系統一套，已經開通GPRS功能的GSM卡一張。中央控制室部分由監控值班室構成，室內含有GPRS模塊，遠程傳輸系統，單片機，計算機(內含控制芯片)。電動閥門開關部分由電動閥門控制裝置以及閥門組成。電動閥門控制裝置內含有無線信號收發裝置和單片機。其中，所述的土壤墑情傳感器所需的電能由太陽能系統供電。[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果是:根據特定作物及其各個生長階段來確定土壤最佳含水量，可以使水資源的利用更加精準合理；土壤墑情傳感器所需的電能由太陽能系統供電，因此可以持續工作，并且不需要外來的電源，不像普通的電池一樣具有污染性；做到實時監控，可以知道什么時候什么設備出現了問題；自動化程度更高，人員的工作量更小，出錯的幾率更低。
【專利附圖】

【附圖說明】:[0018]圖1是無源節水灌溉方法流程圖。[0019]圖2是土壤墑情傳感器部分。[0020]圖3是中央控制室部分。[0021]圖4是電動閥門開關部分。
【具體實施方式】:[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步描述:[0023]圖1是無源節水灌溉方法流程圖。具體流程如下:[0024](1)先確定田地作物的田間最佳水量，即最適合該作物不同生長階段生長的土壤濕度，然后將這些數據輸入計算機中，來確定不同時期供水和停水的閾值；[0025](2)將設備調試好，土壤墑情傳感器會探測出田地中的土壤含水量，并將探測到的數據通過遠程傳輸系統傳到中央控制室，中央控制室的遠程傳輸系統接收數據，傳輸到計算機中；[0026](3)計算機接收數據，如果該土壤濕度大于最低的閾值，則計算機將數據記錄不處理；如果該土壤濕度低于最低的閾值，則計算機發出遠程指令，命令開始供水；
[0027](4)電動閥門開關部分的無線信號收發裝置接收到計算機的遠程指令后，將指令發送到單片機上，此時，單片機控制閥門開始供水；同時，發出接收到信息的信號；通過無線信號收發裝置發出，中央控制室的計算機接收到該信號，則結束；若一定時間內沒有接收到該信號，則向值守人員報警提示；
[0028](5)隨著田間供水，則土壤的含水量逐漸提高，這段時間，土壤墑情傳感器仍在持續向中央控制室報告土壤的含水量情況，此時計算機對含水量情況進行記錄，直至含水量達到最大的閾值；
[0029](6)當計算機接收的土壤含水量達到最大閾值時，計算機向電動閥門部分發出遠程指令，命令停止供水；
[0030](7)電動閥門部分接收到的指令傳遞到單片機上時，單片機控制閥門關閉，同時向中央控制室發出接收信息的信號，中央控制室的計算機接收到該信號，則結束；若一定時間內沒有接收到該信號，則向值守人員報警提示；
[0031](8) 一輪控制結束，等待土壤含水量低于最低閾值時重復第一步。
[0032]該種無源節水灌溉方法所用的設施包括土壤墑情傳感器部分，中央控制室部分以及電動閥門開關部分。其中，所述的土壤墑情傳感器所需的電能由太陽能系統供電。
[0033]圖2是土壤墑情傳感器部分。土壤墑情傳感器部分由土壤墑情傳感器一組，太陽能系統一套，室外支架一套，遠程傳輸系統一套，已經開通GPRS功能的GSM卡一張組成。在工程過程中，太陽能供電系統為土壤墑情傳感器和遠程傳輸系統供電，而土壤墑情傳感器測量出的土壤墑情情況以信號的形式傳入遠程傳輸系統，向中央控制室傳輸。
[0034]圖3是中央控制室部分。中央控制室部分由監控值班室構成，室內有含有GPRS模塊，遠程傳輸系統，單片機，內含控制芯片的計算機。在工作過程中，裝有GPRS模塊的遠程傳輸系統接收到土壤墑情數據或者單片機的數據，然后將接收到的信號傳輸到裝有控制芯片的計算機，當需要進行控制時，計算機將控制信號傳輸到遠程傳輸系統發出信號。
[0035]圖4是電動閥門開關部分。電動閥門開關部分由電動閥門控制裝置以及閥門組成。電動閥門控制裝置內含有無線信號收發裝置和單片機。該工作過程為當無線信號收發裝置接收到中央控制室發出的控制信號時，將信號傳輸到單片機，即為信號輸入，單片機根據接收到的信號控制閥門開關。同時，單片機將開關開合情況傳輸到無線信號收發裝置，并通過無線信號收發裝置發送給中央控制室。
[0036]中央控制室除了用計算機控制，也可以用單片機組成的系統控制并且用顯示器顯示出來。
[0037]本技術采用的是GPRS信息傳輸，隨著時代的發展，可能會有更先進的無線傳輸技術。比如現在的CDMA2000，MCDMA完善之后。
[0038]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種無源節水灌溉方法，其特征在于，它由以下步驟實現: (1)確定田地特定作物特定生長階段的田間最佳水量，即最適合該作物生長的土壤濕度情況，然后將這些數據輸入計算機中，來確定供水和停水的閾值； (2)將設備調試好，土壤墑情傳感器會探測出田地中的土壤含水量等墑情信息，并將探測到的數據通過遠程傳輸系統傳到中央控制室，中央控制室的遠程傳輸系統接收數據，傳輸到計算機中； (3)計算機接收數據，如果該土壤濕度大于最低的閾值，則計算機將數據記錄不處理；如果該土壤濕度低于最低的閾值，則計算機發出遠程指令，命令開始供水； (4)電動閥門開關部分的無線信號收發裝置接收到計算機的遠程指令后，將指令發送到單片機上，此時，單片機控制閥門開始供水；同時，發出接收到信息的信號；通過無線信號收發裝置發出，中央控制室的計算機接收到該信號，則結束；若一定時間內沒有接收到該信號，則向值守人員報警提示； (5)隨著田間供水，則土壤的含水量逐漸提高，這段時間，土壤墑情傳感器仍在持續向中央控制室報告土壤的含水量情況，此時計算機對含水量情況進行記錄，直至含水量達到最大的閾值； (6)當計算機接收的土壤含水量達到最大閾值時，計算機向電動閥門部分發出遠程指令，命令停止供水； (7)電動閥門部分接收到的指令傳遞到單片機上時，單片機控制閥門關閉，同時向中央控制室發出接收信息的信號，中央控制室的計算機接收到該信號，則結束；若一定時間內沒有接收到該信號，則向值守人員報警提示； (8)—輪控制結束，等待土壤含水量低于最低閾值時重復第一步。
2.一種實施權利要求1所述方法的無源節水灌溉設施，其特征在于，包括: 土壤墑情傳感器部分，由土壤墑情傳感器一組，太陽能系統一套，室外支架一套，遠程傳輸系統一套，已經開通GPRS功能的GSM卡一張組成；該部分所需的電能由太陽能系統供電； 中央控制室部分，由監控值班室構成，室內含有GPRS模塊、遠程傳輸系統、單片機以及內含控制芯片的計算機； 電動閥門開關部分，內含有無線信號收發裝置和單片機。
【文檔編號】A01G25/16GK103583318SQ201310533953
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】宗文明, 劉志華, 宗一, 葉紅, 潘懷坤, 高正輝, 茹作升, 陶冠華, 吳含萍, 周談龍 申請人:安徽農業大學