一种节水灌溉远程监控装置

技术领域

本发明涉及农业智能化管理技术领域，更具体的说，涉及一种节水灌溉远程监控装置。

背景技术

作为现代农业生产、经营方式的革命性转变，智慧农业旨在优化农场管理和提高农场生产、经营效率，是推动现代农业发展的重要途径。近年来，随着“互联网+”战略的实施，互联网技术与农业生产不断融合，逐渐形成了“互联网+农业”的现代农业发展模式。智慧农业借助互联网技术力量，形成了以农业机械化、科学育种、设施农业等为代表的依靠科技成果的先进生产手段，利用人工智能、云计算等技术实现生产阶段的智能决策、自动控制与精准管理。

如今，水资源紧缺已成为制约我国乃至全球经济发展的“瓶颈”，每年农业用水更是占据了我国总用水量中的70％，农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。节水灌溉(water－saving irrigation)是以最低限度的用水量获得最大的产量或收益，也就是最大限度地提高单位灌溉水量的农作物产量和产值的灌溉措施。不同作物农田的水分状况,表现在土壤湿度水平、各水分时期出现时间、作物收获后残留土壤中的水量等方面均有明显区别。随着国家农业现代化的逐步实施，为了实现农田精细耕种，农田信息监控越来越重要。

因此，提供一种既能实现远距离监控，又能实现智能化节水的装置，利用无线网络传感器网络技术构成远程无线智能控制，是本领域技术人员的一个主要研究方向。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种节水灌溉远程监控装置，其具体技术方案如下：

一种节水灌溉远程监控装置，包括雨水收集系统、灌溉系统、监测系统、总控系统、供电系统；雨水收集系统包括第一收集池、若干第二收集池、水肥混合池，第一收集池的入水口与多条雨水汇集管道相连通，且该入水口处设置有过滤装置；第一收集池的侧面上部设有溢流口，该溢流口通过逆止阀与若干第二收集池分别相连通；第一收集池和第二收集池内分别对应设置有液位计一以及提升装置，其中的雨水能够经提升装置输送至水肥混合池；水肥混合池的进水口处设有电磁阀一，内部设有液位计二、搅拌装置，顶部设有肥料加注口；水肥混合池的侧面设有出水口，该出水口通过管路连接灌溉系统；灌溉系统包括与水肥混合池的出水口相连接的灌溉主管路，灌溉主管路上设有水泵，灌溉主管路的另一端连接若干灌溉支管路，每一灌溉支管路靠近灌溉主管路的一端均设有一流量电磁阀，灌溉支管路上均布有喷淋头或滴灌头；监测系统包括数据采集传感器、监控主机、报警器，数据采集传感器将信号传送给监控主机，报警器与监控主机电连接，监控主机通过无线传输模块连接外部的用户服务器；总控系统分别与液位计一、液位计二、提升装置、搅拌装置、水泵、电磁阀一、流量电磁阀电连接，用户服务器通过无线传输模块连接总控系统；供电系统为太阳能供电系统与市电供电系统的组合，为监测系统及总控系统进行供电。

通过采用上述技术方案，本发明在雨水收集阶段设置了雨水收集系统，该雨水收集系统包括第一收集池、若干第二收集池以及水肥混合池，第一收集池将汇集而来的雨水进行过滤和储存，当雨水的收集量超过第一收集池的储存量后，其会溢流至第二收集池内，该结构保证了尽可能多的储存雨水用于农作物的灌溉，节省的水资源，减少水资源的浪费。同时，当作物需要施肥时，水肥混合池可以根据其池内的水量控制加入肥料的量，并将肥料充分混入到雨水中，实现灌溉的同时自动施肥。

本发明装置还设置了监测系统以及总控系统，监测系统通过对农田各种情况进行实时监控，将采集到的数据经监控主机处理后由无线传输模块传送至用户服务器(出现异常情况亦会及时报警)，然后总控系统再依据相应数据对灌溉和施肥步骤进行合理的管控。本发明装置既节约了水资源，实现了合理施肥，同时又通过远程监控提高了农业生产效率，节省了人力资源，为农田灌溉、施肥控制的现代化、智能化、精准化提供了必要手段。

优选的，过滤装置包括位于上层的格栅以及位于格栅下层的滤网或者砂石层，以对雨水中的杂质进行有效的过滤。

优选的，第一收集池以及第二收集池内均设有污泥排放机构，以定期排出池内雨水经沉淀产生的污泥。

优选的，每一灌溉支管路靠近灌溉主管路的一端还设有用以控制流量电磁阀开闭的流量累积指示阀，以精准控制灌溉量和施肥量。

优选的，无线传输模块为RF模块或网络通信模块。

优选的，数据采集传感器包括土壤水分传感器、土壤养分传感器。

优选的，若该装置应用于对温室大棚的灌溉监控，数据采集传感器还包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳浓度传感器。

优选的，水肥混合池出水口与灌溉系统相连接的管路上连接有与总控系统电连接的加热装置以及水温调节器。该结构可控制灌溉用水达到适合作物生长的温度，有利于作物的快速生长。

优选的，水肥混合池的进水口还与自来水或者井水的出水管路相连接，该出水管路上设有与总控系统电连接的电磁阀二。当雨水存储不足时，则借助自来水或者井水来实现灌溉，保证灌溉效果。

优选的，水肥混合池的出水口处还设有过滤网，以过滤没有溶解的肥料颗粒或者杂质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种节水灌溉远程监控装置的整体结构示意图一。

图2为本发明一种节水灌溉远程监控装置的整体结构示意图二。

图3为雨水收集系统的部分结构示意图。

图4为本发明监测系统与总控系统的电路原理图。

图中：1-第一收集池，2-第二收集池，3-水肥混合池，4-溢流口，5-液位计一，6-提升装置，7-电磁阀一，8-液位计二，9-搅拌装置，10-肥料加注口，11-灌溉主管路，12-水泵，13-灌溉支管路，14-流量电磁阀，15-流量累积指示阀，16-污泥排放机构，17-加热装置，18-电磁阀二，19-监控主机，20-报警器，21-总控系统，22-用户服务器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-图3所示，本发明一种节水灌溉远程监控装置，包括雨水收集系统、灌溉系统、监测系统、总控系统21、供电系统。

具体的，

雨水收集系统包括第一收集池1、若干第二收集池2以及水肥混合池3。第一收集池1的入水口与多条雨水汇集管道相连通，且该入水口处设置有过滤装置，该过滤装置包括位于上层的格栅以及位于格栅下层的滤网或者砂石层，以有效的截留除去雨水中的杂质。

第一收集池1的侧面上部设有溢流口4，该溢流口4通过逆止阀与若干第二收集池2分别相连通，第二收集池2为备用收集池，以在第一收集池1存储空间不足时使用。第一收集池1和第二收集池2内分别对应设置有液位计一5以及提升装置6，其中的雨水能够经提升装置6各自输送至水肥混合池3，而液位计一5可以通过反馈不同收集池内水量的多少来决定对应的提升装置6是否被开启、关停。

进一步的，第一收集池1以及第二收集池2内均设有污泥排放机构16。第一收集池1以及第二收集池2同样具有沉淀池的功能，时间一长，未被过滤掉的泥土、杂质等会沉积在池底，因此需要每隔一段时间开启污泥排放机构16，将底部的污泥去除掉。

水肥混合池3的进水口处设有电磁阀一7，该电磁阀一7在需要进行灌溉或者施肥时才会被开启。水肥混合池3的内部设有液位计二8、搅拌装置9，顶部设有肥料加注口10，液位计二8用以显示水肥混合池3内水量，以便精确控制肥料的加入量，搅拌装置9用以使肥料与水充分的混合。水肥混合池3的侧面设有出水口，该出水口通过管路连接灌溉系统。

进一步的，水肥混合池3的进水口还与自来水或者井水的出水管路相连接，该出水管路上设有与总控系统21电连接的电磁阀二18。当第一收集池1、第二收集池2中雨水的存储量无法满足农作物所需水量时，则需要控制打开相应电磁阀二18，引入自来水或者井水。

同时，水肥混合池3的出水口处还设有过滤网，以拦截未被水充分溶化的肥料，确保施肥均匀。该过滤网可设计成易拆卸且便于清洗的结构。

灌溉系统包括与水肥混合池3的出水口相连接的灌溉主管路11，灌溉主管路11上设有为灌溉水提供传输动力的水泵12，灌溉主管路11的另一端连接若干灌溉支管路13，每一灌溉支管路13靠近灌溉主管路11的一端均设有一流量电磁阀14，灌溉支管路13上均布有喷淋头或滴灌头。

进一步的，每一灌溉支管路13靠近灌溉主管路11的一端还设有用以控制流量电磁阀14开闭的流量累积指示阀15。

如图4所示，监测系统包括数据采集传感器、监控主机19、报警器20，数据采集传感器将信号传送给监控主机19，报警器20与监控主机19电连接，监控主机19通过无线传输模块连接外部的用户服务器22；总控系统21分别与液位计一5、液位计二8、提升装置6、搅拌装置9、水泵12、电磁阀一7、电磁阀二18、流量电磁阀14电连接，用户服务器22通过无线传输模块连接总控系统21；供电系统为太阳能供电系统与市电供电系统的组合，为监测系统及总控系统21进行供电。

本发明中，无线传输模块一般为RF模块或网络通信模块。用户服务器22为远程个人电脑或远程个人手机。

同时，数据采集传感器包括土壤水分传感器、土壤养分传感器。

更进一步的，若想将本发明应用于对温室大棚的灌溉监控，则数据采集传感器除设于温室内的土壤水分传感器、土壤养分传感器之外，还可包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳浓度传感器等，用以监控温室内的温湿度、光照强度以及二氧化碳浓度等，为针对温室内的其他操作提供参考数据。

同时，本发明为了控制灌溉用水达到适合作物生长的温度，以便温室内作物能够快速生长，其在水肥混合池3出水口与灌溉系统相连接的管路上还连接有与总控系统21电连接的加热装置17以及水温调节器。

本发明一种节水灌溉远程监控装置，当用户服务器22无灌溉指令时，水肥混合池3的进水口处的电磁阀一7处于关闭状态，雨水则在平时被不断收集至第一收集池1和第二收集池2内；当监测系统根据实时回传的监控数据确定土壤水分含量不足后，用户服务器22则发出灌溉指令，水肥混合池3的进水口处的电磁阀一7开启，并根据第一收集池1和第二收集池2内的存水量反馈开启相应的提升装置6，向水肥混合池3注水，若根据监控数据的分析，不需要在灌溉时施肥，则进入到水肥混合池3内的水直接被水泵12引入灌溉主管路11，总控系统21再根据数据不同区域土壤水分含量反馈开启相应灌溉支管路13上的流量电磁阀14，对检测缺水的土壤进行灌溉。

根据土壤养分传感器回传的分析数据，若需要对作物进行施肥，则需先在水肥混合池3内注入一定量的水，然后根据水量加入相应类型和用量的肥料，待肥料与水混合均匀后，总控系统21控制打开水泵12与对应的流量电磁阀14，进行施肥即可。

本发明通过对土壤的水分、养分等数据进行远程监控，可以让人们能够依据土壤湿度信息，合理控制浇灌水量；依据土壤的养分监测信息，合理施肥，确保作物能够及时准确地得到养分补充。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。