一种基于传感器组的土壤湿度测量方法及浇灌控制系统

1.本发明涉及浇灌技术领域，具体为一种基于传感器组的土壤湿度测量方法及浇灌控制系统。


背景技术：

2.植物(农作物)的生长离不开水分供应。植物(农作物)生产过程中的养分运输、光合作用、代谢过程中都需要水分参与才能完成。植物(农作物)在不同环境和不同生长期，需水量是不同的，在生长旺盛期需水量更大。由于光照、蒸发等因素，土壤水分也会很快流失。土壤水分(含水率)通过湿度指标反映出来。土壤湿度过低，就是干旱，会影响植物(农作物)的成长、产量和品质，严重干旱会导致其凋萎和死亡。土壤湿度过高，会恶化土壤通气性，造成霉菌、病毒快速繁殖，造成植物(农作物)根系霉变、腐烂，进而影响植物(农作物)的正常生长，造成植物枯萎、死亡和农作物减产、绝产。
3.传统浇灌系统是通过人工观察植物(农作物)的缺水状况，并根据经验判断是否浇灌以及灌溉量大小。人工浇灌的弊端也是显而易见的，人工控制会出现不及时浇灌和过度灌溉的情况。不及时浇灌会造成作物减产，影响植物生长，过度灌溉则会造成更严重的后果，人工凭经验浇灌也会发生频繁灌溉、造成土壤干湿混乱，透气性下降，霉菌滋生等弊端。
4.专利cn109258402a记载了一种智能绿植浇灌设备系统，包括配水箱，水流量监测器，以及出水端的电动阀门，使配水箱内配好的浇灌用水通过出水管道流出，从而提供一种可在灌溉前监测水质含量，依据水质含量情况对水质进行自动调配、混合，使其达到灌溉用水标准的一种智能绿植浇灌设备系统。该发明提供灌溉水储存罐以及灌溉水自动调配、混合控制，不检测土壤含水率。
5.专利cn209372852u记载了一种远程监控型农业土壤湿度监控和智能浇灌装置，其特征是单个土壤湿度传感器通过rs485总线连接到通信模块上后再连接到单片机上，单片机与驱动电路连接，驱动电路连接球型电动阀控制水源。
6.专利cn111802238a记载了一种自动远程智能浇灌方法及系统，移动终端与服务器通信连接，移动终端通过服务器向第一路由器和第二路由器中的至少一个发送控制指令；第一路由器和第二路由器中的至少一个将控制指令发送给对应的第一plc和第二plc；第一plc和第二plc根据控制指令控制对应的电动蝶阀和水阀的开启和关闭。该发明提供多路灌溉控制，不检测土壤含水率。
7.专利cn110679451a记载了一种基于blemesh技术的智能浇灌系统，先将浇灌点与blemesh互联网接入节点形成自组网，浇灌点采集土壤含水率，生成传感数据并按照mesh方式传输至互联网接入节点，互联网云平台根据传感器数据确定该地址位置需要的灌溉量，相应的浇灌点接受灌溉数据开启水龙头进行灌溉。该发明实现了每个单元灌溉点的可控灌溉，单元灌溉点由一个湿度传感器和一个可控灌水龙头组成。该发明更适合散布的较小地块。
8.现有的浇灌控制技术或者过于粗糙，不检测土壤含水情况，直接控制浇水，或者过
于精细，每一个小地块都检测湿度并单独控制浇水，尚没有较好地解决浇灌频次与土壤含水率的关系并且适合较大地块的浇灌控制系统，本发明针对现有灌溉系统的缺陷和不足，提出了一种基于传感器组的土壤湿度测量方法及浇灌控制系统，以改进和解决现有灌溉系统存在的问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种基于传感器组的土壤湿度测量方法及浇灌控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于传感器组的土壤湿度测量方法及浇灌控制系统，包括：具有多个与传输网络总线相连的土壤湿度传感器，形成传感器组网，为了获得更准确的土壤湿度信息，可以使用三个、四个、甚至更多个湿度传感器，所述土壤湿度传感器采集土壤含水率数据，经过信号处理总线接口连接到传输网络总线。
11.优选的，包括至少一只土壤温度传感器，采集地表温度，经过信号处理总线接口连接到传输网络总线。
12.优选的，包括至少一只光照传感器，采集日光照射情况，经过信号处理总线接口连接到传输网络总线。
13.优选的，包括微处理器用于接受通过信号传输网络总线传输来的土壤湿度、地温、光照等环境数据，并根据预设算法或判断逻辑综合处理，根据处理结果控制灌溉执行机构，实现按需灌溉、适时灌溉。
14.优选的，包括人机接口功能，既显示屏和控制按键部分，以满足信息显示和外界控制功能。
15.优选的，通过控制按键实现基本的人工灌溉控制，以满足其它情况下的需要。
16.优选的，包括电源供应模块，以满足前端各种传感器供电和控制主机供电。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.本发明中，通过多组湿度传感器检测土壤湿度，同时配合光照传感器和地温传感器组成传感器组网，实时对土壤信息进行监测，监测到的土壤信息会通过信号处理总线接口传输到传输网络总线中，微处理器会对传输网络总线中的土壤信息进行接收，并通过微处理器对土壤信息进行分析处理，分析处理后通过显示屏控制按键模块显示各项信息，并通过显示屏控制按键模块实现人机交互，并通过显示屏控制按键模块输送指令到灌溉执行机构中，控制浇水水泵的启动，浇水水泵的启动对土壤进行灌溉处理，便于对土壤信息进行监控，便于管理，不需要人工进行观察，观察更为精准，提高植物的存活率。
附图说明
19.图1为本发明基于传感器组的土壤湿度测量方法及浇灌控制系统的原理示意图。
20.图中：1、湿度传感器；2、光照传感器；3、地温传感器；4、信号处理总线接口；5、传输网络总线；6、微处理器；7、显示屏控制按键模块；8、灌溉执行机构；9、浇水水泵；10、电源模块。
具体实施方式
21.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。
22.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
23.一种基于传感器组的土壤湿度测量方法及浇灌控制系统，包括：多个与传输网络总线5相连的土壤湿度传感器1，形成传感器组网，为了获得综合的土壤湿度信息，可以使用三个、四个、甚至更多个湿度传感器1，土壤湿度传感器1采集土壤含水率数据，经过信号处理总线接口4连接到传输网络总线5，为了采集地温和光照信息，还包括地温传感器3和光照传感器2与传输网络总线5相连，完整的应用系统还包括网络通信接口、微处理器6、显示屏控制按键模块7、灌溉执行机构8、电源模块10。
24.具体地，湿度传感器1采集到的土壤含水量信息，以电信号的形式呈现，通过信号放大、非线性调整后数字化处理，模拟信号转换成数字信号，再按照传输网络的协议信息格式编组，发送给信号处理总线接口4，实现采集信息的上传，光照传感器2和地温传感器3采集到的信息也和湿度传感器1的信号传输方式相同，传输到信号处理总线接口4中。
25.微处理器6通过网络接口和传输网络通信，接受前端各传感器发送来的环境信息，经过均值、判断等综合处理，发出是否需要浇灌的控制信号，控制灌溉执行机构8。
26.具体地，显示屏控制按键模块7实现简单的人机接口功能，可以通过显示屏显示必要的信息，通过控制按键输入必要的指令，以满足信息显示和控制功能。
27.基于传感器组的土壤湿度测量方法及浇灌控制系统，还包括电源模块10，以满足前端各种传感器供电和控制主机供电。
28.进一步地，前端各组传感器可以通过传输网络总线5供电，能降低传感器供电的成本，减少组网施工难度。
29.根据上述技术方案对本方案工作步骤进行总结梳理：本发明中，通过多组湿度传感器1检测土壤湿度，同时配合光照传感器2和地温传感器3组成传感器组网，实时对土壤信息进行监测，监测到的土壤信息会通过信号处理总线接口4传输到传输网络总线5中，微处理器6会对传输网络总线5中的土壤信息进行接收，并通过微处理器6对土壤信息进行分析处理，分析处理后通过显示屏控制按键模块7显示各项信息，并通过显示屏控制按键模块7实现人机交互，并通过显示屏控制按键模块7输送指令到灌溉执行机构8中，控制浇水水泵9的启动，浇水水泵9的启动对土壤进行灌溉处理，并通过电源模块10对微处理器6和前端各个传感器进行供电。
30.本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。