[發明專利]陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201110142112.7
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102204502A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 徐興;洪添勝;蔡坤;岳學軍;麥康世;李加念;劉永鑫;陳展云
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;A01G27/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

1.陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置，其特征在于：包括供電單元、土壤濕度監測單元、控制單元、電磁閥以及滴灌管，所述供電單元分別與土壤濕度監測單元、控制單元、電磁閥連接，土壤濕度監測單元、控制單元、電磁閥依次連接，所述電磁閥連接在滴灌管上；所述土壤濕度監測單元為若干個，并呈現陣列分布地置于被測土壤中。

2.根據權利要求1所述的陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置，其特征在于：所述土壤濕度監測單元包括土壤濕度傳感器，各土壤濕度傳感器呈陣列分布地置于被測土壤中。

3.根據權利要求2所述的陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置，其特征在于：所述土壤濕度監測單元為16～64個。

4.根據權利要求2所述的陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置，其特征在于：所述控制單元包括微控制器、電磁閥驅動單元、顯示單元和電子開關，土壤濕度監測單元、微控制器、電磁閥驅動單元、電磁閥依次連接，所述顯示單元與微控制器連接，所述微控制器、電磁閥驅動單元、顯示單元分別與供電單元連接；所述電子開關連接微控制器、土壤濕度監測單元。

5.根據權利要求4所述的陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置，其特征在于：所述供電單元包括相互連接的電源單元和DC/DC升壓電路，電源單元分別與微控制器、顯示單元連接；DC/DC升壓電路分別與電磁閥驅動單元、土壤濕度監測單元連接。

6.根據權利要求4所述的陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置，其特征在于：所述顯示單元包括顯示屏和控制按鍵，所述顯示屏、控制按鍵均分別與微控制器連接。

7.根據權利要求1所述的陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置，其特征在于：所述電磁閥為雙穩態自保持式電磁閥。

8.權利要求4所述陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)初始化設置控制單元、電磁閥，設定滴灌工作的土壤濕度均值門限和方差門限，并將電磁閥的工作狀態指示位初始化為關閉狀態；供電單元分別為土壤濕度監測單元、控制單元、電磁閥供電；

(2)每間隔一段時間，控制單元被自動喚醒，并輪流選通各土壤濕度傳感器；

(3)各選通的土壤濕度傳感器采集其所在位置土壤的濕度，并將采集到的土壤濕度值發送至控制單元的微控制器中，微控制器記錄所采集到的土壤濕度值；

(4)微控制器對各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值進行計算，得出各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值以及方差；各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值滿足：

x‾=1nΣi=1nxi,]]>

其中，為所求的各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值，n為土壤濕度傳感器的個數，x_i為第i個土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值；

各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的方差滿足：

δ2=1nΣi=1n(xi-x‾)2,]]>

其中，δ²為所求的各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的方差值，為各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值，n為土壤濕度傳感器的個數，x_i為第i個土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值；

(5)控制單元中的微控制器將所述步驟(4)中計算出來的均值、方差值分別與所述步驟(1)設定的土壤濕度均值門限、方差門限進行對比，微控制器根據對比結果，向電磁閥驅動單元發送電磁閥的驅動信號，由電磁閥驅動單元控制電磁閥的開啟及關閉，進而控制滴灌作業的開啟和關閉，實現滴灌作業。

9.根據權利要求8所述陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置的控制方法，其特征在于：所述步驟(5)中，微控制器對電磁閥驅動單元的控制具體如下：

(5-1)如果所述步驟(4)中，各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值小于步驟(1)設定的土壤濕度均值門限，方差小于步驟(1)設定的方差門限，且電磁閥的工作狀態指示位為關閉狀態，則微控制器向電磁閥驅動單元發送正向脈沖驅動信號，開啟電磁閥，開始滴灌工作，并更新電磁閥的工作狀態指示位為開啟狀態；若電磁閥工作狀態指示位為開啟狀態，則不發送信號，保持電磁閥開啟狀態；

(5-2)如果所述步驟(4)中，各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值小于步驟(1)設定的土壤濕度均值門限，方差大于步驟(1)設定的方差門限，且電磁閥的工作狀態指示位為關閉狀態，則微控制器向電磁閥驅動單元發送正向脈沖驅動信號，開啟電磁閥，開始滴灌工作，并更新電磁閥的工作狀態指示位為開啟狀態；若電磁閥的工作狀態指示位為開啟狀態，則不發送信號，保持電磁閥開啟狀態；

(5-3)如果所述步驟(4)中，各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值大于步驟(1)設定的土壤濕度均值門限，方差小于步驟(1)設定的方差門限，且電磁閥的工作狀態指示位為開啟狀態，則微控制器向電磁閥驅動單元發送反向脈沖驅動信號，關閉電磁閥，并更新電磁閥的工作狀態指示位為關閉狀態；如果電磁閥的工作狀態指示位為關閉狀態，則微控制器不向電磁閥驅動單元發送驅動信號，保持電磁閥關閉狀態；

(5-4)如果所述步驟(4)中，各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值大于步驟(1)設定的土壤濕度均值門限且小于1.05倍的所述土壤濕度均值門限，方差大于步驟(1)設定的方差門限，且電磁閥的工作狀態指示位為關閉狀態，則微控制器向電磁閥驅動單元發送正向脈沖驅動信號，電磁閥驅動單元控制開啟電磁閥，開始滴灌工作，并更新電磁閥的工作狀態指示位為開啟狀態；若電磁閥的工作狀態指示位為開啟狀態，則不發送信號，保持電磁閥開啟狀態；

(5-5)如果所述步驟(4)中，各土壤濕度傳感器采集到的土壤濕度值的均值大于1.05倍的所述土壤濕度均值門限，方差大于步驟(1)設定的方差門限，且電磁閥的工作狀態指示位為開啟狀態，則微控制器向電磁閥驅動單元發送反向脈沖驅動信號，關閉電磁閥，并更新電磁閥的工作狀態指示位為關閉狀態；若電磁閥的工作狀態指示位為關閉狀態，則微控制器不向電磁閥驅動單元發送驅動信號，保持電磁閥關閉狀態。