[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

技術領域

本發明涉及滴灌技術領域，特別涉及陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置及其控制方法，該裝置采用土壤濕度傳感器陣列監測處于不同位置不同深度的土壤濕度情況并實時反饋到控制裝置，控制裝置根據監測結果自動控制水肥滴灌的開啟和關閉，無需人工干預。

背景技術

水肥滴灌控制技術可實現農業生產中的精確灌水和施肥，大大提高水肥的利用率，降低生產中的勞動強度以及水肥資金投入。

根據土壤濕度自動反饋滴灌控制技術可根據土壤濕度情況，主動進行精確的水肥滴灌工作，相對于傳統上需要人工介入的水肥滴灌工作，可以更顯著地降低種植人員的勞動強度和水肥消耗。但是，現有的土壤濕度監測方式只能監測固定地點固定深度的土壤濕度情況，無法對較大區域內不同深度的土壤濕度情況進行有效監測和評估，這種片面的監測結果，使得實際使用中水肥滴灌效果往往低于預期，尤其是在地勢多變的山地和丘陵地區中使用。

發明內容

本發明的主要目的在于克服上述現有技術的缺點與不足，提供一種結構簡單、合理，可有效監測和評估土壤濕度情況來進行水肥滴灌的陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置。

本發明的另一目的在于提供上述裝置的控制方法。

為達上述目的，本發明采用如下的技術方案：

陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置，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。

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。

各土壤濕度傳感器通過A/D接口與控制單元連接。

所述土壤濕度監測單元為16～64個。當土壤濕度監測單元為16個時，各土壤濕度監測單元之間優選采用4×4的陣列式分布結構，當土壤濕度監測單元為64個時，各土壤濕度監測單元之間優選采用8×8的陣列式分布結構。土壤濕度傳感器陣列組成土壤濕度監測部分。

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單元，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，所述電子開關分別與微控制器、土壤濕度監測單元連接。其中，微控制器即為MCU控制單元。

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。

電磁閥驅動單元優選為由四對三極管橋接構成的電磁閥全橋驅動單元電路。

電磁閥由電磁閥驅動單元驅動。

所述電磁閥優選為雙穩態自保持式電磁閥。

所述顯示單元為外部人機接口，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。顯示屏優選為液晶顯示屏，控制按鍵為鍵盤輸入設備。

各土壤濕度傳感器的信號線連接方式采用總線型的連接拓撲結構，即所有土壤濕度傳感器通過一個總線與微控制器連接，或者，土壤濕度傳感器陣列的信號線采用星型連接結構，即每行土壤濕度傳感器通過一個總線與微控制器連接。

上述陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置的控制方法，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(設為X)和方差門限(設為Δ²)，將電磁閥的工作狀態指示位初始化為關閉狀態(設電磁閥的工作狀態指示位為0時表示電磁閥處于關閉狀態，電磁閥的工作狀態指示位為1時表示電磁閥處于開啟狀態)；供電單元分別為土壤濕度監測單元、控制單元、電磁閥供電；

即：陣列式土壤濕度自動反饋滴灌控制裝置的工作程序為首先對系統進行初始化，完成包括對電磁閥、系統時鐘、A/D接口(土壤濕度傳感器采集接口)，以及外部人機接口如：鍵盤，液晶的初始化工作，并設定滴灌工作的土壤濕度均值門限，方差門限以及電磁閥的工作狀態指示位；

(2)控制單元采用休眠/喚醒機制工作，即平時處于休眠狀態，每間隔一段時間，控制單元被自動喚醒，輪流選通各土壤濕度傳感器，并將土壤濕度監測值記錄到控制單元中；

(3)各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；