[發明專利]一種基于動態含水量估計的智能灌溉調控系統及方法

有效

• 申請號: 201510270035.1
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104904569B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 王健;岳學軍;劉永鑫;譚遠祥;瞿祥明;全東平;王舉;李文杰;方武宣;黃秋怡;程瑤;李國濤
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種基于動態含水量估計的智能灌溉調控系統，其特征在于，包括無線監測系統、灌溉控制系統及灌溉決策系統，所述無線監測系統包括多個監測子系統，所述監測子系統包括監測通信單元和土壤水分檢測單元，所述灌溉控制系統包括多個灌溉子系統；所述灌溉決策系統包括決策通信單元、決策處理單元、決策電源管理單元；所述決策通信單元用于接收無線監測系統和灌溉控制系統的數據，并發送控制數據到灌溉控制系統；所述決策電源管理單元為決策通信單元和決策處理單元提供電力保障，所述決策處理單元根據決策通信單元接收到的信息，由灌溉決策模型決斷出灌溉量，然后控制決策通信單元發送控制信令到灌溉控制系統；決策處理單元可設定自動決策，設置決策時間，控制灌溉控制系統作業，也可手動決策，填寫相關參數，手動控制灌溉控制系統進行作業；所述的控制通信單元接收決策通信單元的控制信息，并且上傳數據到灌溉決策系統；所述監測通信單元用于采集土壤水分檢測單元的數據，并能夠以子系統的方式與灌溉控制系統和灌溉決策系統組成AD_HOC無線網絡，將所采集的數據上傳到灌溉決策系統；所述的土壤水分檢測單元包括土壤水分傳感器、雨量傳感器、風速傳感器、光照傳感器、溫度傳感器，能夠實時檢測土壤的濕度、降水量、實時風速、光照強度和時長及土壤上層空氣溫度；該智能灌溉調控系統的控制方法包括下述步驟：

(1)初始化系統，檢測無線監測系統、灌溉決策系統和灌溉控制系統是否正常工作，如果出現異常發出系統失效預警；

(2)監測通信單元、決策通信單元和控制通信單元組成AD_HOC無線網絡；

(3)土壤水分檢測單元實時檢測土壤的環境數據，監測通信單元定期采集土壤水分檢測單元的數據，并將所采集數據上傳到灌溉決策系統；

(4)控制器將內部信息經由控制通信單元發送給灌溉決策系統，所述內部信息包括人機交互單元的輸入信息、電磁閥控制單元參數；

(5)基于(4)，用戶經由人機交互單元輸入信息，對灌溉模型的參數進行修改；

(6)灌溉決策系統接收到無線監測系統和灌溉控制系統的數據，將用戶經人機交互單元的修改信息寫入到灌溉模型中，采集的環境數據導入到灌溉模型當中，計算出每個監測子系統點的含水量，并導入到最大似然估計模型中，估計出灌溉區的整體含水量，判斷是否需要灌溉及灌溉量，產生控制數據；

(7)基于(6)，灌溉決策模型可以設定自動決策，設置決策時間，也可手動決策，填寫相關參數；

(8)灌溉決策系統將經灌溉模型處理后的控制數據，經由決策通信單元發送灌溉控制系統；

(9)灌溉控制系統接收到灌溉決策系統發送的控制數據，主處理器會產生相應控制信令，控制電磁閥驅動單元產生相應動作，控制電磁閥的通斷。

2.根據權利要求1所述的基于動態含水量估計的智能灌溉調控系統，其特征在于，所述灌溉子系統包括控制器、控制通信單元、蓄電池、電磁閥及滴灌管；所述控制器包括主處理器單元、充電控制單元、電磁閥驅動單元、人機接口單元，控制器接收控制通信單元的控制數據，產生控制信令控制電磁閥的動作，并且能夠產生數據由控制通信單元發送到灌溉決策系統。

3.根據權利要求2所述的基于動態含水量估計的智能灌溉調控系統，其特征在于，所述的主處理器單元采集控制通信單元的控制數據，并根據所接收到的控制數據，控制電磁閥驅動單元產生相應的控制信號，使電磁閥通斷；

所述人機接口單元可以人工設置灌溉控制系統的內部信息，并能夠將內部設置信息上傳到主處理器單元；所述內部信息包括選定作物類型、生長階段、作物生育階段、作物綜合系數值及土壤類型；

所述充電控制單元為控制器提供穩定的電源保障；

所述電磁閥驅動單元接收主處理器單元的控制信號，并產生相應動作使電磁閥通斷。

4.根據權利要求1所述基于動態含水量估計的智能灌溉調控系統，其特征在于，所述決策通信單元用于接收無線監測系統和灌溉控制系統的數據，并能夠發送控制數據到灌溉控制系統；所述決策電源管理單元為決策通信單元和決策處理單元提供電力保障。

5.根據權利要求1所述基于動態含水量估計的智能灌溉調控系統，其特征在于，所述決策處理單元根據決策通信單元接收到的信息，由灌溉決策模型決斷出灌溉量，然后控制決策通信單元發送控制信令到灌溉控制系統；決策處理單元可以設定自動決策，設置決策時間，控制灌溉控制系統作業，也可以手動決策，填寫相關參數，手動控制灌溉控制系統進行作業。