[發明專利]異形區域智能噴灌控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201910195633.5
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109870958A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 黃華芳;于孟杰;胡素貞;崔高普;胡悅
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;A01G25/16;A01G25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種適用于異形區域的智能噴灌控制系統及噴灌方法，包括主控模塊、轉角模塊、變頻模塊、噴頭裝置、按鍵模塊，通過主控模塊同時控制轉角模塊和變頻模塊，實時調節噴頭裝置的噴射方向和噴射距離，實現異形區域的精準噴灌，用戶可在異形區域內任意選擇噴頭裝置的安裝位置，以噴頭裝置的安裝位置為中心，將異形區域劃分成若干個三角形，操作按鍵模塊采集角度和邊長信息輸入主控模塊，通過對三角形區域進行數學建模，得到噴頭裝置的噴射距離。本發明易于操作，建模靈活，適用性強，解決了傳統噴灌方式造成的噴灑過量、噴灌區域受限和人力物力浪費等問題，對于加快噴灌技術智能化發展具有重要意義。

技術領域

本發明屬于農林噴灌系統，具體設計了一種異形區域智能噴灌控制系統及控制方法。

背景技術

我國是農業大國，灌溉需水量大，但是我國水資源匱乏，在噴灌過程中水的滲透、蒸騰和過量澆灌更加劇了水資源的浪費，采用異形區域智能噴灌控制系統，能夠合理用水，針對需噴灌區域施行精準噴灌。

圓形均勻噴灌的節水方式在生活應用中極其常見，但是在現實生活中，受自然地理特征和常用噴灌控制系統的限制，需要噴灌的場地形狀大多并非規則圓形，采用異形區域智能噴灌控制系統，能夠解決傳統噴灌方式造成的水量過量噴灑、噴灌區域受限和浪費人力物力的問題。

經檢索，中國農機化“旋轉噴頭裝置的水壓周期控制與非圓形灌域的實現”(2004年第6期)中將噴灌區域分割成小扇形，通過采用負反饋閉環控制技術實現不同的噴灌域形狀，系統中需要檢測裝置角度傳感器和測距傳感器，操作麻煩。

中國專利第CN103551269A號公開了“基于變頻調速的草坪噴頭變域噴灑周期確定方法”提出了采用變頻調速技術實現草坪噴頭變域噴灑開環控制時的周期確定方法，實現了正方形噴灑域噴灑，但是需要根據正方形的對稱性測量確定中心點，確定安裝噴頭的位置。

中國專利第CN107278815A號公開了“一種適合多種異形面積的園林噴灌系統及控制方法”提出根據待噴灌面積區域建立坐標系，測量得到待噴灌面積區域的邊界曲線函數，并計算得到待噴灌面積區域的幾何中心，然后將噴頭套管布置在幾何中心處，此方法需建立坐標系并測量得到邊界曲線函數，來確定噴頭套管的布置位置，測量過程耗時費力。又提出對待噴灌面積區域的邊界曲線進行微分處理，將距離值、角度值、壓力值進行組合依次得到對應點位的數據值，將此數據值作為邊界曲線上點位的三維數據值，通過控制電液比例減壓閥與步進電機分別達到各點位的三維數據值，此方法數據值匹配過程復雜，需要使用的設備數量多，成本過高。

中國專利第CN104012371A號公開了“適用于不規則區域的節水灌溉裝置及灌溉方法”，在節水灌溉方法中提出確定旋轉噴頭的位置坐標參數方法為，測量出灌溉系統距離待噴灌區域的最外圍輪廓曲線上的每個點的實際距離，得到各個點的坐標參數，從而確定旋轉噴頭的位置坐標參數，根據接收到的數據參數實時控制舵機的角度，實現霧化噴頭裝置的仰角的調節，從而實現旋轉噴頭的變半徑噴灑，能夠實現變半徑噴灑，但是此方法必須測量得到灌溉系統距離待灌溉區域的最外圍輪廓曲線上每個點的實際距離，測量過程浪費時間和人力物力。

中國專利第CN103947511A號公開了“一種適用于不規則形狀灌溉區的灌溉系統及灌溉方法”提出使用光照傳感器、土壤濕度傳感器、雨水感應器實時灌溉區域內的環境參數來判斷是否進行噴灌作業，此方法用到的傳感器使用壽命短，檢測結果易產生誤差，易造成判斷失誤。提出在上位機中錄入灌溉區輪廓曲線，并在輪廓曲線中標注灌溉點坐標，計算出噴頭裝置距離噴灌區域的最外圍輪廓線的長度參數，上位機通過串口通訊線將包含長度參數的指令發送給主控制器的灌溉方法，此方法沒有明確的計算公式。也提出在工作時，噴頭機組包括的地插安裝在需要噴灌的區域內合適的地方，地插安裝位置需對灌溉區域進行測量和計算，耗時費力，并且不能保證所選取的地插安裝地方為最合適的地方。