智慧草坪灌溉物联网监测控制系统的制作方法

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1.本实用新型涉及智慧草坪灌溉物联网监测控制系统。


背景技术：

2.灌溉是为植物补充所需水分的技术措施，为了保证植物正常生长，获取高产稳产，必须供给植物以充足的水分；在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足植物对水分要求；因此，必须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足。
3.灌溉原则是灌溉量、灌溉次数和时间要根据药用植物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定，要适时、适量，合理灌溉；其种类主要有播种前灌水、催苗灌水、生长期灌水及冬季灌水等。
4.而市政工程中，草坪灌溉是一项重要的日常工作，往往需要市政工作人员在一定时间周期内人工操作进行草坪灌溉，导致工作人员的实际工作量较大，花费的灌溉水量也比较多，人工成本高，也不能对草坪的实际生长状况进行相应的预测和报警，从而不能满足实际灌溉需求。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，结构设计合理，基于控制器的集成控制作用，配合多类型的电气元件和功能组件，可实现远程自动控制和精准调控，替代人工草坪灌溉的方式，能够对草坪进行无人值守自动灌溉，同时根据获取的监测参数和运行状况实时调节灌溉效果，对于草坪实际生长状况进行精准预测和预警，降低生产风险、减少人工成本，节约灌溉水资源，从而满足实际灌溉需求，解决了现有技术中存在的问题。
6.本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
7.智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，包括控制器，在控制器上连接有相配合设置的草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件；所述控制器通过rs485通讯器与草坪参数监测组件相连，所述草坪参数监测组件用于监测多项与草坪灌溉相关的环境参数，以为自动草坪灌溉提供数据支持，对草坪生长状况进行预测；所述控制器通过ad转换器与运行状态采集组件相连，所述运行状态采集组件用于采集灌溉管路压力与灌溉设备运行电流和运行电压；所述控制器通过驱动器与设备驱动组件相连，所述设备驱动组件用于执行灌溉动作并在环境参数出现异常状况时发出报警信息；所述控制器通过modbus通讯线与读取显示组件相连，所述读取显示组件用于实时读取显示多项环境参数；所述控制器通过无线收发器与远程通讯组件相连，所述远程通讯组件用于实时视频监控现场灌溉情况并对控制器进行远程控制。
8.所述草坪参数监测组件包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和养分传感器；所述运行状态采集组件包括压力变送器、电流变送器和电压变送器；所述设备驱动组件包括喷水器、水泵和报警器；所述读取显示组件包括触摸控制屏；所述远程通讯组
件包括物联网平台，在物联网平台连接有摄像头、移动端设备和pc端设备。
9.所述控制器的型号为stm32f103c8t6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过四号引脚与ad转换器相连，所述控制器通过十四号引脚、十五号引脚和十六号引脚与rs485通讯器相连，所述控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过三十三号引脚与modbus通讯线相连，所述控制器通过三十八号引脚与驱动器相连。
10.所述ad转换器的型号为ad8551，在ad转换器上设有8个引脚，所述ad转换器通过六号引脚与控制器的四号引脚相连，所述ad转换器通过三号引脚与温度传感器、湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和养分传感器相连。
11.所述rs485通讯器的型号为sp3485，在rs485通讯器上设有8个引脚，所述rs485通讯器通过一号引脚与控制器的十四号引脚相连，所述rs485通讯器的二号引脚和三号引脚相短接与控制器的十五号引脚相连，所述rs485通讯器的四号引脚与控制器的十六号引脚相连，所述rs485通讯器通过六号引脚和七号引脚与传感器接口相连，以连接多类型的传感器。
12.所述无线收发器的型号为esp8266，在无线收发器上设有8个引脚，所述无线收发器通过四号引脚与控制器的二十一号引脚相连，所述无线收发器通过八号引脚与控制器的二十号引脚相连。
13.所述驱动器的型号为uln2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制器的三十八号引脚相连，在驱动器的十六号引脚上连接有第一继电器，在第一继电器上设有相并联的第一电阻和第一二极管，在第一继电器上设有设备接口，所述设备接口用于电气连接喷水器、水泵和报警器。
14.在控制器外部设有壳体，在壳体上设有多个与草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件相对应的接线端子。
15.本实用新型采用上述结构，通过草坪参数监测组件监测多项与草坪灌溉相关的环境参数，以为自动草坪灌溉提供数据支持，对草坪生长状况进行预测；通过运行状态采集组件采集灌溉管路压力与灌溉设备运行电流和运行电压，实现对草坪灌溉的自动控制驱动；通过设备驱动组件执行灌溉动作并在环境参数出现异常状况时发出报警信息；通过读取显示组件用于实时读取显示多项环境参数，并与标准值进行对比；通过远程通讯组件实时视频监控现场灌溉情况并对控制器进行远程控制，具有简便实用、精准高效的优点。
附图说明：
16.图1为本实用新型的结构示意图。
17.图2为本实用新型的控制原理图。
18.图3为本实用新型的控制器的电气原理图。
19.图4为本实用新型的ad转换器的电气原理图。
20.图5为本实用新型的rs485通讯器的电气原理图。
21.图6为本实用新型的无线收发器的电气原理图。
22.图7为本实用新型的驱动器的电气原理图。
23.图中，1、壳体，2、接线端子。
具体实施方式：
24.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
25.如图1-7中所示，智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，包括控制器，在控制器上连接有相配合设置的草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件；所述控制器通过rs485通讯器与草坪参数监测组件相连，所述草坪参数监测组件用于监测多项与草坪灌溉相关的环境参数，以为自动草坪灌溉提供数据支持，对草坪生长状况进行预测；所述控制器通过ad转换器与运行状态采集组件相连，所述运行状态采集组件用于采集灌溉管路压力与灌溉设备运行电流和运行电压；所述控制器通过驱动器与设备驱动组件相连，所述设备驱动组件用于执行灌溉动作并在环境参数出现异常状况时发出报警信息；所述控制器通过modbus通讯线与读取显示组件相连，所述读取显示组件用于实时读取显示多项环境参数；所述控制器通过无线收发器与远程通讯组件相连，所述远程通讯组件用于实时视频监控现场灌溉情况并对控制器进行远程控制。
26.所述草坪参数监测组件包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和养分传感器；所述运行状态采集组件包括压力变送器、电流变送器和电压变送器；所述设备驱动组件包括喷水器、水泵和报警器；所述读取显示组件包括触摸控制屏；所述远程通讯组件包括物联网平台，在物联网平台连接有摄像头、移动端设备和pc端设备。
27.所述控制器的型号为stm32f103c8t6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过四号引脚与ad转换器相连，所述控制器通过十四号引脚、十五号引脚和十六号引脚与rs485通讯器相连，所述控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过三十三号引脚与modbus通讯线相连，所述控制器通过三十八号引脚与驱动器相连。
28.所述ad转换器的型号为ad8551，在ad转换器上设有8个引脚，所述ad转换器通过六号引脚与控制器的四号引脚相连，所述ad转换器通过三号引脚与温度传感器、湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和养分传感器相连。
29.所述rs485通讯器的型号为sp3485，在rs485通讯器上设有8个引脚，所述rs485通讯器通过一号引脚与控制器的十四号引脚相连，所述rs485通讯器的二号引脚和三号引脚相短接与控制器的十五号引脚相连，所述rs485通讯器的四号引脚与控制器的十六号引脚相连，所述rs485通讯器通过六号引脚和七号引脚与传感器接口相连，以连接多类型的传感器。
30.所述无线收发器的型号为esp8266，在无线收发器上设有8个引脚，所述无线收发器通过四号引脚与控制器的二十一号引脚相连，所述无线收发器通过八号引脚与控制器的二十号引脚相连。
31.所述驱动器的型号为uln2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制器的三十八号引脚相连，在驱动器的十六号引脚上连接有第一继电器，在第一继电器上设有相并联的第一电阻和第一二极管，在第一继电器上设有设备接口，所述设备接口用于电气连接喷水器、水泵和报警器。
32.在控制器外部设有壳体1，在壳体1上设有多个与草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件相对应的接线端子2。
33.本实用新型实施例中的智慧草坪灌溉物联网监测控制系统的工作原理为：基于控
制器的集成控制作用，配合多类型的电气元件和功能组件，可实现远程自动控制和精准调控，替代人工草坪灌溉的方式，能够对草坪进行无人值守自动灌溉，同时根据获取的监测参数和运行状况实时调节灌溉效果，对于草坪实际生长状况进行精准预测和预警，降低生产风险、减少人工成本，节约灌溉水资源，从而满足实际灌溉需求。
34.在现有的草坪灌溉过程中，主要是采用喷管或滴灌的形式；喷灌是由管道将水送到位于田地中的喷头中喷出，有高压和低压的区别，也可以分为固定式和移动式；滴灌是将水一滴一滴地、均匀而又缓慢地滴入植物根系附近土壤中的灌溉形式，滴水流量小，水滴缓慢入土，可以最大限度地减少蒸发损失；本技术中的控制系统可以很好的适用于草坪滴灌或者草坪喷管，实现自动化和精细化灌溉，替代人工操作方式，提升草坪灌溉效率。
35.同时，本技术的控制器和物联网平台建立实时通讯联立，进行远程自动控制和精准调控，实现无人值守自动草坪灌溉；物联网平台通过无线收发器上的以太网通讯网口与控制器进行连接，在物联网平台上连接移动端设备、摄像头和pc端设备来实现远程设置自动、手动和定时三种功能，远程实时监控控制器采集得到的传感器数据，通过多环境参数信息融合的决策策略，自动控制控制器，驱动执行设备，并自动形成数据报表及相应的统计信息报表；对于摄像头，摄像头监控画面为浮动窗口形式，在页面中可任意调整位置，从而实时视频监控现场灌溉情况。
36.在整体方案中，主要包括控制器，在控制器上连接有相配合设置的草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件；所述控制器通过rs485通讯器与草坪参数监测组件相连，所述草坪参数监测组件用于监测多项与草坪灌溉相关的环境参数，以为自动草坪灌溉提供数据支持，对草坪生长状况进行预测；所述控制器通过ad转换器与运行状态采集组件相连，所述运行状态采集组件用于采集灌溉管路压力与灌溉设备运行电流和运行电压；所述控制器通过驱动器与设备驱动组件相连，所述设备驱动组件用于执行灌溉动作并在环境参数出现异常状况时发出报警信息；所述控制器通过modbus通讯线与读取显示组件相连，所述读取显示组件用于实时读取显示多项环境参数；所述控制器通过无线收发器与远程通讯组件相连，所述远程通讯组件用于实时视频监控现场灌溉情况并对控制器进行远程控制。
37.对于每个功能组件，详细结构为：草坪参数监测组件包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和养分传感器；运行状态采集组件包括压力变送器、电流变送器和电压变送器；设备驱动组件包括喷水器、水泵和报警器；读取显示组件包括触摸控制屏；远程通讯组件包括物联网平台，在物联网平台连接有摄像头、移动端设备和pc端设备。
38.具体功能组件的内部结构和组成，可以根据实际应用场景或地域条件来进行调整和替换，只要满足自动精细化灌溉需求即可。
39.控制器为核心组件，其型号为stm32f103c8t6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过四号引脚与ad转换器相连，所述控制器通过十四号引脚、十五号引脚和十六号引脚与rs485通讯器相连，所述控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过三十三号引脚与modbus通讯线相连，所述控制器通过三十八号引脚与驱动器相连，从而构成了整体硬件电路，并依靠上述整体硬件电路来进行远程调控和信息数据交互，实现无人值守草坪自动灌溉。
40.rs485通讯器的型号为sp3485，在rs485通讯器上设有8个引脚，所述rs485通讯器
通过一号引脚与控制器的十四号引脚相连，所述rs485通讯器的二号引脚和三号引脚相短接与控制器的十五号引脚相连，所述rs485通讯器的四号引脚与控制器的十六号引脚相连，所述rs485通讯器通过六号引脚和七号引脚与传感器接口相连，以连接多类型的传感器；传感器接口可以连接温度传感器、湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和养分传感器，也可以根据实际需求连接其余类型的传感器，将各个传感器信息进行汇总采集传输到控制器。
41.触摸控制屏通过modbus通讯线与控制器相连，来实时显示出多项相关的环境参数，并与标准阈值进行对比，根据比对结果来驱动喷水器和水泵动作来进行灌溉；当监测得到的环境参数超出报警值时，报警器启动向工作人员发出警报信息。
42.在ad转换器的作用下，通过压力变送器、电流变送器和电压变送器采集灌溉管路压力和灌溉设备运行电流参数和运行电压参数，进行开关量和模拟量转换，以方便控制器进行识别存储。
43.优选的，驱动器的型号为uln2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制器的三十八号引脚相连，在驱动器的十六号引脚上连接有第一继电器，在第一继电器上设有相并联的第一电阻和第一二极管，在第一继电器上设有设备接口，所述设备接口用于电气连接喷水器、水泵和报警器；可以由控制器统一发出驱动信号来进行控制，保证每个设备都能根据工作人员的需求准确驱动。
44.物联网平台通过无线收发器与控制器建立网络通讯和电气连接，实现远程的监控和控制驱动，降低生产风险、节约灌溉水资源，减少人工灌溉成本。
45.特别说明的是，在控制器外部设有壳体1，在壳体1上设有多个与草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件相对应的接线端子2，将控制器和全部的功能组件进行高度集成化，方便工作人员进行选取和应用。
46.综上所述，本实用新型实施例中的智慧草坪灌溉物联网监测控制系统基于控制器的集成控制作用，配合多类型的电气元件和功能组件，可实现远程自动控制和精准调控，替代人工草坪灌溉的方式，能够对草坪进行无人值守自动灌溉，同时根据获取的监测参数和运行状况实时调节灌溉效果，对于草坪实际生长状况进行精准预测和预警，降低生产风险、减少人工成本，节约灌溉水资源，从而满足实际灌溉需求。
47.上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。
48.本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，其特征在于：包括控制器，在控制器上连接有相配合设置的草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件；所述控制器通过rs485通讯器与草坪参数监测组件相连，所述草坪参数监测组件用于监测多项与草坪灌溉相关的环境参数，以为自动草坪灌溉提供数据支持，对草坪生长状况进行预测；所述控制器通过ad转换器与运行状态采集组件相连，所述运行状态采集组件用于采集灌溉管路压力与灌溉设备运行电流和运行电压；所述控制器通过驱动器与设备驱动组件相连，所述设备驱动组件用于执行灌溉动作并在环境参数出现异常状况时发出报警信息；所述控制器通过modbus通讯线与读取显示组件相连，所述读取显示组件用于实时读取显示多项环境参数；所述控制器通过无线收发器与远程通讯组件相连，所述远程通讯组件用于实时视频监控现场灌溉情况并对控制器进行远程控制；所述草坪参数监测组件包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和养分传感器；所述运行状态采集组件包括压力变送器、电流变送器和电压变送器；所述设备驱动组件包括喷水器、水泵和报警器；所述读取显示组件包括触摸控制屏；所述远程通讯组件包括物联网平台，在物联网平台连接有摄像头、移动端设备和pc端设备；所述控制器的型号为stm32f103c8t6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过四号引脚与ad转换器相连，所述控制器通过十四号引脚、十五号引脚和十六号引脚与rs485通讯器相连，所述控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过三十三号引脚与modbus通讯线相连，所述控制器通过三十八号引脚与驱动器相连。2.根据权利要求1所述的智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，其特征在于：所述ad转换器的型号为ad8551，在ad转换器上设有8个引脚，所述ad转换器通过六号引脚与控制器的四号引脚相连，所述ad转换器通过三号引脚与温度传感器、湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和养分传感器相连。3.根据权利要求1所述的智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，其特征在于：所述rs485通讯器的型号为sp3485，在rs485通讯器上设有8个引脚，所述rs485通讯器通过一号引脚与控制器的十四号引脚相连，所述rs485通讯器的二号引脚和三号引脚相短接与控制器的十五号引脚相连，所述rs485通讯器的四号引脚与控制器的十六号引脚相连，所述rs485通讯器通过六号引脚和七号引脚与传感器接口相连，以连接多类型的传感器。4.根据权利要求1所述的智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，其特征在于：所述无线收发器的型号为esp8266，在无线收发器上设有8个引脚，所述无线收发器通过四号引脚与控制器的二十一号引脚相连，所述无线收发器通过八号引脚与控制器的二十号引脚相连。5.根据权利要求1所述的智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，其特征在于：所述驱动器的型号为uln2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制器的三十八号引脚相连，在驱动器的十六号引脚上连接有第一继电器，在第一继电器上设有相并联的第一电阻和第一二极管，在第一继电器上设有设备接口，所述设备接口用于电气连接喷水器、水泵和报警器。6.根据权利要求1所述的智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，其特征在于：在控制器外部设有壳体，在壳体上设有多个与草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件相对应的接线端子。

技术总结
智慧草坪灌溉物联网监测控制系统，包括控制器，在控制器上连接有相配合设置的草坪参数监测组件、运行状态采集组件、设备驱动组件、读取显示组件和远程通讯组件；所述控制器通过RS485通讯器与草坪参数监测组件相连，所述控制器通过AD转换器与运行状态采集组件相连，所述控制器通过驱动器与设备驱动组件相连，所述设备驱动组件用于执行灌溉动作并在环境参数出现异常状况时发出报警信息；所述控制器通过Modbus通讯线与读取显示组件相连，所述读取显示组件用于实时读取显示多项环境参数；所述控制器通过无线收发器与远程通讯组件相连，所述远程通讯组件用于实时视频监控现场灌溉情况并对控制器进行远程控制。并对控制器进行远程控制。并对控制器进行远程控制。


技术研发人员：高月忠 孙承鹏 张文 侯文昆 陈文领 郭春艳
受保护的技术使用者：水发养护工程（山东）集团有限公司
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/9/20