本發(fā)明涉及一種灌溉系統(tǒng)，更具體的說是涉及一種鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在農(nóng)作物灌溉領(lǐng)域中，受水資源短缺的限制，節(jié)水灌溉顯得越來越重要。在現(xiàn)有的節(jié)水灌溉系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)節(jié)水灌溉，大都采用土壤濕度傳感器來實(shí)時(shí)檢測土壤濕度，然后監(jiān)控終端根據(jù)檢測到的土壤濕度來確定灌溉策略，并以此向閥門控制器發(fā)送控制指令。之后，閥門控制器根據(jù)該控制指令控制電磁閥門，以按照所述灌溉策略進(jìn)行灌溉。

目前，鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)普遍采用plc和噴頭對土壤進(jìn)行灌溉。另外，作為反饋，還對土壤濕度值進(jìn)行檢測，從而來控制噴頭的供給量。但是，對于土壤濕度值檢測的結(jié)果以及噴頭的控制，存在一定的時(shí)間差，從而導(dǎo)致噴頭供給的精度問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)，通過對對土壤濕度值進(jìn)行超前運(yùn)算，消除土壤濕度值檢測的結(jié)果以及噴頭的控制之間的時(shí)間差，從而提高噴頭供給的精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)，包括依次連接的檢測單元、一階超前單元、控制單元、以及噴頭電磁閥；

所述檢測單元包括第一檢測端和第二檢測端，其中第一檢測端和第二檢測端均包括一電容式濕度傳感器和一ne555芯片；所述第一檢測端的電容式濕度傳感器和所述第二檢測端的電容式濕度傳感器分別插在兩個(gè)區(qū)域的土壤內(nèi)，用于檢測兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度；

所述一階超前單元用于對兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度值進(jìn)行超前運(yùn)算；

所述控制單元用于根據(jù)兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度值的超前運(yùn)算結(jié)果，控制噴頭電磁閥打開或者關(guān)閉，以改變兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度；

其中，所述一階超前單元和所述控制單元集成于金屬罩內(nèi)，所述金屬罩包括位置相對的正極板和負(fù)極板；并且，所述正極板和所述負(fù)極板之間形成的電場方向與信號在所述一階超前單元和所述控制單元中的傳遞方向相同。

作為一種可實(shí)施的方式，在所述第一檢測端中，所述電容式濕度傳感器的輸出端連接所述ne555芯片的輸入端，所述ne555芯片的輸入端還連接電阻，使所述電阻和所述電容式濕度傳感器構(gòu)成一震蕩單元，用于檢測一個(gè)區(qū)域的土壤濕度。

作為一種可實(shí)施的方式，在所述第二檢測端中，所述電容式濕度傳感器的輸出端連接所述ne555芯片的輸入端，所述ne555芯片的輸入端還連接電阻，使所述電阻和所述電容式濕度傳感器構(gòu)成一震蕩單元，用于檢測另一個(gè)區(qū)域的土壤濕度。

作為一種可實(shí)施的方式，所述控制單元包括cd4047芯片，所述cd4047芯片的第一輸入端和第二輸入端之間還連接彼此之間串聯(lián)的第三電阻和第四電阻；

所述控制單元還包括并行的第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、以及第四開關(guān)；所述cd4047芯片的第一輸入端還分別連接所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)的控制端；所述cd4047芯片的第二輸入端還分別連接所述第一開關(guān)和所述第四開關(guān)的控制端；所述第二開關(guān)還連接所述第三電阻和第四電阻的公共接點(diǎn)，所述第三開關(guān)還連接所述可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)端；

所述控制單元還包括比較器，所述第二開關(guān)和所述第四開關(guān)均連接所述比較器的反相端；所述第一開關(guān)和所述第三開關(guān)均連接所述比較器的反相端，所述比較器的輸出端連接所述噴頭電磁閥。

作為一種可實(shí)施的方式，所述cd4047芯片的cx端連接第一電容，所述cd4047芯片的rx端連接第五電阻，所述第一電容的另一端和所述第五電阻的另一端均連接所述cd4047芯片的r-c端。

作為一種可實(shí)施的方式，所述控制單元包括cd4047芯片，還包括并行的第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、以及第四開關(guān)；

所述cd4047芯片的第一輸入端還分別連接所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)的控制端；所述cd4047芯片的第二輸入端還分別連接所述第一開關(guān)和所述第四開關(guān)的控制端；

所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)均連接所述cd4047芯片的第一輸入端，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)均連接所述cd4047芯片的第二輸入端；

所述控制單元還包括比較器，所述第二開關(guān)和所述第四開關(guān)均連接所述比較器的反相端；所述第一開關(guān)和所述第三開關(guān)均連接所述比較器的反相端，所述比較器的輸出端連接所述噴頭電磁閥。

作為一種可實(shí)施的方式，所述cd4047芯片的cx端連接第一電容，所述cd4047芯片的rx端連接第五電阻，所述第一電容的另一端和所述第五電阻的另一端均連接所述cd4047芯片的r-c端。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：

本發(fā)明提供了一種鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)，通過對對土壤濕度值進(jìn)行超前運(yùn)算，消除土壤濕度值檢測的結(jié)果以及噴頭的控制之間的時(shí)間差，從而提高噴頭供給的精度。因?yàn)椋八惴梢蕴岣呦鄳?yīng)的速度。此外，還通過正極板和負(fù)極板形成的電場來增強(qiáng)一階超前單元和控制單元的響應(yīng)速度。

附圖說明

圖1為鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)的框圖；

圖2為圖1中一階超前單元和控制單元的框圖；

圖3為第一檢測端的原理圖；

圖4為第二檢測端的原理圖；

圖5為鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)的一原理圖；

圖6為鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)的另一原理圖。

圖中：1、金屬罩；11、正極板；12、負(fù)極板；100、檢測單元；101、第一檢測端；102、第二檢測端；200、一階超前單元；300、控制單元；400、噴頭電磁閥。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。

參照圖1，本發(fā)明提供了鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)，包括依次連接的檢測單元100、一階超前單元200、控制單元300、以及噴頭電磁閥400；其中，檢測單元100包括第一檢測端101和第二檢測端102；其中第一檢測端101和第二檢測端102均包括一電容式濕度傳感器和一ne555芯片；圖3和圖4分別示出了第一檢測端101和第二檢測端102的原理圖。第一檢測端101的電容式濕度傳感器和第二檢測端102的電容式濕度傳感器分別插在兩個(gè)區(qū)域的土壤內(nèi)，用于檢測兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度。這里，之所以采用電容式濕度傳感器，是因?yàn)橥寥纼?nèi)是一個(gè)濕度相對較大的環(huán)境，采用其他形式的傳感器無法產(chǎn)時(shí)間在高濕度的環(huán)境下作檢測用。相應(yīng)的，由ne555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，具有一定的穩(wěn)定性，也不容易受到環(huán)境的影響，所以將電容式濕度傳感器和ne555芯片結(jié)合在這一特定的場合使用，可以確保檢測的穩(wěn)定性。一階超前單元200用于對兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度值進(jìn)行超前運(yùn)算；控制單元300用于根據(jù)兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度值的超前運(yùn)算結(jié)果，控制噴頭電磁閥400打開或者關(guān)閉，以改變兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度。這里，引入了一階超前單元200，可以對兩個(gè)區(qū)域的土壤濕度值進(jìn)行超前運(yùn)算；相當(dāng)于是，可以通過一階超前算法獲得下一時(shí)段的土壤濕度值。而且，這里之所以取兩個(gè)區(qū)域，是因?yàn)閲婎^電磁閥400灌溉的起始位置和終止位置的土壤濕度值存在一定差別。取兩個(gè)具有代表性的進(jìn)行檢測，可以提高檢測的準(zhǔn)確性。

參照圖2，一階超前單元200和控制單元300集成于金屬罩1內(nèi)，金屬罩1包括負(fù)極板12和正極板11；并且，負(fù)極板12和正極板11之間形成的電場方向與信號在一階超前單元200和控制單元300中的傳遞方向相同。這里的技術(shù)方案可以是，將一階超前單元200和控制單元300集成于單片機(jī)或者集成于dsp內(nèi)，然后在單片機(jī)或者dsp的外側(cè)設(shè)置金屬罩1。通過采取上述技術(shù)方案，設(shè)置在一階超前單元200和控制單元300外的金屬罩1，可以對信號進(jìn)行屏蔽，防止外界的信號干擾單片機(jī)；除此之外，通過正極板11和負(fù)極板12形成的電場來增強(qiáng)一階超前單元200和控制單元300的響應(yīng)速度，進(jìn)一步加快對土壤濕度的調(diào)整速度。

基于上述的鐵皮石斛灌溉系統(tǒng)，以下提供兩種實(shí)施方式。

參照圖5，作為一種可以實(shí)施的方式，控制單元300包括cd4047芯片，cd4047芯片的第一輸入端和第二輸入端之間還連接彼此之間串聯(lián)的第三電阻和第四電阻；控制單元300還包括并行的第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、以及第四開關(guān)；cd4047芯片的第一輸入端還分別連接第二開關(guān)和第三開關(guān)的控制端；cd4047芯片的第二輸入端還分別連接第一開關(guān)和第四開關(guān)的控制端；第二開關(guān)還連接第三電阻和第四電阻的公共接點(diǎn)，第三開關(guān)還連接可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)端；控制單元300還包括比較器，第二開關(guān)和第四開關(guān)均連接比較器的反相端；第一開關(guān)和第三開關(guān)均連接比較器的反相端，比較器的輸出端連接泵站閥門400。cd4047芯片的cx端連接第一電容，cd4047芯片的rx端連接第五電阻，第一電容的另一端和第五電阻的另一端均連接cd4047芯片的r-c端。

基于這一實(shí)施方式，在第二檢測端102側(cè)連接第一電阻和第二電阻，將它與第一檢測端101區(qū)分出來；加大第一檢測端101和第二檢測端102接收到信號的差值，與此同時(shí)，作為對比，設(shè)置了第三電阻和第四電阻，有助于分別cd4047芯片的兩個(gè)輸出端的信號，使后置的比較器容易跟隨動(dòng)作，提高響應(yīng)速度。尤其還將第一電阻的調(diào)節(jié)端連接至第三開關(guān)和第四開關(guān)，可以控制第三開關(guān)和第四開關(guān)的精度。

參照圖6，作為一種可以實(shí)施的方式，控制單元300包括cd4047芯片，cd4047芯片的第一輸入端和第二輸入端之間還連接彼此之間串聯(lián)的第三電阻和第四電阻；cd4047芯片的第一輸入端還分別連接第二開關(guān)和第三開關(guān)的控制端；

cd4047芯片的第二輸入端還分別連接第一開關(guān)和第四開關(guān)的控制端；第一開關(guān)和第二開關(guān)均連接cd4047芯片的第一輸入端，第三開關(guān)和第四開關(guān)均連接cd4047芯片的第二輸入端；控制單元300還包括比較器，第二開關(guān)和第四開關(guān)均連接比較器的反相端；第一開關(guān)和第三開關(guān)均連接比較器的反相端，比較器的輸出端連接泵站閥門400。cd4047芯片的cx端連接第一電容，cd4047芯片的rx端連接第五電阻，第一電容的另一端和第五電阻的另一端均連接cd4047芯片的r-c端。cd4047芯片的ast端和cd4047芯片的t端連接并且接地。

基于這一實(shí)施方式，在第二檢測端102側(cè)連接第一電阻和第二電阻，將它與第一檢測端101區(qū)分出來；加大第一檢測端101和第二檢測端102接收到信號的差值，中間省去了第三電阻和第四電阻，使后置的比較器容易跟隨動(dòng)作，提高響應(yīng)速度。尤其還將第一電阻的調(diào)節(jié)端連接至第三開關(guān)和第四開關(guān)，可以控制第三開關(guān)和第四開關(guān)的精度。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。特別指出，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。