[发明专利]一种基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统及方法

权利要求书

1.一种基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，包括无线监测系统、灌溉控制系统及灌溉决策系统，所述无线监测系统包括多个监测子系统，所述监测子系统包括监测通信单元和土壤水分检测单元，所述灌溉控制系统包括多个灌溉子系统；所述灌溉决策系统包括决策通信单元、决策处理单元、决策电源管理单元；所述决策通信单元用于接收无线监测系统和灌溉控制系统的数据，并发送控制数据到灌溉控制系统；所述决策电源管理单元为决策通信单元和决策处理单元提供电力保障，所述决策处理单元根据决策通信单元接收到的信息，由灌溉决策模型决断出灌溉量，然后控制决策通信单元发送控制信令到灌溉控制系统；决策处理单元可设定自动决策，设置决策时间，控制灌溉控制系统作业，也可手动决策，填写相关参数，手动控制灌溉控制系统进行作业；所述的控制通信单元接收决策通信单元的控制信息，并且上传数据到灌溉决策系统；所述监测通信单元用于采集土壤水分检测单元的数据，并能够以子系统的方式与灌溉控制系统和灌溉决策系统组成AD_HOC无线网络，将所采集的数据上传到灌溉决策系统；所述的土壤水分检测单元包括土壤水分传感器、雨量传感器、风速传感器、光照传感器、温度传感器，能够实时检测土壤的湿度、降水量、实时风速、光照强度和时长及土壤上层空气温度；该智能灌溉调控系统的控制方法包括下述步骤：

(1)初始化系统，检测无线监测系统、灌溉决策系统和灌溉控制系统是否正常工作，如果出现异常发出系统失效预警；

(2)监测通信单元、决策通信单元和控制通信单元组成AD_HOC无线网络；

(3)土壤水分检测单元实时检测土壤的环境数据，监测通信单元定期采集土壤水分检测单元的数据，并将所采集数据上传到灌溉决策系统；

(4)控制器将内部信息经由控制通信单元发送给灌溉决策系统，所述内部信息包括人机交互单元的输入信息、电磁阀控制单元参数；

(5)基于(4)，用户经由人机交互单元输入信息，对灌溉模型的参数进行修改；

(6)灌溉决策系统接收到无线监测系统和灌溉控制系统的数据，将用户经人机交互单元的修改信息写入到灌溉模型中，采集的环境数据导入到灌溉模型当中，计算出每个监测子系统点的含水量，并导入到最大似然估计模型中，估计出灌溉区的整体含水量，判断是否需要灌溉及灌溉量，产生控制数据；

(7)基于(6)，灌溉决策模型可以设定自动决策，设置决策时间，也可手动决策，填写相关参数；

(8)灌溉决策系统将经灌溉模型处理后的控制数据，经由决策通信单元发送灌溉控制系统；

(9)灌溉控制系统接收到灌溉决策系统发送的控制数据，主处理器会产生相应控制信令，控制电磁阀驱动单元产生相应动作，控制电磁阀的通断。

2.根据权利要求1所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述灌溉子系统包括控制器、控制通信单元、蓄电池、电磁阀及滴灌管；所述控制器包括主处理器单元、充电控制单元、电磁阀驱动单元、人机接口单元，控制器接收控制通信单元的控制数据，产生控制信令控制电磁阀的动作，并且能够产生数据由控制通信单元发送到灌溉决策系统。

3.根据权利要求2所述的基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述的主处理器单元采集控制通信单元的控制数据，并根据所接收到的控制数据，控制电磁阀驱动单元产生相应的控制信号，使电磁阀通断；

所述人机接口单元可以人工设置灌溉控制系统的内部信息，并能够将内部设置信息上传到主处理器单元；所述内部信息包括选定作物类型、生长阶段、作物生育阶段、作物综合系数值及土壤类型；

所述充电控制单元为控制器提供稳定的电源保障；

所述电磁阀驱动单元接收主处理器单元的控制信号，并产生相应动作使电磁阀通断。

4.根据权利要求1所述基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述决策通信单元用于接收无线监测系统和灌溉控制系统的数据，并能够发送控制数据到灌溉控制系统；所述决策电源管理单元为决策通信单元和决策处理单元提供电力保障。

5.根据权利要求1所述基于动态含水量估计的智能灌溉调控系统，其特征在于，所述决策处理单元根据决策通信单元接收到的信息，由灌溉决策模型决断出灌溉量，然后控制决策通信单元发送控制信令到灌溉控制系统；决策处理单元可以设定自动决策，设置决策时间，控制灌溉控制系统作业，也可以手动决策，填写相关参数，手动控制灌溉控制系统进行作业。