[发明专利]一种基于云计算光伏水肥灌溉监测系统

说明书

地下水灌溉用水往往需要从地下水井抽水灌溉。采用传统电网输电驱动水泵提水，不仅受制于电网线路铺设，同时耗电量大。本发明采用将光补的能量直接用于扬水，而无需传统风能利用中的蓄电池蓄能环节，不但节能，更节约灌溉成本，也降低维护费用和设备故障率。采用先进的通讯和远程控制技术将有限的灌溉水用在作农作物生长发育的关键期，起到高效节水、节肥且保障作物产量和品质的作用。可以有效的进行地下水生态灌溉、生态水质、生态水位、生态水资源、生态地下水超采监控的高效节水节肥技术，保护水资源的合理利用、保护土壤化肥污染。通过大数据云计算平台、综合分析生态地下水水质、水位、高效综合循环利用生态地下水，解决水位和水质变得对农作物、农田土壤高效生态利用。

技术领域

本发明涉及农业节水灌溉领域，尤其是基于云计算光伏水肥灌溉监测系统领域。

背景技术

传统地下水灌溉用水往往需要从地下水井抽水灌溉。采用传统电网输电驱动水泵提水，不仅受制于电网线路铺设，同时耗电量大。今年来涌现出众多新型水肥一体化灌溉系统。但是这些系统只是简单的监测土壤墒情判断植物的用水情况，不利于土质保护和地下水资源保护。

发明内容

本发明克服以上缺点提供一种基于云计算无人值守地下水生态灌溉、生态水质、生态水位、生态水资源、生态地下水超采监控的高效循环生态节水节肥灌溉监测系统，主要实现以下功能：1、根据地下水与排水量与水质变化规律、确定地下水超采、地下水循环生态环综合利用、灌区土壤污染治理、农作物特性和高效节肥综合数据对比利用。2、对地下水灌溉系统管理、支持GIS地理信息系统、可以地图显示各灌溉点位置、有效管理分配水资源、具有数据分析上报功能。对单点水资源控制分配，无线传输，手机APP控制浏览。对土壤墒情、用水量、地下水水位、气象环境（降水量、蒸发量）数据监测、土壤成分、水质监测、胺氮、磷、胛作物种植面积、生态灌溉、生态自动化。3、水质变化预警、地下水超采预警、地下水生态循环利用预警、土壤胺氮、磷、胛施肥预警、农作物品种用肥预警。水资源管理预警。地下水水质水位、温度管理。4、泵的自动控制与启动、设备自动故障预警、自愈无线组网控制、软启动软控制启泵、远程抄表计费统计、变频恒压控制、泵集群管理。闸门集群控制。5、建立水权交易数据库、支持水权交易、交费管理。6、水源地地下水管理、水源地水质管理、水源地水质与农作物施肥管理。7、管网监测、压力管道管网监测、管网水锤监测、泵站气蚀监测。8、太阳能供电。无线远程数据传输与视频桥监控链接、图像自动分析判断。9、微功耗测控终端、支持。串口水位计、0-5V 或-4-20mA信号输出。数据兼容自报式。10、使用水质在线分析仪器通常为电极法、广度法，根据环境不同确定。可以预处理物理过滤及渗透。11、数据采集控制系统采用PLC、现场控制传感器、变送器、物理过滤渗透设备、泵控制软件、泵等执行机构。12、手机APP预警。可以使用手机终端对灌溉参数，地下水水位、水质，土壤墒情及化肥污染情况等数据进行查看，超出范围值手机将自动预警。

具体实施方案：

本发明采用太阳能光伏电池阵列的输出直接连接到风光互补控制器的输入端，光互补控制器的输入端。若太阳能光伏电池阵列的输出电流大于或等于第一电流阈值，第一IGBT管（VT1）导通，太阳能光伏电池阵列的输出电压全部加到输出电感（L）上，实现输出供电电压；当太阳能光伏电池阵列与风力发电机组的输出电流均分别大于对应的预设阈值时，两者并网输出。输出电压直接控制直流或交流水泵，进行扬水并积蓄于高处的蓄水池。高处蓄水池的水经自压管道输送到各灌溉分区的电磁阀。电磁阀的开启或关闭由太阳能供电的灌溉控制系统控制，控制信息来自作物调亏灌溉需求，使灌溉水适时适量用在作物生长发育的关键期。生态循环地下水土壤修复。不同农作物氮磷胛需求数据模型建立。实现（1）免蓄电池的光互补扬水灌溉技术。（2）农作物调亏生态高效节水节肥灌溉技术。（3）太阳能农作物生态高效节水节肥灌溉自动控制技术。（4）无人值守、远程自动化控制、计量用水用肥。（5）地下水超采预警、控制与监控、生态地下水循环利用与灌区灌溉用水循环水肥一体化。（6）大数据统计农业用水用肥与地下水预警数据。（7）地下水水质水位生态修复。（8）土壤生态修复。