[发明专利]一种喷灌机的智能灌溉控制管理系统及管理方法

摘要

本发明属于环境监控技术领域，公开了一种喷灌机的智能灌溉控制管理系统及管理方法，外壳和内部的机芯电路板，外壳的背板四角设置有固定圆孔，外壳侧面通过导线连接有电源插头，机芯电路板镶嵌有控制单元、wifi模块、报警系统、开关管理器、接收器；灌溉区内插接有温湿度传感器；灌溉区上插接的立杆上镶嵌有用于拍摄植物生长状况的摄像头等。本发明通过与其利用无线信号连接中的中继器和交换机作用，将信息传递到远程的服务器，服务器再将信号传递到监控中心；本发明可对其所在的环境做出多种检测，并将检测结果实时传输到监控中心，方便了对所监控位置的灌溉数据进行存储分析，同时还可达到预警效果。

主权项

一种喷灌机的智能灌溉控制管理系统，其特征在于，所述喷灌机的智能灌溉控制管理系统，包括外壳和内部的机芯电路板，所述外壳的背板四角设置有固定圆孔，所述外壳侧面通过导线连接有电源插头，所述机芯电路板镶嵌有控制单元、wifi模块、报警系统、开关管理器、接收器；灌溉区内插接有温湿度传感器；灌溉区上插接的立杆上镶嵌有用于拍摄植物生长状况的摄像头；所述温湿度传感器、摄像头采集到的信息经控制单元处理后，由wifi模块将无线信号依次传输到与其无线连接的中继器和交换机，再传递到远程的物联网服务器，物联网服务器再将信号传递到监控中心或移动终端；所述开关管理器、接收器通过导线连接控制单元；所述外壳壳体为网格状结构；所述控制单元包括近程控制端和远程控制端，报警系统连接近程控制端，报警系统还经过物联网服务器通过机芯电路板镶嵌的GSM发射模块连接远程控制端，该远程控制端与监控中心或移动终端连接；所述的温湿度传感器、摄像头通过有线或无线连接近程控制端，还经过物联网服务器连接远程控制端；喷灌机的智能灌溉控制管理系统利用迭代学习控制算法，以输出值和期望值之间的差值对控制信号进行实时调整，使系统具备跟踪性能，控制算法如下：将土壤实时含水率以p(t)表示，灌水量以c(t)表示，土壤水含量状态以q(t)表示，则自动灌溉系统通过下式表示：p(t)＝f(p(t),c(t),t)q(t)＝g(p(t),t)假定灌溉系统在时间轴的[0，T]上周期性动作，则函数f()与g()在每一个周期中保持恒定的函数关系，所以灌溉系统具备可重复的特点；以参数k表示周期性灌溉的次数，则将自动灌溉系统转换为：pk(t)＝f(pk(t),ck(t),t)qk(t)＝g(pk(t),t)其中，t的取值在区间[0，T]上，函数所期望的土壤含水量状态为轨迹表示为qd(t)，所期望的土壤实时含水率初值表示为pd(0)；从t＝0开始，灌溉系统的灌溉周期均由初态pk(0)开始，将cd(t)作为控制期望，则pd(0)便是基于此期望的与期望轨迹qd(t)相对应的状态轨迹。可知自动灌溉系统的期望qd(t)即为含水率上阈值；所期望的土壤实时含水率初值pd(0)与土壤初态pk(0)相等，为含水率下阈值；cd(t)为单次灌溉所需水的总量。以ek(t)表示输出误差：ek(t)＝qd(t)‑qk(t)由迭代学习控制算法，下次的灌溉所需水总量ck+1(t)由当前水总量和输出误差共同确定，即：ck+1(t)＝ck(t)+C(ek(t),t)C表示是迭代学习控制中预置的映射，通过土壤容积含水率θv获取C的表达式，进行简单变换，得到C的表达式：其中，V水的含义是土壤的水统计V土的含义是总容积；每个自动灌溉周期之后，对挺自豪条件进行判定，来决定迭代过程是否继续，停止条件表达式如下：||qd(t)‑qk(t)||<εt∈[0,T]其中，ε的含义时灌溉精度，结合相关具体的灌溉需求来调整；所述控制单元上集成有恒流控制电路，所述恒流控制电路通过开关管理器连接外部喷灌机；所述恒流控制电路包括电感L1、电感L2、二极管D1、电容C、电感L3、负载Rload；电感L1与二极管D1串联，二极管D1与电容C和电感L3串联，电容C和电感L3并联，负载Rload与电感L3串联后与电容C并联，电感L1和电感L2耦合；所述电感L1采用高频高导磁磁芯；所述电感L2采用低频弱导磁率磁芯。