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1、智能家居控制技术及应用,第9章 智能花园灌溉系统,智能花园灌溉系统介绍,智能花园灌溉系统应用,智能花园灌溉系统实训,2,智能花园灌溉系统介绍,3,智能花园灌溉系统介绍,4,智能花园灌溉系统功能简介,智能花园灌溉系统融合了无线通讯技术与智能化控制技术，能够实现全天候、全自动无人值守园林灌溉的功能，既可节约用水，又能提高灌溉系统的综合调度能力，从而降低使用成本，提高灌溉效率。实现了按需使用水资源，在灌溉数量、灌溉时间、供水空间上做到精确和远程控制。,智能花园灌溉系统介绍,5,智能花园灌溉系统功能简介,它能实现的智能化控制有：（1）智能调节水量，根据植物所需供给水和养料，从而节约资源；（2）可以远程
2、操作，可在异地对花园进行控制浇灌；如图 9-1所示；（3）根据数据资料智能分析植物所需的最佳生长环境，进行智能浇灌、施肥。,智能花园灌溉系统介绍,6,智能花园灌溉系统功能简介,智能花园灌溉系统的优势：（1）高效节水。灌溉系统根据草坪的地势情况及土壤湿度分布状态对花园进行智能化灌溉，并采用曲线浇灌模式，即浇灌水量随着时间及土壤湿度的增加而曲线减少，实现节约用水。（2）易实施。系统采用无线传感器网络技术进行实时监测，从而使传感器节点的布置灵活方便，易于实施，同时也可以远程控制。（3）实时性。阳光照度、降雨量、土壤含水量、土壤养分等信息数据可以实时通过网络发送给计算机或手机，用户可以随时随地查看这些
3、信息，实时了解系统的运行状况。,智能花园灌溉系统介绍,7,智能花园灌溉系统功能简介,（4）智能化。针对不同的植物及地势进行不同的水量浇灌。系统可以根据阳光照度、降雨量、土壤含水量、土壤养分自动控制浇灌水量，并根使土壤湿度保持在植物生长所需要的最佳范围之内。（5）无人值守。系统可实现无人值守，在夜间或某固定时段定时浇灌，减少蒸发。,智能花园灌溉系统介绍,8,智能花园灌溉系统传感器,温湿度传感器是智能花园灌溉系统中使用到的最主要的传感器，它在灌溉系统中起着非常重要的作用，下面我们就来介绍一下温湿度传感器。温度传感器和湿度传感器的应用非常广泛，温度传感器用于检测温度变化，湿度传感器用于检测湿度变化，
4、两个看起来似乎毫不相关，然而集两种传感器于一体的温湿度传感器却是一种常见的传感器品种。,智能花园灌溉系统介绍,9,智能花园灌溉系统传感器,为什么温度传感器和湿度传感器两这种类型的 传感器往往会被制造一个传感器器件呢？因为在实 际使用过程中人们发现使用到温度传感器的地方也经常会使用到湿度传感器。经常在一个使用环境中既要装温度传感器又要装湿度传感器，非常不便利，无论是安装还是空间上都显得非常的麻烦，所以考虑到实际需求，工程师就开发了温湿度一体传感器，这种传感器既集成了温度传感器的模块又集成了湿度传感器的模块，使得它使用起来很方便，而且信号也一起输出。,智能花园灌溉系统介绍,10,智能花园灌溉系统传
5、感器,温湿度传感器广泛应用于水利，农田，铁路，公路路基水分的埋测。还应用于温室大棚、节水农业灌溉、草地牧场、花卉蔬菜、土壤速测、植物培养、科学实验及各种颗粒物含水量的测量等领域。,智能花园灌溉系统介绍,11,习题9-1,1、查找资料，分析同一个环境中的温度与湿度之间是否有联系？,2、搜集相关资料，思考温湿度传感器都应用于生活的哪些方面？,智能花园灌溉系统应用,12,智能花园灌溉系统应用,13,智能花园灌溉系统应用技术,智能花园灌溉系统利用温湿度传感器感应大气温度和土壤的水分，当达到设定条件与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开关闭，以达到自动节水灌溉的目的。由于传感器网络有多跳路由、信息互递、自
6、组网络及网络通信时间同步等特点,可以灵活增减轮灌组，使灌区面积、传感器节点数量不受到限制。,智能花园灌溉系统应用,14,智能花园灌溉系统应用技术,传感器节点具有土壤、植物、气象等测量采集装置及植物需水信息采集与精量控制灌溉技术，加上通信网关的 Internet 功能、RS 和 GPS 技术结合而成的灌区动态管理信息采集分析技术、以上诸多技术组合在一起就能够等构建高效、低能耗、低投入、多功能的智能灌溉平台。可在温室、庭院花园绿地、农田井用灌溉区、高速公路中央隔离带等区域，实现农业与生态节水技术的定量化、规范化、集成化、模式化，促进节水农业的快速和健康发展。,智能花园灌溉系统应用,15,智能花园灌
7、溉系统应用场景,高尔夫球场绿化灌溉,1、高尔夫球场绿化灌溉 高尔夫球场草坪是球场质量的关键，球场对草坪的质量要求十分苛刻，所以草坪灌溉对球场管理建设是非常重要的。不同于一般的景观园林灌溉，由于高尔夫球场自身的特殊性，球场内的草坪种类、地形条件、面积大小、使用要求、场地因素、气候条件等，决定了高尔夫球场灌溉的特殊性：第一，球场草坪灌溉面积越大需水量越多。整个球场大部分为草坪覆盖，一个标准的高尔夫球场约为 60100hm2，这就要求高尔夫球场草坪灌溉系统不仅能满足灌溉用水量，而且要具备综合管理灌溉设备的能力。,智能花园灌溉系统应用,16,智能花园灌溉系统应用场景,高尔夫球场绿化灌溉,第二，高尔夫球
8、场内的果岭、发球台、球道、高草区内种植的草坪草种、坪床土壤类型不尽相同，而且打球者对其使用要求也不同。因此球场内不同区域的草坪需水量不同。不同区域的草坪草在灌溉量、灌溉时间上均不相同，尤其对于果岭，灌溉管理要求更为精细。这决定了要实施精确灌溉，灌溉系统必须结合不同草种和使用情况区域化灌溉。第三，灌水周期性。高尔夫球场草坪面积大，需要经过严格的计算，制定合理的灌溉制度进行随机循环、轮流灌溉，灌溉并不是一次完成的。,智能花园灌溉系统应用,17,智能花园灌溉系统应用场景,高尔夫球场绿化灌溉,第四，灌溉的景观效果。不同于一般的园林灌溉，高尔夫球场景色优美，草坪灌溉不仅要满足草坪草的需水、保持喷洒效果，
9、最重要的是灌溉设备在使用和维护时不能破坏草皮，影响景观效果。,智能花园灌溉系统应用,18,智能花园灌溉系统应用场景,高尔夫球场绿化灌溉,由此可见，高尔夫球场的灌溉是一个高要求、操作步骤复杂的过程，智能灌溉系统的产生就节省了很多人力、财力、物力，是高尔夫球场的灌溉变得智能化、简单化。如图所示。,智能花园灌溉系统应用,19,智能花园灌溉系统应用场景,高尔夫球场绿化灌溉,2、智能农业灌溉系统 智能农业灌溉系统涉及到传感器技术、计算机技术、自动控制技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用为我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光
10、照数量来优化用水量，还可以在雨后监控土壤的湿度。有研究显示，智能农业灌溉系统的成本和传统灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。在中国农业用水量约占总用水量的 80%左右。,智能花园灌溉系统应用,20,智能花园灌溉系统应用场景,高尔夫球场绿化灌溉,由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达 70%80%。因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生了。如图所示。,智能花园灌溉系统应用,21,智能花园灌溉系统应用场景,高尔夫球场绿化灌溉,3、智能花园灌溉系统 伴随着科技的进步和智能硬件的发展，老式的花园
11、灌溉方式已经一去不复返了。控制、监测和调整每天的花园灌溉用水不仅仅是一件你必须要完成的事情，如果真正用心去打理这件事情的话，用户每个月都能因此而省下不少的水费。从最简单的计时器到复杂的一体集成控制器，现在已经有越来越多的设备能够帮助用户更加便捷有效地浇灌院子了。,智能花园灌溉系统应用,22,智能花园灌溉系统应用场景,高尔夫球场绿化灌溉,3、智能花园灌溉系统 现在几乎每个人都拥有一部智能手机，如果在手机上安装相应App，就可以提醒用户添水，并且可以利用传感器探测到到植物生长需要更多的光照、肥料或温度等，它会通过智能家居系统来给用户发送提醒，保证让用户养出的绿植枝繁叶茂、花团锦簇！当然，内部的储水
12、不足时，它也会提醒你及时添水。如图所示。因此，即使用户出门在海外，通过智能花园灌溉系统也可以照顾好家里的花花草草。,智能花园灌溉系统应用,23,习题9-2,1、请思考，下图是两种特殊的绿化花园，该怎么给它们设计智能化的灌溉系统？2、在温湿度传感器的具体应用实例中，它的阈值怎么设置比较合理，举例说明。,智能花园灌溉系统实训,24,智能花园灌溉系统实训,25,模块介绍,本实验模块由温湿度传感器模块和直流电机模块组成。如下图。,智能采光系统实训,26,实训步骤,步骤1：烧写代码，具体操作见实验一：烧写下位机HEX 文件到芯片；步骤2：打开配置工具，即上位机；配置工具（上位机）介绍见实验二：继电器与烟
13、雾传感器通讯实训。步骤 3：将 USB 串口线与直流电机连接，打开直流电机，查找、选择并打开可用端口。注意：查看计算机的可用端口方法见实验二：继电器与烟雾传感器通讯实训。,智能采光系统实训,27,实训步骤,步骤4：单击“读地址”，如图9-9所示，可读取直流电机的地址，记下此时数据。,智能采光系统实训,28,实训步骤,步骤 5：单击“关闭选中端口”，将 USB 串口线与温湿度传感器连接，打开温湿度传感器（开关置于“ON”），单击“打开选中端口”，如图所示。,智能采光系统实训,29,实训步骤,说明：温湿度传感器同时检测温度和湿度，在实验过程中，改变的实验变量到底是温度还是湿度，主要看配置工具中选择
14、的是温度还是湿度。若要观察温度变化对实验现象的影响，则在配置工具中选择温度；若要观察湿度变化对实验现象的影响，则在配置工具中选择湿度。,智能采光系统实训,30,实训步骤,步骤6：单击“读地址”，可读取温湿度传感器的地址，如图所示。说明：温度和湿度在一个模块上检测，网络地址一样。,智能采光系统实训,31,实训步骤,与读取的直流电机的地址相比较，如果不相同，在“配置网络地址”处，重新配置温湿度传感器的地址，保证网络地址相同，如图 所示。,智能采光系统实训,32,实训步骤,单击“写地址”，在弹出的对话框中单击“确定”，5秒后按下温湿度传感器上的“复位键”，此时温湿度传感器的地址改写成功，可单击“读地
15、址”检查。网络地址一致时温湿度传感器模块和直流电机模块之间可以实现通讯。,智能采光系统实训,33,实训步骤,步骤 7：读“阈值”。在配置工具中选择湿度，单击“读阈值”，即可读取温湿度传 感器湿度的阈值，如图所示。,智能采光系统实训,34,实训步骤,在“更改阈值”处输入合适的阈值后，单击“写阈值”，在弹出的对话框中单击“确定”，5 秒后按下温湿度传感器上的“复位键”，此时温湿度传感器的阈值改写成功，可单击“读阈值”检查。温度的阈值读取、更改操作步骤与湿度相同。,智能采光系统实训,35,实训步骤,如果阈值不符合要求，可在“更改阈值”处重新改写合适的阈值，如图所示。,智能采光系统实训,36,实训步骤
16、,步骤8：.改变温湿度传感器周围的温度，观察实验现象。实验现象：若湿度不超过阈值，当温度超过阈值时，直流电机的风扇转一下停一下，转动时红灯D5亮，如图所示。,智能采光系统实训,37,实训步骤,停下时，绿灯D6亮，如图所示。,智能采光系统实训,38,实训步骤,当温湿度都超过阈值时，直流电机风扇不停转动，D5红灯亮，如图所示。,智能采光系统实训,39,实训步骤,.改变温湿度传感器周围的湿度，观察实验现象。实验现象：当湿度超过阈值时，直流电机风扇不停转动，D5灯亮，如图所示。,智能采光系统实训,40,实训步骤,上位机温湿度折线图如图所示。,智能采光系统实训,41,习题8-3,1、改变直流电机或温湿度传感器的地址，当网络地址不一致时，观察对实验效果的影响，解释出现这种现象的原因。2、改变温湿度传感器的阈值，观察试验现象，解释温度变化的因素都有哪些。,
