一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统及方法

1.本发明属于土木水利设备技术领域，涉及一种园林绿化灌溉系统，特别是一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统及方法。


背景技术：

2.西北地区水资源极度缺乏，大量的食物生产给区域脆弱的生态环境带来了巨大影响。人口的持续增长，动物性食物消费比例的提高，气候变化引起的蒸散增加等情况，将进一步加剧区域水资源危机。
3.雨洪资源是干旱半干旱区稀缺的非常规水资源。西北典型城市兰州降水稀少、蒸发强烈、降水集中发生在6至9月份，多以大雨或暴雨形式出现。月平均最高气温出现在5至10月份，极端最高气温出现在4至10月份，最高温度可达40℃，高温时段和降雨时段同步集中在6-9月份，雨热同期。
4.近年来，伴随着全球变暖、人口激增和城镇化进程的日益加快，西北地区极端暴雨频发，诱发城镇道路积水内涝等严重暴雨洪水灾害，严重影响交通基础设施及生命财产安全。与此同时，道路绿化带景观植物及农作物等易受高温灼烧，进而影响绿化植物观赏性。现有园林绿化主要通过园林部门日常灌溉维护，无法实时降温增湿和智能补偿灌溉。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，可在温度超过适宜植物生长阈值时，控制系统根据反馈数据发出指令，开启水泵抽取暗池中收集的道路雨水进行灌溉。系统同太阳能路灯共用清洁能源，可实现雨洪资源化利用和低碳智能节水降耗。该系统与园林部门的日常灌溉管护相互配合，可望在高温时段对景观植物进行实时降温增湿和智能补偿灌溉。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
7.一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，包括暗池、水泵和控制系统，暗池设置在道路侧方，道路上的雨水经过流通道流入到暗池内；水泵为直流泵，进水管路的端部设有过滤装置，水泵的进水口连通进水管路，进水管路通入到暗池内，水泵的出水口连通多个主管道，主管道埋设于绿化带土壤内，每个主管道上连通有多个分管道,分管道的端部上设有喷头；温度传感器设置在绿化带上，水位传感器设置在暗池内；控制系统包括有单片机，单片机内设单片机电路u1，水位传感器内设有水位传感器电路u4，水泵内设有电机驱动模块电路u5，温度传感器内设有温度传感器电路u3；温度传感器电路u3的端口1接vcc，端口2接单片机电路u1的端口p3.6，端口3接gnd；水位传感器电路u4的端口1接vcc，端口2接单片机电路u1的端口p2.0，端口3接gnd；电机驱动模块电路u5的端口1接单片机电路u1的端口p2.1，11和12依次接motora2和motora1，端口2接gnd，端口5接vcc，端口6接太阳能路灯12v直流能源，端口7接gnd。
8.本发明的工作原理是：控制系统通过c++编写程序导入单片机，处理温度传感器、
水位传感器发出的数字信号，使用if-else-if语句，当水位低于所设警戒水位时，则停止水泵抽水，否则继续执行温度条件循环。当环境温度高于所设阈值时，则开启水泵抽水，否则停止水泵抽水。实现了水位和温度联合感应控制且水位优先及高于温度。
9.进一步的：机房设置于太阳能路灯附近合理位置，机房下部下嵌于绿化带内，上部外露于空气中，机房为长方体结构，由混凝土浇筑而成，机房内设有分隔墙，将机房内部分隔为水泵安装间和控制系统安装间，水泵安装间内根据水泵的安装孔尺寸预埋设有螺杆，通过相应螺母安装水泵，水泵通过螺杆固定安装在水泵安装间的内部；控制系统固定在控制系统安装间的内部，控制系统安装间的内壁上设有多个导线孔；机房的顶部设有活动盖，并设有锁，锁住活动盖，维修时通过锁打开即可。
10.进一步的：防护罩包括有安装台、球形防护笼和支托管，球形防护笼由镀锌防锈铁丝焊接而成，可以采用10号镀锌防锈铁丝焊接，球形半径为6cm，上半球覆盖玻璃，下半球用304不锈钢钢丝网覆盖，安装台焊接于球形防护笼的内部，安装台距离下半球底部2cm处，安装台为中部带导线孔的铁片，导线孔半径为0.5cm，支托管为钢管焊接于球形防护笼的底部，支托管的下端固定于绿化带土壤中。
11.进一步的：暗池内设有滤沙墙，滤沙墙朝向暗池进水口的一侧设置有尾坎，尾坎距离滤沙墙15-25cm，尾坎的高度为10-20cm，宽度为15-25cm；尾坎的设置能够抬高水面线，使水流平顺，改变池内压强分布，减少水流对暗池低部的冲刷，尾坎设置于前部加速了水流对暗池低部的冲刷且导致阶梯底部水跃区较短。
12.控制系统还包括有显示器、按键和变压器，并且显示器、按键、变压器分别对应设置显示器电路u2、按键电路u6和变压器电路u7，显示器电路u2的端口15接vcc，端口16接gnd，端口4、5、6、7、8、9、11、12、13、14依次和单片机电路u1的端口p2.6、p2.5、p2.7、p0.0、p0.1、p0.2、p0.3、p0.4、p0.5、p0.6、p0.7连接；变压器电路u7的端口1接开关后与12v太阳能控制器端口连接，端口4接vcc，端口2和3接gnd；按键电路u6的端口1、2、3、4、5、6、7依次和单片机电路u1的p1.2、p1.7、p1.3、p1.4、p1.1、p1.5、p1.6连接；单片机电路u1的端口40接vcc，端口20接gnd；单片机采用stc89c52rc-401，显示器采用lcd1602，温度传感器采用ds18b20，水位传感器采用yw01。
13.一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统的使用方法，包括以下步骤，在6至9月开启设备，通过按键设置温度阈值，温度传感器监测绿化带环境温度，当监测到的温度超过设置的温度阈值时，所述控制系统根据反馈数据发出指令，开启所述水泵抽取所述暗池中雨水进行灌溉；当所述暗池中水位下降到一定高度时，所述水位传感器将反馈数据给所述控制系统发出相应指令，停止抽水。
14.与现有技术相比，本基于温度感应的道路集雨绿化智能补偿灌溉系统具有以下优点：
15.本发明的系统通过太阳能路灯驱动整个运行，温度传感器监测绿化带环境温度，当其超过适宜植物生长的阈值时，控制系统根据反馈数据发出指令，开启水泵抽取暗池中雨水进行灌溉。暗池同时装有水位传感器，当池中水位下降到一定高度时，水位传感器将反馈数据给控制装置发出相应指令，停止抽水，以防止水泵空转损坏，温度、水位联合感应控制。通过以上集成与控制，可实现雨洪资源化利用和低碳智能节水降耗，该系统与园林部门的日常灌溉管护相互配合，可望在高温时段对景观植物进行实时降温增湿和智能补偿灌
溉。本发明结构新颖，布置科学，技术可行且施工方便，兼有技术经济可行性，高效利用了雨洪资源，降低了灌溉成本；并可有效减少人工管护强度及成本。
附图说明
16.图1是本发明的结构示意图。
17.图2是本发明中尾坎的结构示意图。
18.图3是本发明中机房的结构示意图。
19.图4是本发明中防护罩的结构示意图。
20.图5是本发明的控制电路图。
21.图6是本发明中系统墒情监测流程图。
22.图中，1、暗池；2、水位传感器；3、进水管路；4、水泵；5、机房；51、水泵安装间；52、螺杆；53、分隔墙；54、控制系统安装间；6、控制系统；7、主管道；8、温度传感器；9、防护罩；91、安装台；92、球形防护笼；93、支托管；10、喷头；11、分管道；12、太阳能路灯；13、尾坎；u1、单片机电路；u2、显示器电路；u3、温度传感器电路；u4、水位传感器电路；u5、电机驱动模块电路；u6、按键电路；u7、变压器电路。
具体实施方式
23.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
24.如图1-图6所示，本实施例提供一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，灌溉系统包括暗池1、水泵4、机房5、控制系统6、主管道7、温度传感器8、分管道11、太阳能路灯12；
25.暗池1下嵌设置在道路的侧方，道路上的雨水流入到过流通道内，并且沿过流通道进入暗池1中，水泵4安装于机房5中，水泵4为直流泵，水泵4的进水口连通进水管路3，进水管路3通入到暗池1内，进水管路3的端部上设有过滤装置，减少暗池1内的沙粒等杂质进入到进水管路3内，水泵4的出水口连通多个主管道7，主管道7埋设于绿化带土壤内，主管道7为pp-r管，下埋深度为30cm，每个主管道7上连通有多个分管道11,分管道11的端部上设有喷头10，灌溉水从喷头向外喷水作业，暗池1内还设有水位传感器2，水位传感器2与控制系统6连接，水位传感器2对暗池1内的水位进行监测，监测信号传递到控制系统6中；温度传感器8设置在绿化带上，温度传感器8设置于防护罩9内，对温度传感器8进行支撑和保护；太阳能路灯12为安装于人行道旁的路灯，太阳能路灯12产生的电能在储能部件中储存，可以供灌溉系统使用，使得系统与太阳能路灯12共用清洁能源。
26.暗池1内为长方体结构，暗池1内部结构在中国专利cn114482190a中详细说明，暗池内设有尾坎13，尾坎13距离滤沙墙15-25cm，尾坎13的高度为10-20cm，宽度为15-25cm，优选的采用高度为15cm、宽20cm，布置于滤沙墙前20cm处，如图1-2所示；尾坎13的设置能够抬高水面线，使水流平顺，改变池内压强分布，减少水流对暗池1低部的冲刷，尾坎13设置于前部加速了水流对暗池低部的冲刷且导致阶梯底部水跃区较短。
27.机房5设置于太阳能路灯12附近合理位置，机房5下部下嵌于绿化带内，上部外露于空气中，机房5为长方体结构，由混凝土浇筑而成，如图3所示，机房5内设有分隔墙53，将
机房5内部分隔为水泵安装间51和控制系统安装间54，水泵安装间51内根据水泵4的安装孔尺寸预埋设有螺杆52，通过相应螺母安装水泵4，水泵4通过螺杆52固定安装在水泵安装间51的内部；控制系统6固定在控制系统安装间54的内部，控制系统安装间54的内壁上设有多个导线孔；机房5的顶部设有活动盖，并设有锁，锁住活动盖，维修时通过锁打开即可；机房5具体的尺寸：内部长为100cm、宽40cm、高40cm、厚度为6cm,下嵌绿化带30cm，外露大气10cm,分隔墙53的厚6cm；
28.防护罩9包括有安装台91、球形防护笼92和支托管93，如图4所示，球形防护笼92由镀锌防锈铁丝焊接而成，可以采用10号镀锌防锈铁丝焊接，球形半径为6cm，上半球覆盖玻璃，下半球用304不锈钢钢丝网覆盖，安装台91焊接于球形防护笼92的内部，安装台91距离下半球底部2cm处，安装台91为中部带导线孔的铁片，导线孔半径为0.5cm，支托管93为钢管焊接于球形防护笼92的底部，支托管93的下端固定于绿化带土壤中，支托管93为dn40
‑‑
φ45mm，长为50cm，下埋绿化带20cm，外露30cm于大气之中。
29.控制系统6包括有单片机、显示器、按键和变压器，并且显示器、按键和变压器；单片机内设单片机电路u1，水位传感器2内设有水位传感器电路u4，水泵4内设有电机驱动模块电路u5，温度传感器8内设有温度传感器电路u3；温度传感器电路u3的端口1接vcc，端口2接单片机电路u1的端口p3.6，端口3接gnd；水位传感器电路u4的端口1接vcc，端口2接单片机电路u1的端口p2.0，端口3接gnd；电机驱动模块电路u5的端口1接单片机电路u1的端口p2.1，11和12依次接motora2和motora1，端口2接gnd，端口5接vcc，端口6接太阳能路灯12v直流能源，端口7接gnd；显示器、按键和变压器，并且显示器、按键、变压器分别对应设置显示器电路u2、按键电路u6和变压器电路u7，显示器电路u2的端口15接vcc，端口16接gnd，端口4、5、6、7、8、9、11、12、13、14依次和单片机电路u1的端口p2.6、p2.5、p2.7、p0.0、p0.1、p0.2、p0.3、p0.4、p0.5、p0.6、p0.7连接；变压器电路u7的端口1接开关后与12v太阳能控制器端口连接，端口4接vcc，端口2和3接gnd；按键电路u6的端口1、2、3、4、5、6、7依次和单片机电路u1的p1.2、p1.7、p1.3、p1.4、p1.1、p1.5、p1.6连接；单片机电路u1的端口40接vcc，端口20接gnd；具体如图5所示。
30.单片机采用stc89c52rc-401，显示器采用lcd1602，温度传感器采用ds18b20，水位传感器采用yw01。
31.控制系统6通过c++编写程序导入单片机，处理温度传感器8、水位传感器2发出的数字信号，使用if-else-if语句，当水位低于所设警戒水位时，则停止水泵抽水，否则继续执行温度条件循环。当环境温度高于所设阈值时，则开启水泵抽水，否则停止水泵抽水。实现了水位和温度联合感应控制且水位优先及高于温度。
32.使用时，在6至9月开启设备，通过按键设置温度阈值，温度传感器8监测绿化带环境温度，当监测到的温度超过设置的温度阈值时，所述控制系统6根据反馈数据发出指令，开启所述水泵4抽取所述暗池1中雨水进行灌溉；当所述暗池1中水位下降到一定高度时，所述水位传感器2将反馈数据给所述控制系统6发出相应指令，停止抽水，以防止所述水泵4空转损坏。
33.具体地，本发明工作过程为：暴雨天气降雨在道路形成径流，雨水通过暗池消能、沉淀、过滤、排导等功能将雨水收集于暗池。通过按键设置温度阈值如38℃，当绿化环境温度高于所设阈值38℃时，系统控制水泵开始抽水，对绿化植物进行补偿灌溉，补偿灌溉导致
环境温度下降，环境温度小于阈值时，系统控制水泵停止抽水。此外，如果在灌溉过程中暗池中的水位低于水位传感器所设阈值时，系统控制水泵停止工作。系统与太阳能路灯共用清洁能源。系统墒情监测流程如图6所示。
34.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：
1.一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，包括暗池(1)、水泵(4)和控制系统(6)，暗池(1)设置在道路侧方，道路上的雨水经过流通道流入到暗池(1)内；水泵(4)的进水口连通进水管路(3)，进水管路(3)通入到暗池(1)内，其特征在于，水泵(4)的出水口连通多个主管道(7)，主管道(7)埋设于绿化带土壤内，每个主管道(7)上连通有多个分管道(11),分管道(11)的端部上设有喷头(10)；温度传感器(8)设置在绿化带上，水位传感器(2)设置在暗池(1)内；控制系统(6)包括有单片机，单片机内设单片机电路u1，水位传感器(2)内设有水位传感器电路u4，水泵(4)内设有电机驱动模块电路u5，温度传感器(8)内设有温度传感器电路u3；温度传感器电路u3的端口1接vcc，端口2接单片机电路u1的端口p3.6，端口3接gnd；水位传感器电路u4的端口1接vcc，端口2接单片机电路u1的端口p2.0，端口3接gnd；电机驱动模块电路u5的端口1接单片机电路u1的端口p2.1，11和12依次接motora2和motora1，端口2接gnd，端口5接vcc，端口6接太阳能路灯12v直流能源，端口7接gnd。2.根据权利要求1所述的一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，其特征在于，系统还包括有机房(5)，机房(5)下部下嵌于绿化带内，上部外露于空气中，机房(5)内设有分隔墙(53)，将机房(5)内部分隔为水泵安装间(51)和控制系统安装间(54)，水泵安装间(51)内预埋设有螺杆(52)，水泵(4)通过螺杆(52)固定安装在水泵安装间(51)的内部；控制系统(6)固定在控制系统安装间(54)的内部，控制系统安装间(54)的内壁上设有多个导线孔；机房(5)的顶部设有活动盖。3.根据权利要求1所述的一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，其特征在于，所述温度传感器(8)的外侧罩设有防护罩(9)，防护罩(9)包括有安装台(91)、球形防护笼(92)和支托管(93)，球形防护笼(92)由镀锌防锈铁丝焊接而成，上半球覆盖玻璃，安装台(91)焊接于球形防护笼(92)的内部，安装台(91)为中部带导线孔的铁片，支托管(93)为钢管焊接于球形防护笼(92)的底部，支托管(93)的下端固定于绿化带土壤中。4.根据权利要求1所述的一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，其特征在于，所述暗池(1)内设有滤沙墙，滤沙墙朝向暗池(1)进水口的一侧设置有尾坎(13)，尾坎(13)距离滤沙墙15-25cm，尾坎(13)的高度为10-20cm，宽度为15-25cm。5.根据权利要求1所述的一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，其特征在于，系统与太阳能路灯(12)的储能部件连接。6.根据权利要求1所述的一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，其特征在于，所述水泵(4)为直流泵，进水管路(3)的端部设有过滤装置。7.根据权利要求1所述的一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，其特征在于，所述控制系统(6)还包括有显示器、按键和变压器，并且显示器、按键、变压器分别对应设置显示器电路u2、按键电路u6和变压器电路u7，显示器电路u2的端口15接vcc，端口16接gnd，端口4、5、6、7、8、9、11、12、13、14依次和单片机电路u1的端口p2.6、p2.5、p2.7、p0.0、p0.1、p0.2、p0.3、p0.4、p0.5、p0.6、p0.7连接；变压器电路u7的端口1接开关后与12v太阳能控制器端口连接，端口4接vcc，端口2和3接gnd；按键电路u6的端口1、2、3、4、5、6、7依次和单片机电路u1的p1.2、p1.7、p1.3、p1.4、p1.1、p1.5、p1.6连接；单片机电路u1的端口40接vcc，端口20接gnd。8.根据权利要求7所述的一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，其特征在于，所述单片机采用stc89c52rc-401，显示器采用lcd1602，温度传感器采用ds18b20，水位
传感器采用yw01。9.一种如权利要求1-8任一所述的基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：在6至9月开启设备，通过按键设置温度阈值，温度传感器(8)监测绿化带环境温度，当监测到的温度超过设置的温度阈值时，所述控制系统(6)根据反馈数据发出指令，开启所述水泵(4)抽取所述暗池(1)中雨水进行灌溉；当所述暗池(1)中水位下降到一定高度时，所述水位传感器(2)将反馈数据给所述控制系统(6)发出相应指令，停止抽水。

技术总结
本发明提供了一种基于温度感应的园林绿化智能补偿灌溉系统，属于土木水利设备技术领域，包括暗池、水泵和控制系统，水泵的进水口连通进水管路，进水管路通入到暗池内，水泵的出水口连通多个主管道，分管道的端部上设有喷头；温度传感器设置在绿化带上，水位传感器设置在暗池内；控制系统包括有单片机，单片机内设单片机电路U1，水位传感器内设有水位传感器电路U4，水泵内设有电机驱动模块电路U5，温度传感器内设有温度传感器电路U3。系统通过太阳能路灯驱动整个运行，温度传感器监测绿化带环境温度，当其超过适宜植物生长的阈值时，控制系统根据反馈数据发出指令，开启水泵抽取暗池中雨水进行灌溉。中雨水进行灌溉。中雨水进行灌溉。


技术研发人员：王之君 张开和 谢作香 马彦杰 王志伟
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/7/21