基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統的制作方法

本實用新型涉及市政設施系統領域，特別涉及一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統。

背景技術：

地理信息系統(Geographic Information System，GIS)是把視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作(例如查詢和統計分析等)集成在一起的技術，在GIS基礎上發展起來的數字地球、數字城市在人們的生產和生活中起著越來越重要的作用。通過GIS可查詢城市的綠化植被分布，甚至具體到植被的詳細種類及其分布范圍。隨著人們對GIS理解的不斷深入，GIS的內涵也在不斷拓展，現在GIS已經是將全球定位系統(GPS)、遙感(Remote Sensing)和GIS相結合的系統(System)。

現在城市綠化植被的管控維護方式主要依賴于人工，在澆水灌溉方面還停留在使用澆水車和灌溉管路的狀態，工人根據天氣情況和個人經驗對干旱植被進行灌溉維護。其缺點是由于人工有限，不可能第一時間觀察到所有需要灌溉的植被區域；另一個缺點是灌溉水量完全由人工決定，所以相同植被也容易出現灌溉水量參差不齊的現象，繼而影響下一次的灌溉，植物的生長難以實現同步，最重要的人工成本不斷上升，城市綠化植被的管控成本也在逐年增加。

利用傳感器對數據進行采集是技術發展的趨勢，結合定位技術形成物聯網即可實現對物體的實時跟蹤。利用遙感技術是電子地圖采集數據的重要手段之一，現有的GIS中的各區域的植被種類和區域范圍等數越來越詳盡，假如將傳感器、定位技術、GIS相結合，那么即可實現城市綠化植被的智慧管控。這對于提升城市信息化應用水平，推動智慧城市建設，保障城市可持續發展和社會進步具有重要意義。

技術實現要素：

因此，本實用新型的目的是提供一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統。該系統以GIS為基礎，結合傳感器和定位技術，系統判定某區域的植被需要灌溉時，控制這一區域的灌溉管路開關開啟，達到植被所需要水量后關閉，實現城市綠化植被的智慧管控。

本實用新型采取的技術方案是：一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統，包括GIS平臺部分、土壤濕度數據收集部分、水流開啟控制部分三個部分。

所述GIS平臺部分是指GIS平臺的數據庫中建立有城市植被覆蓋區域數據、植被種類數據，所有植被覆蓋區域數據和植被種類數據，均依靠衛星遙感成像技術直接獲取。

土壤濕度數據收集部分包括濕度傳感器、BDS接收器、BDS天線；所述BDS天線安裝在BDS接收器頂部，所述BDS接收器將濕度傳感器采集的數據，連同位置數據，通過BDS天線直接傳遞到系統后臺。

進一步講，所述濕度傳感器采用陶瓷濕度傳感器。

所述水流開啟控制部分包含水管開關殼體、彈簧、擋板、永磁體、繞組、頂蓋、繼電器、通信天線、電線；所述水管開關殼體為長方體，側向開設有水平水流通路，頂部中間位置向下開設兩個彈簧安裝孔和擋板安裝槽孔，兩個彈簧安裝孔在下，擋板安裝槽孔在彈簧安裝孔的正上方，彈簧安裝孔為豎直方向，分布在水流通路兩側，其中擋板安裝槽孔側面與水流通路相垂直。

所述彈簧有兩個，分別安裝在水管開關殼體的彈簧安裝孔中，彈簧底部與彈簧安裝孔的底部焊接在一起，彈簧頂部與擋板的底部焊接在一起。

所述擋板為薄片狀的長方體，豎直向下安裝在擋板安裝槽孔中。

所述永磁體為長條狀，安裝在擋板的頂部，與擋板做成一體。

所述繞組為圓柱體，安裝在頂蓋內部，放置在水管開關殼體頂部，位于擋板安裝槽孔的正上方。

所述頂蓋為圓柱狀，內部空心，安裝有繞組，頂面安裝有繼電器和通信天線。

本實用新型的原理為:在正常狀態下，由于彈簧的拉力作用，擋板被拉至最低位置，恰好擋住水管開關殼體內的水流通路；當繞組通電后，產生磁力，磁力大于彈簧的拉力，永磁體帶動擋板向上運動，露出水流通路，此時水管里的水流經水流通路流出，對植被進行灌溉。

本實用新型具有的有益效果是：

(1)利用遙感影像技術直接獲植被分布位置和種類的數據，GIS數據庫的建立快速準確并且更新及時；

(2)利用濕度傳感器直接獲取植被干濕數據，克服人工判斷各不相同的缺點；

(3)利用磁力結構，實現電流到力的轉換；

(4)利用繼電器結構，實現微電流對大電流的控制。

所以，這種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統，一次性安裝傳感器后，系統直接獲取各個區域的植被干濕狀況，結合GIS數據庫，實現智能的植被灌溉智慧管控，對于提升城市信息化應用水平，保障城市可持續發展和社會進步具有重要意義。

本實用新型的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，或者通過實施本實用新型而了解。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本實用新型的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1是本實用新型的濕度傳感器的結構示意圖。

圖2是本實用新型的水管開關外觀結構示意圖。

圖3是本實用新型的水管開關的拆解示意圖。

圖4是本實用新型在水管開關閉合狀態的內部結構示意圖。

圖5本實用新型在水管開關開啟狀態的內部結構示意圖。

圖6是本實用新型的水管開關殼體的內部結構示意圖。

圖7是本實用新型的土壤濕度數據收集部分的各元件連接示意圖。

圖8是本實用新型的水流開啟控制部分的控制元件連接示意圖。

圖9是本實用新型的控制原理流程圖。

圖中涉及的標號：1-水管開關殼體、101-水流通路、102-彈簧安裝孔、103-擋板安裝槽孔、2-彈簧、3-擋板、4-永磁體、5-繞組、6-頂蓋、7-繼電器、8-通信天線、9-電線、10-濕度傳感器、11-BDS接收器、12-BDS天線。

具體實施方式

以下將結合附圖和實施例對本實用新型一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統作進一步的詳細描述。

一種基于GIS的城市綠化植被智慧管控系統，包括GIS平臺部分、土壤濕度數據收集部分、水流開啟控制部分三個部分。

所述GIS平臺部分是指GIS平臺的數據庫中建立有城市植被覆蓋區域數據、植被種類數據，所有植被覆蓋區域數據和植被種類數據，均依靠衛星遙感成像技術直接獲取。

如圖1所示，所述土壤濕度數據收集部分包括濕度傳感器10、BDS接收器11、BDS天線12；所述BDS天線12安裝在BDS接收器11頂部，所述BDS接收器11將濕度傳感器10采集的數據，連同位置數據，通過BDS天線12直接傳遞到系統后臺。

進一步講，所述濕度傳感器10采用陶瓷濕度傳感器，其感濕材料是由金屬氧化物粉末經加壓成型、燒結而成陶瓷物，埋在土壤中不會生銹。因燒結程度可得很多孔狀物，而在多孔質表面上會吸附水蒸氣，以形成吸附層，而吸附層內之H+離子會因水蒸氣的附著形成電流載子，當濕度高時，吸附層之水蒸氣附著的電流容易流動。陶瓷濕度傳感器即利用此性質，使濕度變化而轉變成阻抗值變化的輸出。所以根據濕度傳感器10輸出的阻抗值，即可獲得植被所在區域的土壤干濕度。

進一步講，所述濕度傳感器10埋設在地面下10-20cm深度范圍內，有效采集植被所在區域的淺層土壤的干濕度。

進一步講，所述BDS接收器11、BDS天線12使用的定位衛星為北斗一代定位導航衛星，兼具定位和通信功能。

所述水流開啟控制部分包含水管開關殼體1、彈簧2、擋板3、永磁體4、繞組5、頂蓋6、繼電器7、通信天線8、電線9；如圖6所示，所述水管開關殼體1為長方體，側向開設有水平水流通路101，頂部中間位置向下開設兩個彈簧安裝孔102和擋板安裝槽孔103，兩個彈簧安裝孔102在下，擋板安裝槽孔103在彈簧安裝孔102的正上方，彈簧安裝孔102為豎直方向，分布在水流通路101兩側，其中擋板安裝槽孔103側面與水流通路101相垂直。

水流開啟控制部分設立在灌溉水管的端部，灌溉水流與水流通路101相連通。

如圖2、圖3、圖4、圖5所示，所述彈簧2有兩個，分別安裝在水管開關殼體1的彈簧安裝孔102中，彈簧2底部與彈簧安裝孔102的底部焊接在一起，彈簧2頂部與擋板3的底部焊接在一起。

所述擋板3為薄片狀的長方體，豎直向下安裝在擋板安裝槽孔103中。

所述永磁體4為長條狀，安裝在擋板3的頂部，與擋板3做成一體。

所述繞組5為圓柱體，安裝在頂蓋6內部，放置在水管開關殼體1頂部，位于擋板安裝槽孔103的正上方。

所述頂蓋6為圓柱狀，內部空心，安裝有繞組5，頂面安裝有繼電器7和通信天線8。

進一步講，所述繼電器7為智能常開繼電器，內含簡單的MCU元件，當通信天線7接收到灌溉啟動信號時，MCU閉合某管腳，接通繼電器7內的線圈電流，隨即繼電器7內的常開開關閉合，繞組5與電線9的電流相連通，繞組5通電后產生磁力。

在正常狀態下，由于彈簧2的拉力作用，擋板3被拉至最低位置，恰好擋住水管開關殼體1內的水流通路101；當繞組5通電后，產生磁力，磁力大于彈簧2的拉力，永磁體4帶動擋板3向上運動，露出水流通路101，此時水管里的水流經水流通路101流出，對植被進行灌溉。

當植被所處土壤濕度達到植被的生長需求后，系統向當通信天線7發送灌溉停止信號，MCU斷開某管腳，繼電器7內的線圈斷電，隨即繼電器7內的常開開關復原，繞組5斷電后失去磁力，擋板3被彈簧2向下拉動，擋住水流通路101。

GIS平臺數據庫中存儲有每個區域的植被覆蓋范圍和植被種類，每種植被所需的土壤濕度是不同的，當系統判定某處的某種植被處土壤的濕度已經滿足不了植物的生長需要時，發出灌溉啟動信號，水流開啟控制部分的當通信天線7即接收到信號。

進一步講，系統中設立有信號接收器和信號發射器，信號接收器用來接收濕度傳感器10的濕度和位置數據；信號發射器用來發送灌溉啟動信號。

進一步講，所有信號間的傳輸均采用某波段范圍內的電磁波，每個水流開啟控制部分的通信都采用唯一信道，所以不會發生信息傳輸出錯現象。

進一步講，GIS平臺數據庫中還建立有每種植被所需的濕度的數據庫。

進一步講，本系統結合氣象部門公布的未來氣象降水數據進行條件判定，假若未來48小時內氣象降水預測數據可以滿足植被需要的水量，那么系統將不會發出灌溉啟動信號，這樣可以避免植被因灌溉量太多而死亡。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。