CN202759941U - 太阳能无人值守智能浇水系统 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能无人值守智能浇水系统，属于智能浇水系统。该智能浇水系统包括：单片机控制器、看门狗模块、温度湿度传感器、挡位设定、水位传感器、太阳能电池、温度湿度显示器和止水阀控制器；看门狗模块、温度湿度传感器、挡位设定和水位传感器与单片机控制器的输入端连接；单片机控制器的输出端与温度湿度显示器和止水阀控制器；单片机控制器的输出端与电源指示器连接，太阳能电池为系统电源。优点：在无人的情况下，装置自动检测土壤和环境温湿度、自动控制补水装置依据设定的阈值和挡位对花木或蔬菜不间断补水。方便对花木或蔬菜的照料，减少工人失误带来的不利影响。装置器件较少、结构简单、造价低廉。具有零排放、低碳、环保及节约能源特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能浇水系统，特别是一种太阳能无人值守智能浇水系统。
背景技术
农业蔬菜及园艺花卉均向着工业化生产方向发展，将蔬菜与花卉放入到大棚中生长，进入大棚的蔬菜及花卉均需要根据不同季节、不同的品种实施浇灌。不同的花木，尤其是珍贵的花木对土壤湿度的要求较高，需要人们定期、定量的浇水以维持合适的湿度范围。目前，农业蔬菜大棚、园艺花卉大棚作物的浇灌，均是随机的进行浇灌，不能在无人值守情况下，依据花木或蔬菜对土壤湿度的不同要求，实现智能自动浇灌。
实用新型内容
本实用新型的目的是要提供一种太阳能无人值守智能浇水系统，解决农业蔬菜大棚、园艺花卉大棚不能在无人值守情况下，依据花木或蔬菜对土壤湿度的不同要求，实现智能自动浇灌的问题。
本实用新型的目的是这样实现的：该智能浇水系统包括：单片机控制器、看门狗模块、温度湿度传感器、挡位设定、水位传感器、太阳能电池、温度湿度显示器和止水阀控制器；看门狗模块、温度湿度传感器、挡位设定和水位传感器与单片机控制器的输入端连接；单片机控制器的输出端与温度湿度显示器和止水阀控制器；单片机控制器的输出端与电源指示器连接，太阳能电池为系统电源。
所述的温度湿度传感器置于黑色小桶内，在黑色小桶的底部有小孔，黑色小桶倒扣在植物的根系附近的土壤上。
所述的止水阀控制器与电磁阀连接，电磁阀通过水管一端与水源连接，一端连接到植物的根部。
有益效果：由于采用了上述方案，包括温湿度传感器及其安装装置，温湿度LED显示模块、电磁阀和止水阀控制器、太阳能电池、电源指示、看门狗模块和单片机控制器及其控制软件；采用太阳能供电，减少能源消耗，节省能源；温湿度传感器及其安装装置，利用土壤的毛细作用，通过测量土壤蒸发湿度，运用神经网络算法预测土壤湿度，通过对土壤温湿度的检测，构成温湿度传感器信息融合和闭环系统；设置看门狗电路，保障系统的长期稳定性和鲁棒性；当水源采用水箱时，通过简易浮子测量水箱水位，具有缺水报警功能。根据不同季节的环境，人工设定装置的挡位设定，适应环境对温度和湿度的影响。
单片机根据采集到的温湿度数据和智能处理结果，设定不同的挡位控制浇水阈值，符合条件则进行浇水，否则系统休眠，减少功耗。使用看门狗模块提高了系统的长期稳定性和鲁棒性、防止程序跑飞。此外，为降低功耗设定本系统的工作周期为35分钟，前5分钟用于正常工作，后30分钟系统进入低功耗模式。
解决了农业蔬菜大棚、园艺花卉大棚不能在无人值守情况下，依据花木或蔬菜对土壤湿度的不同要求，实现智能浇灌的问题，达到了本实用新型的目的。
优点：在无人的情况下，装置自动检测土壤和环境温湿度、自动控制补水装置依据设定的阈值和挡位对花木或蔬菜不间断补水。方便对花木或蔬菜的照料，减少工人失误带来的不利影响。装置器件较少、结构简单、造价低廉。尤其是能实现无人值守情况下、依据花木或蔬菜对土壤湿度的不同要求，自动地维持合理的土壤湿度的装置。节水智能浇水系统，还具有零排放、低碳、环保及节约能源性能特点，同时可根据不同季节、农业大棚、园艺花卉等作物的智能自动浇灌。
附图说明
图1为本实用新型的结构图。
图2为本实用新型的电路原理结构图。
具体实施方式
实施例1：该智能浇水系统包括：单片机控制器、看门狗模块、温度湿度传感器、挡位设定、水位传感器、太阳能电池、温度湿度显示器和止水阀控制器；看门狗模块、温度湿度传感器、挡位设定和水位传感器与单片机控制器的输入端连接；、单片机控制器的输出端与温度湿度显示器和止水阀控制器；单片机控制器的输出端与电源指示器连接，太阳能电池为系统电源。
所述的温度湿度传感器置于黑色小桶内，在黑色小桶的底部有小孔，黑色小桶倒扣在植物的根系附近的土壤上。
所述的止水阀控制器与电磁阀连接，电磁阀通过水管一端与水源连接，一端连接到植物的根部。
把DHT11型数字温湿度传感器封装到一个黑色的小塑料桶内。当阳光照射时，桶内的温度升高，把土壤中的水分蒸发到空气中，由于土壤具有毛细现象，可视盆内水分分布均匀，从而以桶内的空气湿度衡量花盆内土壤水分含量。传感器采集的数据通过单总线的方式把数据传给单片机，从而以桶内的空气湿度运用神经网络算法计算花盆内土壤水分含量即土壤湿度。
本系统采用水箱供水时，在水箱内装有水位计，当水箱中没有水时自动报警。为防止连续报警带来的噪音污染，无水时，在系统的前5分钟进行报警，关闭一系列外设后进入低功耗模式。直到有人换水后手动复位系统。
解决温、湿度采集，通过温度和湿度的测量形成反馈回路、传感器信息融合，利用简单神经网络算法估算土壤湿度和需水量。为实现远程控制，装置还预留传输接口。为提高装置的直观性、可操作性、稳定性和鲁棒性，装置增加软件看门狗、止水阀控制、温度湿度显示器或LCD液晶、补水水位传感器。装置利用太阳能供电，减少能源消耗，实现低碳。
为了提高花木养护的自动化程度、减少人工无法定期维护对花木生长的影响，该装置不仅利用太阳能，减少能源消耗，而且可以针对不同花木设定不同的浇水挡位以适应对土壤湿度的要求。最后，通过传感器测量土壤湿度，构成反馈回路，使控制更精确、准确。
太阳能电池从市场购买，太阳能电池内置2600mA/h高容量可充电锂电池。
使用前，首先按照接口电路连接电路，然后把太阳能电池板放到有光照的地方，将水管或水箱接入。把传感器敞口处0.5厘米左右埋入土内。打开开关后，系统即可正常工作是否打开数码管显示温度及湿度数值根据需要进行选择。根据植物对土壤湿度的要求设定系统挡位。系统具有4个挡位，在2挡时，环境湿度5°--10°间时，相对湿度低于40RH时系统开始浇水作业，补充土壤水分。
把DHT11型数字温湿度传感器封装到一个黑色的小塑料桶内。当阳光照射时，桶内的湿度升高，把土壤中的水分蒸发到内土壤水分含量。传感器采集的数据通过单总线的方式把数据传给单片机。
当水箱快没水时，浮子拖动与之相连的磁铁靠近于干簧管闭合电路，此时主控模块会采集到信息并产生相应动作。如果直接使用自来水管供水，可以使用系统中的电磁阀直接控制，则不需要此模块。采用5V电磁阀待机不接高电平，功耗为0W，闭合或断开动作最高电流为270mA。为压缩成本利用8550和8050改进H桥电路，经测试三极管温度正常不会出现发烫现象。
电磁阀最大电流为270mA左右，而太阳能电池内置2600mA/h高容量可充电锂电池能保证系统稳定工作。数码管显示模块占较多功耗，在不需要看参数时可以把数码管关掉以降低功耗。
Claims (3)
1.一种太阳能无人值守智能浇水系统，其特征是：单片机控制器、看门狗模块、温度湿度传感器、挡位设定、水位传感器、太阳能电池、温度湿度显示器和止水阀控制器；看门狗模块、温度湿度传感器、挡位设定和水位传感器与单片机控制器的输入端连接；单片机控制器的输出端与温度湿度显示器和止水阀控制器；单片机控制器的输出端与电源指示器连接，太阳能电池为系统电源。
2.根据权利要求1的所述的太阳能无人值守智能浇水系统，其特征是：所述的温度湿度传感器置于黑色小桶内，在黑色小桶的底部有小孔，黑色小桶倒扣在植物的根系附近的土壤上。
3.根据权利要求1的所述的太阳能无人值守智能浇水系统，其特征是：所述的止水阀控制器与电磁阀连接，电磁阀通过水管一端与水源连接，一端连接到植物的根部。
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| CN103583318A (zh) * | 2013-11-01 | 2014-02-19 | 安徽农业大学 | 无源节水灌溉方法及其设施 |
| CN106258861A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-01-04 | 宁夏大学 | 阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置 |
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