智能太陽能節(jié)水灌溉裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于精細(xì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)水灌溉技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉是農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉實現(xiàn)自動化控制的關(guān)鍵設(shè)備之，田間電磁閥的性能和質(zhì)量直接影響到工程的運行狀況與使用壽命。到目前為止，國內(nèi)還沒有適用于農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉的低造價的同類產(chǎn)品。
[0003]目前，國外同類產(chǎn)品利用隔膜實現(xiàn)完全開啟狀態(tài)并且能夠?qū)崿F(xiàn)手動和自動兩種開啟模式，如以色列D0R0T、BERMAD等公司生產(chǎn)的直流脈沖電磁閥，但價格比較昂貴；國內(nèi)的同類產(chǎn)品主要是用于工業(yè)專用的金屬電磁閥，造價高，局部水頭損失大、過流量小、不能實現(xiàn)手動開啟模式，降低了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和靈活性。到目前為止，國內(nèi)適用于農(nóng)用節(jié)水灌溉的塑料直流脈沖電磁閥、利用太陽能的電磁閥和無線傳輸?shù)碾姶砰y均已有報道。采用太陽能供電的節(jié)水灌溉設(shè)備，光伏電池板固定安裝，無法實現(xiàn)角度調(diào)節(jié)，不能最多限度地利用太陽能;采用無線傳輸?shù)碾姶砰y還存在信號不穩(wěn)定、成本高等缺點。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種信號穩(wěn)定、成本低的智能太陽能節(jié)水灌溉裝置。
[0005]本實用新型在殼體上分別設(shè)置進水端和出水端，在殼體內(nèi)的進水端和出水端出之間設(shè)置微功耗直流電磁閥，其特點是:所述微功耗直流電磁閥的驅(qū)動電路通過DC/DC升壓器與太陽能光伏電池連接;所述裝置還包括控制器，所述控制器的信號輸出端與微功耗直流電磁閥的驅(qū)動電路相連接。
[0006]本實用新型將太陽能光伏電池、控制器、微功耗直流電磁閥、殼體集成為一體。太陽能光伏電池的光伏電池板可采用三根支柱固定在外殼上，其中一根支柱可調(diào)高度，實現(xiàn)在不同地區(qū)的最佳角度調(diào)節(jié);控制器通過濕度、溫度、振動、電壓傳感器采集信號，實現(xiàn)對微功耗直流電磁閥供電的控制;無線傳輸采用基于ZigBee技術(shù)的無線傳輸。
[0007]本實用新型實現(xiàn)了高精度、低功耗、無線傳輸、全自動控制、無需附設(shè)電纜的太陽能節(jié)水灌溉的功能，以彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0008]進一步地，本實用新型所述控制器包括DC/DC升壓電路輸入電壓傳感器、土壤溫濕度傳感器和JN5139無線微控制器;DC/DC升壓電路輸入電壓傳感器的信號輸出端通過電壓傳感器調(diào)理電路連接在JN5139無線微控制器上，土壤溫濕度傳感器的信號輸出端通過土壤溫濕度傳感器調(diào)理電路連接在JN5139無線微控制器上。通過DC/DC升壓輸入電壓傳感器、土壤溫濕度傳感器獲取信號，采用模糊算法，實現(xiàn)對微型低功耗直流電磁閥驅(qū)動電路的控制，實現(xiàn)對不同作物生長特點的精確節(jié)水灌溉要求。
[0009]所述控制器還設(shè)置振動傳感器，振動傳感器的信號輸出端通過振動傳感器調(diào)理電路連接在N5139無線微控制器上，在所述JN5139無線微控制器的輸出端通過聲光報警器驅(qū)動電路連接聲光報警器。通過振動傳感器獲取信號，經(jīng)過JN5139微控制器處理，輸出到聲光報警器，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉裝置的防盜報警。
[0010]在所述JN5139無線微控制器的輸出端連接無線微控制器天線，可將獲取得溫濕度、電磁閥開關(guān)狀態(tài)等信號，通過天線發(fā)送到測控中心，并接收控制中心的控制信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)程測控。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的智能太陽能節(jié)水灌溉裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為本實用新型的智能太陽能節(jié)水灌溉裝置控制系統(tǒng)框圖。
[0013]圖3為本實用新型的智能太陽能節(jié)水灌溉裝置模糊控制流程圖。
[0014]圖中，1是太陽能光伏電池，2是DC/DC升壓電路，3是微型低功耗直流電磁閥驅(qū)動電路，4是微型低功耗直流電磁閥，5是DC/DC升壓電路輸入電壓傳感器，6是電壓傳感器調(diào)理電路，7是土壤溫濕度傳感器，8是土壤溫濕度傳感器調(diào)理電路，9是振動傳感器，10振動傳感器調(diào)理電路，11是聲光報警器，12是聲光報警器驅(qū)動電路，13是JN5139無線微控制器，14是無線微控制器天線。
【具體實施方式】
[0015]如圖1、2所示，在殼體1上分別設(shè)置進水端2和出水端3，在殼體1內(nèi)的進水端2和出水端出3之間設(shè)置微功耗直流電磁閥4。
[0016]微功耗直流電磁閥4的驅(qū)動電路6通過DC/DC升壓器7與太陽能光伏電池5連接。
[0017]控制器8的信號輸出端與微功耗直流電磁閥4的驅(qū)動電路相6連接。
[0018]控制器8設(shè)有DC/DC升壓電路輸入電壓傳感器8-1、土壤溫濕度傳感器8-2、振動傳感器8-3、聲光報警器驅(qū)動電路8-4、聲光報警器8-5、JN5139無線微控制器8_6和無線微控制器天線8-7。
[0019]DC/DC升壓電路輸入電壓傳感器8-1的信號輸出端通過電壓傳感器調(diào)理電路8-8連接在JN5139無線微控制器8-6上。
[0020]土壤溫濕度傳感器8-2的信號輸出端通過土壤溫濕度傳感器調(diào)理電路8-9連接在JN5139無線微控制器8-6上。
[0021]振動傳感器8-3的信號輸出端通過振動傳感器調(diào)理電路8-10連接在N5139無線微控制器上8-6，在JN5139無線微控制器8-6的輸出端通過聲光報警器驅(qū)動電路8-4連接聲光報警器8-5。
[0022]在JN5139無線微控制器8-6的輸出端連接無線微控制器天線8-7。
[0023]更具體的是:
[0024]1、光伏電池組件部分。光伏組件采用三根支柱固定在外殼上，其中一根支柱高度可調(diào)的傾斜安裝，根據(jù)使用地區(qū)不同，計算最佳方位角和高度角，調(diào)節(jié)可調(diào)支柱，獲取最大功率，充分利用太陽能。
[0025]2、系統(tǒng)測控裝置安裝于組件背后，并做防水和防潮處理，以適用農(nóng)業(yè)環(huán)境濕度大、水分多的特點。
[0026]3、測控系統(tǒng)，通過DC/DC升壓輸入電壓傳感器、土壤溫濕度傳感器獲取信號，采用模糊算法，實現(xiàn)對微型低功耗直流電磁閥驅(qū)動電路的控制，實現(xiàn)對不同作物生長特點的精確節(jié)水灌溉要求。
[0027]在設(shè)計模糊控制器時，以DC/DC升壓輸入電壓U，土壤濕度E及土壤溫度AT作為輸入變量，以灌溉時間長短T作為輸出變量。根據(jù)農(nóng)作物長期對節(jié)水灌溉實踐的總結(jié)，土壤相對濕度的范圍可以取0%?90%; 土壤溫度的范圍可取5?45°C ;輸入電壓的范圍可取4.5V-5.5V；灌溉時間的范圍可取0?30min。先確定輸入輸出變量的論域和模糊語言變量。土壤濕度E的論域設(shè)為{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，模糊語言變量分為{非常干，干，適中，濕，非常濕}。土壤溫度AT的論域設(shè)為{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，模糊語言變量分為{冷，涼，適中，暖，熱}。電壓U的論域設(shè)為{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，模糊語言變量分為{很低，較低，適中，較高，很高}。輸出變量T的論域設(shè)為{_4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，模糊語言變量分為{關(guān)閉，短時灌溉，中等時長灌溉，長時灌溉，超長時灌溉}。對于輸入量土壤濕度、土壤溫度和輸入電壓，采用了三角形隸屬函數(shù);對于輸出量灌溉時間，采用高斯曲線隸屬函數(shù)。根據(jù)被灌溉植物的要求，通過模糊推理和總結(jié)經(jīng)驗來修改查詢表，以便滿足不同植物節(jié)水灌溉的要求，并可通過學(xué)習(xí)不斷更新，具有一定的智能性和學(xué)習(xí)性。
[0028]4、測控系統(tǒng)，通過振動傳感器獲取信號，經(jīng)過JN5139微控制器處理，輸出到聲光報警器，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉裝置的防盜報警。
[0029]5、測控系統(tǒng)，采用無線微控制器JN5139，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸和遠(yuǎn)程測控，為農(nóng)業(yè)灌溉提供物聯(lián)網(wǎng)接口。
[0030]本實用新型的工作原理是:光伏組件發(fā)出的直流電，經(jīng)過DC/DC升壓，通過微型低功耗直流電磁閥驅(qū)動電路驅(qū)動微型低功耗直流電磁閥工作。同時光DC/DC升壓電路輸入電壓傳感器輸出信號經(jīng)電壓傳感器調(diào)理電路調(diào)理后輸入至JN5139無線微控制器。
[0031]JN5139無線微控制器結(jié)合來自土壤溫濕度傳感器的信號，采用模糊算法，控制電磁閥的驅(qū)動電路開啟工作模式，現(xiàn)實對電磁閥開關(guān)控制。
[0032]同時JN5139無線微控制器將獲取得到的溫濕度、電磁閥開關(guān)狀態(tài)等信號，通過無線微控制器天線發(fā)送到遠(yuǎn)端的測控中心，并接收控制中心的控制信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)程測控。
[0033]圖3的流程說明:系統(tǒng)上電以后，進行初始化，啟動AD轉(zhuǎn)換實現(xiàn)被測量的測量和存儲，對被測量進行模糊化處理，實現(xiàn)模糊化推理，解模糊化，輸出被控量灌溉時間，判斷是否結(jié)束，如果結(jié)束，系統(tǒng)延時后，返回系統(tǒng)檢測循環(huán)。
【主權(quán)項】
1.智能太陽能節(jié)水灌溉裝置，包括殼體，在殼體上分別設(shè)置進水端和出水端，在殼體內(nèi)的進水端和出水端出之間設(shè)置微功耗直流電磁閥，其特征在于:所述微功耗直流電磁閥的驅(qū)動電路通過DC/DC升壓器與太陽能光伏電池連接;所述裝置還包括控制器，所述控制器的信號輸出端與微功耗直流電磁閥的驅(qū)動電路相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能太陽能節(jié)水灌溉裝置，其特征在于:所述控制器包括DC/DC升壓電路輸入電壓傳感器、土壤溫濕度傳感器和JN5139無線微控制器;DC/DC升壓電路輸入電壓傳感器的信號輸出端通過電壓傳感器調(diào)理電路連接在JN5139無線微控制器上，土壤溫濕度傳感器的信號輸出端通過土壤溫濕度傳感器調(diào)理電路連接在JN5139無線微控制器上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述智能太陽能節(jié)水灌溉裝置，其特征在于:所述控制器還設(shè)置振動傳感器，振動傳感器的信號輸出端通過振動傳感器調(diào)理電路連接在N5139無線微控制器上，在所述JN5139無線微控制器的輸出端通過聲光報警器驅(qū)動電路連接聲光報警器。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述智能太陽能節(jié)水灌溉裝置，其特征在于:在所述JN5139無線微控制器的輸出端連接無線微控制器天線。
【專利摘要】智能太陽能節(jié)水灌溉裝置，屬于精細(xì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域，在殼體上分別設(shè)置進水端和出水端，在殼體內(nèi)的進水端和出水端出之間設(shè)置微功耗直流電磁閥，其特點是：所述微功耗直流電磁閥的驅(qū)動電路通過DC/DC升壓器與太陽能光伏電池連接；所述裝置還包括控制器，所述控制器的信號輸出端與微功耗直流電磁閥的驅(qū)動電路相連接，實現(xiàn)了高精度、低功耗、無線傳輸、全自動控制、無需附設(shè)電纜的太陽能節(jié)水灌溉的功能，以彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足。
【IPC分類】A01G25/16
【公開號】CN205105890
【申請?zhí)枴緾N201520830801
【發(fā)明人】楊鵬, 嚴(yán)建鵬, 林杰, 施靄玲
【申請人】揚州大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年10月26日