本發(fā)明涉及滴灌控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于太陽能的節(jié)能滴灌自動(dòng)控制裝置。

背景技術(shù)：

中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目前存在灌溉管理落后、生產(chǎn)率低等問題，水分含量低影響其產(chǎn)量與質(zhì)量，制約農(nóng)作物在國際市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力。滴灌節(jié)水增產(chǎn)，可提高橘園生產(chǎn)效益。國外產(chǎn)品化滴灌系統(tǒng)與配套設(shè)施，在橘園中取得良好收益。近年來，中國滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)研究進(jìn)展迅猛，出現(xiàn)了不同種類的灌溉自動(dòng)控制裝置。但市場(chǎng)上絕大多數(shù)滴灌系統(tǒng)裝置，存在靈活性較差、維護(hù)成本高、界面單調(diào)不可調(diào)、無太陽能供電等弊端，應(yīng)用不靈活。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供了一種基于太陽能的節(jié)能滴灌自動(dòng)控制裝置，能夠自動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，定時(shí)定量，省工省力，提高工作效率，且具有太陽能供電節(jié)省能源，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于太陽能的節(jié)能滴灌自動(dòng)控制裝置，包括核心控制單元和遠(yuǎn)程上位機(jī)，所述核心控制單元的外表面套接有安裝保護(hù)盒，所述安裝保護(hù)盒的正面安裝有接線端子，所述核心控制單元包括微控制器，所述微控制器的時(shí)鐘引腳連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，微控制器的數(shù)據(jù)輸入端連接有數(shù)據(jù)采集模塊，微控制器的電源端連接有鋰聚合物電池，所述鋰聚合物電池的充電端連接有太陽能供電子系統(tǒng)，微控制器的數(shù)據(jù)輸出端連接有電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)；所述微控制器還連接有人機(jī)交互單元，微控制器的通信端口還連接有無線通信模塊，所述無線通信模塊與遠(yuǎn)程上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述數(shù)據(jù)采集模塊與電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的輸入與輸出端子連接到接線端子上。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述微控制器采用STM8S105S6系列嵌入式處理芯片，所述微控制器還連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和復(fù)位電路。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊包括時(shí)鐘芯片，所述時(shí)鐘芯片采用PCF8563芯片，且時(shí)鐘芯片電源引腳連接備份電源，時(shí)鐘芯片的通信端口連接有I²C通信總線，所述I²C通信總線連接到微控制器的時(shí)鐘引腳。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接有傳感器接口，所述傳感器接口的接口端連接有雨水傳感器和土壤傳感器。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述太陽能供電子系統(tǒng)包括太陽能電池板，所述太陽能電池板的電源輸出端連接有功率轉(zhuǎn)換器，所述功率轉(zhuǎn)換器采用SPV1040D芯片，輸出端連接有電源管理芯片，所述電源管理芯片采用CN3063芯片，輸出端連接到鋰聚合物電池的電源端。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)包括升壓電路，所述升壓電路采用MAX608芯片，升壓電路的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片采用L9110S芯片，驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端連接有電磁閥。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述人機(jī)交互單元包括人機(jī)UI接口，所述人機(jī)UI接口的輸入端連接有LCD液晶觸摸屏和操作按鍵，所述LCD液晶觸摸屏和操作按鍵鑲嵌在安裝保護(hù)盒的上表面。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述無線通信模塊包括無線網(wǎng)絡(luò)配置器和編解碼器，所述編解碼器的輸出端連接有無線收發(fā)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該基于太陽能的節(jié)能滴灌自動(dòng)控制裝置，通過設(shè)置安裝保護(hù)盒，利用接線端子可以將控制系統(tǒng)設(shè)置在任意需要節(jié)點(diǎn)位置，提高靈活性；通過設(shè)置人機(jī)交互單元，利用人機(jī)UI接口連接LCD液晶觸摸屏和操作按鍵實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互性能；通過設(shè)置太陽能供電子系統(tǒng)，利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，結(jié)合功率轉(zhuǎn)換器與電源管理芯片的控制對(duì)鋰聚合物電池充電，實(shí)現(xiàn)太陽能供電，清潔環(huán)保；通過設(shè)置無線通信模塊與遠(yuǎn)程上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，節(jié)省檢測(cè)時(shí)間；通過設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊，利用雨水傳感器和土壤傳感器進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，結(jié)合電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)形成閉環(huán)反饋控制；本發(fā)明能夠自動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，定時(shí)定量，省工省力，提高工作效率，且具有太陽能供電節(jié)省能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)模塊示意圖；

圖2為核心控制單元外觀示意圖；

圖3為微控制器外圍電路原理圖。

圖中：1-核心控制單元；2-遠(yuǎn)程上位機(jī)；3-安裝保護(hù)盒；4-接線端子；5-微控制器；6-實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊；7-數(shù)據(jù)采集模塊；8-鋰聚合物電池；9-太陽能供電子系統(tǒng)；10-電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)；11-人機(jī)交互單元；12-無線通信模塊；13-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；14-復(fù)位電路；15-時(shí)鐘芯片；16-備份電源；17-I²C通信總線；18-模數(shù)轉(zhuǎn)換器；19-傳感器接口；20-雨水傳感器；21-土壤傳感器；22-太陽能電池板；23-功率轉(zhuǎn)換器；24-電源管理芯片；25-升壓電路；26-驅(qū)動(dòng)芯片；27-電磁閥；28-人機(jī)UI接口；29-LCD液晶觸摸屏；30-操作按鍵；31-無線網(wǎng)絡(luò)配置器；32-編解碼器；33-無線收發(fā)器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例：

請(qǐng)參閱圖1至圖3，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種基于太陽能的節(jié)能滴灌自動(dòng)控制裝置，包括核心控制單元1和遠(yuǎn)程上位機(jī)2，所述核心控制單元1的外表面套接有安裝保護(hù)盒3，所述安裝保護(hù)盒3的正面安裝有接線端子4，所述核心控制單元1包括微控制器5，所述微控制器5的時(shí)鐘引腳連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊6，微控制器5的數(shù)據(jù)輸入端連接有數(shù)據(jù)采集模塊7，微控制器5的電源端連接有鋰聚合物電池8，所述鋰聚合物電池8的充電端連接有太陽能供電子系統(tǒng)9，微控制器5的數(shù)據(jù)輸出端連接有電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)10；所述微控制器5還連接有人機(jī)交互單元11，微控制器5的通信端口還連接有無線通信模塊12，所述無線通信模塊12與遠(yuǎn)程上位機(jī)2進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述數(shù)據(jù)采集模塊7與電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)10的輸入與輸出端子連接到接線端子4上；

所述微控制器5采用STM8S105S6系列嵌入式處理芯片，所述微控制器5還連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13和復(fù)位電路14；所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊6包括時(shí)鐘芯片15，所述時(shí)鐘芯片15采用PCF8563芯片，且時(shí)鐘芯片15電源引腳連接備份電源16，時(shí)鐘芯片15的通信端口連接有I²C通信總線17，所述I²C通信總線17連接到微控制器5的時(shí)鐘引腳；所述數(shù)據(jù)采集模塊7包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器18，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器18的輸入端連接有傳感器接口19，所述傳感器接口19的接口端連接有雨水傳感器20和土壤傳感器21；

所述太陽能供電子系統(tǒng)9包括太陽能電池板22，所述太陽能電池板22的電源輸出端連接有功率轉(zhuǎn)換器23，所述功率轉(zhuǎn)換器23采用SPV1040D芯片，輸出端連接有電源管理芯片24，所述電源管理芯片24采用CN3063芯片，輸出端連接到鋰聚合物電池8的電源端；所述電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)10包括升壓電路25，所述升壓電路25采用MAX608芯片，升壓電路25的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)芯片26，所述驅(qū)動(dòng)芯片26采用L9110S芯片，驅(qū)動(dòng)芯片26的輸出端連接有電磁閥27；所述人機(jī)交互單元11包括人機(jī)UI接口28，所述人機(jī)UI接口28的輸入端連接有LCD液晶觸摸屏29和操作按鍵30，所述LCD液晶觸摸屏29和操作按鍵30鑲嵌在安裝保護(hù)盒3的上表面；所述無線通信模塊12包括無線網(wǎng)絡(luò)配置器31和編解碼器32，所述編解碼器32的輸出端連接有無線收發(fā)器33。

本發(fā)明的工作原理：所述核心控制單元1用于進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和智能滴管控制，所述遠(yuǎn)程上位機(jī)2用于進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接收控制，所述安裝保護(hù)盒3采用絕緣材料制成，具有良好的絕緣和屏蔽性能，能夠有效保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受外部環(huán)境影響，延長使用壽命；所述接線端子4用于與外部的水龍頭等其他設(shè)備進(jìn)行連接；

所述微控制器5采用STM8S105S6系列嵌入式處理芯片，最高頻率16MHz，具有8位總線，采用RISC架構(gòu)，片上集成32KB的Flash與2KB的RAM，全部程序由IAR Embedded work bench for STM8 V1.3編譯，占用1.9KB的ROM與1012Byte的RAM；可以搭載Linux操作系統(tǒng)；

所述時(shí)鐘芯片15采用PCF8563芯片，是PHILIPS公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的經(jīng)典工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(RTC)，I2C總線接口，具有功耗低、精度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電表、水表、氣表、電話等產(chǎn)品；所述功率轉(zhuǎn)換器23采用SPV1040D芯片，內(nèi)部嵌入有MPPT算法，輸入電壓0.3v到5.5v，內(nèi)部集成140毫歐同步整流器，120毫歐功率開關(guān)，100kHz固定PWM頻率，占空比由MTTP算法進(jìn)行控制；輸出電壓具有穩(wěn)壓、過流和超溫保護(hù)功能；

（1）所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊6提供時(shí)間基準(zhǔn)值，所述時(shí)鐘芯片15由備份電源16進(jìn)行供電，保證在外部主電源斷開時(shí)仍然可以正常工作，所述I2C通信總線17將時(shí)鐘芯片15產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)傳輸至微控制器5的時(shí)鐘引腳，在微控制器5接通電源后開始起振；

所述太陽能供電子系統(tǒng)9為鋰聚合物電池8充電，鋰聚合物電池8將積累的電源輸出至微控制器5電源端進(jìn)行供電操作；所述太陽能電池板22將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，轉(zhuǎn)換后的電能經(jīng)過功率轉(zhuǎn)換器23進(jìn)行功率變換，變換后的電壓直接給鋰聚合物電池8充電，所述電源管理芯片24對(duì)充電電壓、電流及電池溫度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)將斷開充電回路；

（2）所述微控制器5接通電源后，可以通過人機(jī)交互單元11進(jìn)行信號(hào)輸入輸出操作，所述人機(jī)UI接口28用于實(shí)現(xiàn)輸入輸出電平轉(zhuǎn)換，所述操作按鍵30用于選擇工作狀態(tài)，所述LCD液晶觸摸屏29可以顯示操作系統(tǒng)界面，并在界面中選擇相應(yīng)項(xiàng)設(shè)置滴灌的相應(yīng)參數(shù)；所述微控制器5接收到輸入指令后開始執(zhí)行相應(yīng)操作；

（3）所述數(shù)據(jù)采集模塊7用于進(jìn)行信號(hào)采集操作，所述雨水傳感器20和土壤傳感器21分別用于檢測(cè)當(dāng)前的降雨量和土壤中的水分含量，所述傳感器接口19將采集到的模擬信號(hào)物理傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器18，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器18將模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入至微控制器5的數(shù)據(jù)端口；所述微控制器5將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，與設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，判斷當(dāng)前的環(huán)境情況是否需要進(jìn)行滴灌操作，若需要，則驅(qū)動(dòng)電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)10開始工作；

（4）所述電磁閥驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)10用于進(jìn)行滴灌的水龍頭開關(guān)控制，所述升壓電路25將鋰聚合物電池8的輸出電壓進(jìn)行升壓變換，使輸出電壓上升至6.6V左右，再通過驅(qū)動(dòng)芯片26將輸出的電力放大，經(jīng)過升壓放大后的電信號(hào)加到電磁閥27上，控制電磁閥27打開，從而打開滴灌系統(tǒng)，開始進(jìn)行滴灌操作；

（5）所述無線通信模塊12與遠(yuǎn)程上位機(jī)2進(jìn)行數(shù)據(jù)通信操作，所述無線網(wǎng)絡(luò)配置器31用于進(jìn)行無線通信網(wǎng)絡(luò)信道配置，所述編解碼器32用于進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼和解碼操作，將待發(fā)送數(shù)據(jù)按照設(shè)定的加密算法進(jìn)行加密，然后通過無線收發(fā)器33發(fā)送出去，所述遠(yuǎn)程上位機(jī)2接收到數(shù)據(jù)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程分析，并發(fā)送相應(yīng)的調(diào)整指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高控制效率。

該基于太陽能的節(jié)能滴灌自動(dòng)控制裝置，通過設(shè)置安裝保護(hù)盒3，利用接線端子4可以將控制系統(tǒng)設(shè)置在任意需要節(jié)點(diǎn)位置，提高靈活性；通過設(shè)置人機(jī)交互單元11，利用人機(jī)UI接口28連接LCD液晶觸摸屏29和操作按鍵30實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互性能；通過設(shè)置太陽能供電子系統(tǒng)9，利用太陽能電池板22將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，結(jié)合功率轉(zhuǎn)換器23與電源管理芯片24的控制對(duì)鋰聚合物電池8充電，實(shí)現(xiàn)太陽能供電，清潔環(huán)保；通過設(shè)置無線通信模塊12與遠(yuǎn)程上位機(jī)2進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，節(jié)省檢測(cè)時(shí)間；通過設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊7，利用雨水傳感器20和土壤傳感器21進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，結(jié)合電磁閥27驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)形成閉環(huán)反饋控制；本發(fā)明能夠自動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，定時(shí)定量，省工省力，提高工作效率，且具有太陽能供電節(jié)省能源。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。