眠管理模塊，電源模塊包括太陽能電池及可充電的鋰電池，太陽能電池與鋰電池連接在充電管理模塊上，平時依靠太陽能為系統(tǒng)供電，同時太陽能電池亦可對鋰電池進(jìn)行充電，在沒有太陽光照射的時候，系統(tǒng)依靠鋰電池供電。主控系統(tǒng)同樣包括CPU，在CPU上連接flash芯片、通訊管理模塊及電源模塊，不同的是通訊管理模塊連接射頻發(fā)射模塊及與PC主機通信的GSM發(fā)射模塊。主控系統(tǒng)和分控系統(tǒng)的喚醒均采用硬件定時器喚醒，避免了用單片機自身定時程序喚醒易出現(xiàn)程序跑飛的問題。硬件定時器喚醒電路如附圖4所示，集成電路Ul為CMOS集成電路⑶4060，配合32.768KHz的晶振，在分頻端Q14輸出2Hz脈沖，送到下一個集成電路U2，進(jìn)一步被分頻，在U2的Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14端，分別輸出周期為64秒、128秒、256秒、1024秒、2048秒的方波。用此方波驅(qū)動MOS管VI，Vl再驅(qū)動MOS管V2，實現(xiàn)上電控制。V2使用低內(nèi)阻的開關(guān)MOS管APM4953，導(dǎo)通時只有0.08 Ω，幾乎不帶來壓降損耗。跳線Jl用來選擇使用的方波頻率。如果每天采樣頻度為兩次，則間隔為12小時，使用上述電路最長間隔為2048s的自醒時間，自醒后由單片機程序首先查詢并記錄自醒次數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到12h/2048s = 21次時，才啟動并采樣一次。如果增加采集頻度，只要改變程序的計數(shù)判定值即可。現(xiàn)場調(diào)試時，可以用跳線Jl改變喚醒間隔，例如當(dāng)喚醒間隔64s時，采樣周期變成約22分鐘，方便現(xiàn)場調(diào)試和觀測數(shù)據(jù)采集情況。
[0025]當(dāng)數(shù)據(jù)采集完成需要休眠時，由單片機控制給出一個高電平送到集成電路Ul和U2的RST復(fù)位端上，使Ul和U2的全部輸出都變成低電平，場效應(yīng)管V1、V2因此全部截止，所有采樣電路供電停止。由于復(fù)位后Ul和U2是從零重新開始計數(shù)的，所以計時也從零重新開始，等待下一次的方波的到來，開始一個新的上電周期。Ul的Q14腳連接了一個發(fā)光二極管，以2Hz的頻率閃爍，用來指示振蕩器的工作。Rl和Cl構(gòu)成的微分電路，使用周期2Hz的信號，在上跳沿點亮，以降低電池的電能消耗。由于CMOS電路具有低功耗的特點，這部分電路在工作時，只有1uA的耗電量。
[0026]同步自醒控制，在喚醒后的工作期間，如果因為某些點程序跑飛，或是主點分點之間的自醒時間不同步，都會出現(xiàn)沒有應(yīng)答進(jìn)而導(dǎo)致主點持續(xù)查詢或分點收不到休眠命令而一直處于工作狀態(tài)。出現(xiàn)這種情況，這個系統(tǒng)是可以自愈的，在Ul和U2的控制下，工作40分鐘后被強行斷電而結(jié)束各種錯誤，包括死機錯誤。這是由Ul, U2形成的振蕩器輸出方波決定的，在40分鐘高電平結(jié)束時，自然進(jìn)入低電平狀態(tài)實現(xiàn)斷電。如果是在喚醒后的工作期間出現(xiàn)程序跑飛或者分點沒有應(yīng)答，不須等待定時器的40分鐘定時結(jié)束，在休眠命令的控制下，由CPU發(fā)出命令，使Ul、U2復(fù)位，實現(xiàn)斷電后重新上電。
【主權(quán)項】
1.一種用于小型灌區(qū)的水田灌溉水利用系數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)置在農(nóng)田的傳感器、數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)及PC客戶端，傳感器與數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)采集分控制系將數(shù)據(jù)通過射頻網(wǎng)絡(luò)傳送給數(shù)據(jù)采集總控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集總控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)通過GSM模塊傳送給PC機客戶端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動測試系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器包括田間水位傳感器、土壤濕度傳感器、渠道水位傳感器，水位傳感器、土壤濕度傳感器均和數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動測試系統(tǒng)，其特征在于:在數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)上設(shè)置電源休眠管理電路，數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)使用太陽能和充電鋰電池加以供電。4.一種用于小型灌區(qū)的水田灌溉水利用系數(shù)測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)發(fā)出巡檢命令，將數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)進(jìn)行喚醒； 2)數(shù)據(jù)分控系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)收集指令，將傳感器中的數(shù)據(jù)加以收集，而后通過射頻網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)； 3)數(shù)據(jù)主控系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)后，通過GSM模塊上傳至PC機客戶端； 4)PC機客戶端收到數(shù)據(jù)后，發(fā)出休眠指令，令數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集主控系統(tǒng)休眠。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試方法，其特征在于:主控點和分控點采用定時喚醒式工作機制，主控點自醒的同時，分控點被同時喚醒，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試方法，其特征在于:主控點和分控點同步喚醒，完成一個數(shù)據(jù)采集周期后，同時休眠，此時定時器清零，重新從零開始計時，可避免多次喚醒，休眠周期的累計誤差，提高系統(tǒng)可靠性。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于:所述PC機客戶端軟件依據(jù)設(shè)定的計算參數(shù)進(jìn)行灌溉水利用系數(shù)的計算。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于小型灌區(qū)的水田灌溉水有效利用系數(shù)自動測試系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)時間周期可調(diào)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于小型灌區(qū)的水田灌溉水有效利用系數(shù)自動測試系統(tǒng)，包括設(shè)置在農(nóng)田的水位傳感器、渠道水位傳感器、土壤濕度傳感器，數(shù)據(jù)采集分控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集總空系統(tǒng)和上位機數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)。本發(fā)明同時公開了該系統(tǒng)的測試方法。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，系統(tǒng)拓展性好，穩(wěn)定性強，操作簡單，所采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，適宜于大規(guī)模推廣。光電一體化水位測定裝置依據(jù)設(shè)定的條件式喚醒測試機制，可大大降低定期測試造成的電量消耗，也更針對農(nóng)田灌溉時間相對集中的特點，提高系統(tǒng)的可操作性。
【IPC分類】G05B23/02
【公開號】CN104881018
【申請?zhí)枴緾N201510138091
【發(fā)明人】翟亞明, 廣建芳, 侯毛毛, 沈姍姍
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年3月26日