基于物聯網的精準灌溉裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于物聯網的精準灌溉裝置，旨在解決當前節水灌溉控制技術布線繁瑣、土壤濕度檢測誤差大等技術問題，包括主控模塊、與主控模塊對應連接的無線傳輸模塊、對應連接于主控模塊的電源模塊；還包括與主控模塊雙向數據通信連接的數據采集控制模塊；在主控模塊或數據采集控制模塊上對應連接有至少一個繼電器，并在繼電器輸出端對應連接有電磁閥，該電磁閥對應設置于輸水管道上，在該輸水管道的下水端間隔設置有至少一個噴頭；在數據采集控制模塊上對應連接有至少一個模數轉換器；并在模數轉換器的輸入端對應連接有數據采集器；本實用新型具有布線簡單、自動化程度高、土壤濕度檢測精確等優點。
【專利說明】基于物聯網的精準灌溉裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能灌溉裝置，尤其涉及一種農業領域的基于物聯網的精準灌溉裝置。
【背景技術】
[0002]當前，水資源日益緊缺已經成為全球性的問題，節約用水并實現高效用水是人類生存與發展的需求，也是全球經濟社會發展的需求。我國作為全球13個貧水國家之一，水資源的不足已經對我國經濟和社會的發展構成了嚴重威脅，甚至成為經濟與社會繼續向前發展的“瓶頸”，我國是一個農業大國，同時也是貧水大國，人均水資源占有量約0.23萬m3，約為世界人均的1/4，在我國用水中，農業用水占總供水的70%左右，其中又以農業灌溉為主。農業灌溉效率低下和用水浪費的問題普遍存在。目前全國灌溉水利用率約為43%，單方水糧食生產率只有10公斤左右，大大低于發達國家灌溉水利用率70?80%、單方水糧食生產率2.0公斤以上的水平，因此，隨著現代化農業進程的加快和工業用水的不斷增加，我國農業必須走節水之路以適應資源的合理利用；大力發展節約用水不僅是發展節水農業、提高農業用水利用效率是我國節水戰略中的重要環節，也是一項革命措施，更是我國的基本策略之一。
[0003]精準灌溉自動化裝置采取因地制宜的原則依據不同地區、不同作物的不同需求，選擇不同的灌溉設施，并利用計算機、無線數據通訊、采集控制器、傳感器等先進技術對農田灌溉進行監控管理，保證適時適量地滿足作物生長所需要的水分從而達到節水灌溉及節水灌溉自動化的目的。近年來，噴灌、微灌、滲灌等一些灌溉技術在我國得到較為廣泛應用，并取得了良好的經濟效益和社會效益，已顯示出強大的生命力。目前節水灌溉所涉及的方式主要包括灌溉控制技術、輸水方式和灌溉方式，而目前絕大多數節水灌溉裝置的灌溉控制技術嚴重滯后。控制方式仍多以手工關停水源為主，全憑操作者的經驗，科學性差、節水不徹底，同時導致了節水灌溉裝置的自動化程度低，大區域推廣時管理困難、勞動強度較大，嚴重阻礙了節水灌溉的進一步推廣。同時，現代化灌溉裝置的研究應用在農、林及園藝為數不多，目前仍基本停留在人工操作上，即使有些地方設計并實施了灌溉工程自動控制裝置，但只是小面積的局部控制，真正具有擴展功能大規模灌溉工程的監控裝置在我國也不多見。因此，為了適應農業現代化需求，生產出簡單方便、自動化較高、易于推廣應用的灌溉控制器是我國節水領域的重要任務之一。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，適應現實需要，提供一種基于物聯網的精準灌溉裝置，旨在解決當前節水灌溉控制技術布線繁瑣、控制方式原始、自動化程度低、土壤濕度檢測誤差大、無報警提示功能、大區域推廣難度大等技術問題。
[0005]為了實現本實用新型的目的，本實用新型采用的技術方案為:
[0006]設計一種基于物聯網的精準灌溉裝置，包括主控模塊、與所述主控模塊對應連接的無線傳輸模塊、對應連接于所述主控模塊的電源模塊；所述無線傳輸模塊為GPRS通信模塊、GSM通信模塊、3G通信模塊、4G通信模塊中的至少一種；本裝置還包括與所述主控模塊雙向數據通信連接的數據采集控制模塊；在所述主控模塊或數據采集控制模塊上對應連接有至少一個繼電器，并在所述繼電器輸出端對應連接有電磁閥，該電磁閥對應設置于輸水管道上，在該輸水管道的下水端間隔設置有一定數量的噴頭；在所述數據采集控制模塊上對應連接有至少一個模數轉換器；并在所述模數轉換器的輸入端對應連接有數據采集器；所述數據采集器包括土壤濕度傳感器；所述土壤濕度傳感器包括一個運算放大器、電阻R1、電阻R2 ;所述電阻R1、電阻R2串聯后一端接地，另一端與運算放大器的輸出端連接；所述運算放大器的反相輸入端接入電阻Rl與電阻R2之間，其同相輸入端與被檢測土壤接觸。
[0007]所述運算放大器為LM324四運放集成電路運算放大器；所述電阻Rl=IKQ、電阻R2=47 KΩ。
[0008]還包括與所述數據采集控制模塊或/和主控模塊對連接的報警模塊；所述報警模塊包括閃爍燈及蜂鳴器。
[0009]所述數據采集器還包括與對應模數轉換器連接的空氣濕度檢測儀、流量監測儀；所述空氣濕度檢測儀設置于離地面高度0.5?1.5M處；所述流量監測儀對應設置于輸水管道上。
[0010]在所述數據采集控制模塊或/和主控模塊上對應連接有網絡通信接口、打印接口、電源接口。
[0011]在所述數據采集控制模塊或/和主控模塊上還對應連接有用于輸入相應設置信息或/和命令信息的按鍵、觸摸屏。
[0012]所述電源模塊包括依次對應連接的變壓器、穩壓器、穩流器。
[0013]所述數據采集控制模塊、主控模塊均為可編程邏輯控制器。
[0014]本實用新型的有益效果在于:
[0015]1.本裝置以收集土壤水分為基礎，采取模塊化數據處理及與硬件模塊化結構，可以解決目前節水灌溉裝置的自動化程度低，大區域推廣時管理困難、勞動強度較大導致嚴重阻礙節水灌溉技術進一步推廣的技術問題；
[0016]2.本裝置同時采用按鍵、觸摸屏的結合可以根據實際情況對本裝置的各種參數進行設定及顯示，操作更加的方便。
[0017]3.本裝置同時采用多種無線模塊傳輸技術可以在遠處通過上位機的對本裝置進行實時操作，本裝置采用報警單元的設計在出現故障時可實時發出報警信號，便于操作人員做出相應的處理。
[0018]4.本實用新型中所采用的土壤濕度檢測電路,可檢測相對濕度O?100%RH值，并輸出O?IOOmv信號進而輸入至對應的模數轉換器中，使得本裝置檢測的相對濕度范圍更加準確，對農作物所需水分判斷更加準確，進而對農作物的生長及節水具有重要意義。
[0019]5.本裝置可以滿足不同地區不同環境的需求，且價格低廉，性能可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型主要結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型中土壤濕度傳感器檢測電路原理示意圖；[0022]圖中:1為土壤。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明:
[0024]實施例1: 一種基于物聯網的精準灌溉裝置，參見圖1，圖2包括主控模塊(MCS-51系列單片機)、與主控模塊對應連接的且由GPRS通信模塊(DATA-6121)、GSM通信模塊(900MHZ)、3G通信模塊(CDMA2000系列)、4G通信模塊(ucos2.86a)組成的無線傳輸模塊，用于與遠端上位機或中繼點建立網絡連接；對應連接于該主控模塊的由變壓器、穩壓器、穩流器依次對應連接的電源模塊；以及與所述主控模塊(MCS-51系列單片機)雙向數據通信連接的數據采集控制模塊(MCS-51系列單片機)；在所述主控模塊上對應連接有一個繼電器，并在該繼電器的輸出端對應連接有電磁閥，該電磁閥對應設置于輸水管道上，在該輸水管道的下水端間隔設置有至少一個噴頭；該輸水管道的上水端與水源(水源壓力罐)連接；在所述數據采集控制模塊(MCS-51系列單片機)上對應連接有一個模數轉換器(14位);并在模數轉換器(14位)的輸入端對應連接有數據采集器；該數據采集器包括土壤濕度傳感器、空氣濕度檢測儀、流量監測儀；所述空氣濕度檢測儀設置于離地面高度1.5M處；所述流量監測儀對應設置于輸水管道上；所述的土壤濕度傳感器對應設置于土壤深度30cm處。本實用新型中的土壤濕度傳感器包括一個運算放大器、電阻R1、電阻R2 ;所述電阻R1、電阻R2串聯后一端接地，另一端與運算放大器的輸出端連接；所述運算放大器的反相輸入端接入電阻Ri與電阻R2之間，其同相輸入端與被檢測土壤I接觸；其中所述運算放大器為LM324四運放集成電路運算放大器；所述電阻R1=1KQ、電阻R2=47 ΚΩ。以上該土壤濕度檢測電路，可檢測相對濕度O?100%RH值，并輸出O-1OOmv輸入至對應的模數轉換器(14位)中，使得本裝置檢測的相對濕度范圍更加準確，對農作物所需水分判斷更加準確，進而對農作物的生長及節水具有重要意義。
[0025]作為本實用新型的進一步改進，還包括與所述主控模塊(或數據采集控制模塊)對連接的報警模塊；所述報警模塊包括閃爍燈及蜂鳴器；并在所述主控模塊(或數據采集控制模塊)上對應連接有網絡通信接口、打印接口及電源接口。在所述數據采集控制模塊(或主控模塊)上還對應連接有用于輸入相應設置信息或/和命令信息的按鍵、觸摸屏。
[0026]本實用新型可通過相應的設置按鍵可設置所需灌水的時間、灌水時間長短等信息，當土壤濕度傳感器、空氣濕度檢測儀、流量監測儀將檢測到的數據信息經對應的模數轉換器輸入至數據采集控制模塊和主控模塊中時，數據采集控制模塊和主控模塊根據所設定的信息判；斷是否需要打開相應的繼電器，進而由繼電器打開相應的電磁閥開關實現灌水；做為本實用新型的進一步改進，可將所檢測到的數據信息、工作狀態、灌水時間等信息顯示在觸摸屏上以利于操作人員的實時操作；做為本實用新型的再一步改進，本實用新型可通過對應的口與上位機(電腦)進行數據連接；可通過上位機的實時控制實現對本裝置的操作。本實用新型可通過GPRS通信模塊、GSM通信模塊、3G通信模塊、4G通信模塊中的一種或多種無線傳輸將檢測到的信息無線傳輸至遠程的上位機上進行顯示，并通過遠程的上位機進行實時的控制，方便的操作人員的操作。
[0027]本實用新型的實施例公布的是較佳的實施例，但并不局限于此，本領域的普通技術人員，極易根據上述實施例，領會本實用新型的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本實用新型的精神，都在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于物聯網的精準灌溉裝置，包括主控模塊、與所述主控模塊對應連接的無線傳輸模塊、對應連接于所述主控模塊的電源模塊；其特征是:還包括與所述主控模塊雙向數據通信連接的數據采集控制模塊；在所述主控模塊或數據采集控制模塊上對應連接有至少一個繼電器，并在所述繼電器輸出端對應連接有電磁閥，該電磁閥對應設置于輸水管道上，在該輸水管道的下水端間隔設置有一定數量的噴頭；在所述數據采集控制模塊上對應連接有至少一個模數轉換器；并在模數轉換器的輸入端對應連接有數據采集器；所述數據采集器包括土壤濕度傳感器，該土壤濕度傳感器包括一個運算放大器、電阻R1、電阻R2，所述電阻R1、電阻R2串聯后一端接地，另一端與運算放大器的輸出端連接，所述運算放大器的反相輸入端接入電阻Rl與電阻R2之間，其同相輸入端與被檢測土壤接觸。
2.如權利要求1所述的基于物聯網的精準灌溉裝置，其特征是:所述無線傳輸模塊為GPRS通信模塊、GSM通信模塊、3G通信模塊、4G通信模塊中的至少一種。
3.如權利要求1所述的基于物聯網的精準灌溉裝置，其特征是:所述運算放大器為LM324四運放集成電路運算放大器；所述電阻Rl=IK Ω、電阻R2=47KQ。
4.如權利要求1所述的基于物聯網的精準灌溉裝置，其特征是:還包括與所述數據采集控制模塊或/和主控模塊對連接的報警模塊，該報警模塊包括閃爍燈及蜂鳴器。
5.如權利要求1所述的基于物聯網的精準灌溉裝置，其特征是:所述數據采集器還包括與對應模數轉換器連接的空氣濕度檢測儀、流量監測儀；所述空氣濕度檢測儀設置于離地面高度0.5?1.5M處；所述流量監測儀對應設置于輸水管道上。
6.如權利要求1所述的基于物聯網的精準灌溉裝置，其特征是:在所述數據采集控制模塊或/和主控模塊上對應連接有網絡通信接口、打印接口、電源接口。
7.如權利要求1所述的基于物聯網的精準灌溉裝置，其特征是:在所述數據采集控制模塊或/和主控模塊上還對應連接有用于輸入相應設置信息或/和命令信息的按鍵、觸摸屏。
8.如權利要求1所述的基于物聯網的精準灌溉裝置，其特征是:所述電源模塊包括依次對應連接的變壓器、穩壓器、穩流器。
9.如權利要求1所述的基于物聯網的精準灌溉裝置，其特征是:所述數據采集控制模塊、主控模塊均為可編程邏輯控制器。
【文檔編號】A01G25/16GK203748358SQ201420132128
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】楊先明, 王振營, 魏義長, 王新民, 岳潤清, 胡華鋒, 侯占領, 汪強, 劉紅恩 申請人:河南邦友科技有限公司