本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能自動灌溉系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的土地灌溉系統(tǒng)有人工控制和自動化控制的成熟方案，人工控制的灌溉系統(tǒng)是以普通的灌溉管道、抽水系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)組成，需要人的經(jīng)驗判斷來做出灌溉量，自動化控制方案以單片機控制器、PLC控制器為核心，根據(jù)土壤濕度得出灌溉量。兩者都依賴電網(wǎng)對于電網(wǎng)覆蓋不到缺乏基礎(chǔ)設(shè)施支持的偏遠地區(qū)，實用價值不大。

目前，在自動灌溉過程中也有一些遠程的農(nóng)業(yè)灌溉裝置，例如，中國專利CN 102428861B該技術(shù)方案利用土壤溫濕度傳感器測定土壤溫濕度，土壤溫濕度傳感器與信號調(diào)理裝置相連通過信號調(diào)理裝置控制抽水泵開關(guān)控制完成自動灌溉；但是本技術(shù)方案的連接方式復(fù)雜，而且不能自動監(jiān)控完成自動儲水，保證隨時能夠進行自動灌溉。因此，在農(nóng)業(yè)灌溉過程中需要解決以下幾個問題：(1)灌溉系統(tǒng)依賴電網(wǎng)，不適合應(yīng)用到偏遠地區(qū)；(2)灌溉系統(tǒng)的儲水未能實現(xiàn)自動上水。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述內(nèi)容，有必要提供一種太陽能自動灌溉系統(tǒng)，能有效達到自動供能，自動上水的目的。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種太陽能自動灌溉系統(tǒng)，包括主控制模塊、供電模塊、土壤檢測模塊以及灌溉模塊；所述主控制模塊包括單片機控制器和PC機，單片機控制器和PC機相連；所述供電模塊包括太陽能電池和蓄電池；所述土壤檢測模塊包括濕度采集模塊；所述自動供水模塊包括抽水機、水塔、繼電器、控制閥、液位采集模塊、流量傳感器和水管，繼電器安裝在抽水機上，抽水機與水塔相連，液位采集模塊安裝在水塔內(nèi)壁，水管安裝在水塔塔底，控制閥安裝在水管上，流量傳感器安裝在控制閥閥門出口的水管內(nèi)壁上；所述供電模塊分別與主控制模塊的PC機和自動供水模塊的抽水機相連，所述濕度采集模塊、流量傳感器、液位采集模塊、繼電器和控制閥分別與控制模塊的單片機相連。

進一步的，所述太陽能自動灌溉系統(tǒng)自動灌溉的具體步驟為：根據(jù)灌溉區(qū)植物、種植期、土壤的性質(zhì)通過PC機設(shè)定濕度參考值、流量參考值和液位參考值預(yù)先儲存于單片機中，將濕度采集模塊安裝在灌溉區(qū)的相應(yīng)監(jiān)測點，測量出濕度值后數(shù)據(jù)輸入單片機，單片機根據(jù)濕度值與參考值進行分析，分析結(jié)果輸入PC機，濕度測量值低于參考值時，PC機發(fā)出指令將控制閥打開，由流量傳感器監(jiān)測流量，PC機根據(jù)預(yù)先設(shè)定的流量參考值進行計算，計算結(jié)果傳入單片機，單片機根據(jù)PC機的指令控制控制閥打開或關(guān)閉完成灌溉，其中，灌溉系統(tǒng)的PC機、抽水機的電能由太陽能供電模塊提供；

所述液位采集模塊為超聲波液位傳感器，所述自動供水步驟為，根據(jù)水塔的高度設(shè)定液位參考值預(yù)先儲存于單片機中，將液位傳感器安裝在水塔的相應(yīng)監(jiān)測點，測量值低于參考值時，PC機發(fā)出指令控制繼電器打開抽水機，達到或高于參考值時，PC機發(fā)出指令控制繼電器關(guān)閉抽水機，完成自動供水。

進一步的，所述單片機選用STC89C51型單片機。

進一步的，所述太陽能電池的電池板上安裝有陽光跟蹤器，所述陽光跟蹤器由兩個日光光敏電阻、1個黑夜光敏電阻、小型步進電機、AD采樣模塊和ATMS8952單片機組成；所述兩個日光光敏電阻分別安裝在太陽能電池板的對角兩端，太陽能電池的電池板可以光線強度自動進行向陽偏轉(zhuǎn)。

進一步的，所述太陽能電池板向陽偏轉(zhuǎn)的具體步驟：光敏電阻感受光的不同照射角度產(chǎn)生不同的電壓信號，利用AD采樣模塊將信號輸送給ATMS8952單片機，ATMS8952單片機控制步進電機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，調(diào)整太陽能板的角度，達到向陽偏轉(zhuǎn)。

6、根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種太陽能自動灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能電池板個數(shù)為4-28個，由單個或2-25個為一組安裝在灌溉區(qū)正東、正南、正北、正西方向。

進一步的，所述濕度傳感器的土壤探頭安裝深度離地面的高度為2cm-8cm，濕度傳感器為5-10個，分別安裝在土壤灌溉區(qū)的不同位置，相鄰傳感器之間相距3m-5m。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明利用太陽能電池組件的光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能，給PC機、抽水機等需電設(shè)備提供電能，同時還對蓄電池進行充電，在弱光或夜間沒有光伏效應(yīng)的作用下，蓄電池還能給PC機、抽水機等需電設(shè)備提供電能，保證了能量來源的清潔、高效、持續(xù)，達到系統(tǒng)隨時隨地都能運作，不需要電網(wǎng)供電的效果，發(fā)明還將單個或2-25個為一組安裝在灌溉區(qū)正東、正南、正北、正西方向保證了多方位的進行光照產(chǎn)生光伏作用。同時發(fā)明使用濕度傳感器、液位傳感器、流量傳感器對土壤濕度、水塔液位、水管流量進行實時監(jiān)控，根據(jù)作物、土壤、季節(jié)情況預(yù)先設(shè)定濕度參數(shù)，預(yù)先設(shè)定水塔液位參考值，預(yù)先設(shè)定流量大小，然后利用單片機對數(shù)據(jù)進行對比分析，通過將單片機連接到PC機，由PC機根據(jù)預(yù)先設(shè)定的軟件自動發(fā)出指令完成自動控制，全過程做到合理灌溉、自動上水、全自動、不用人工。

2、發(fā)明在太陽能電池板上裝了2個日光光敏電阻用于太陽光的采集，2個日光光敏電阻分別安裝在太陽能電池板的對角線端點上，不同的太陽光照角度照到光敏電阻上時，光敏電阻的阻值不同，當(dāng)太陽光線垂直照到太陽能板上時，兩光敏電阻的阻值相等，通過相應(yīng)電路將電阻的阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，讓單片機采集，根據(jù)不同的光照角度所產(chǎn)生的不同電壓值對太陽能電池板做出相應(yīng)的調(diào)整，使得太陽能板與太陽光線垂直，另外還有1個黑夜光敏電阻用于檢測黑夜，當(dāng)天完全暗下來時控制太陽能電池板轉(zhuǎn)回太陽升起的方向。

3、發(fā)明選用STC89C51型單片機，該單片機為ATMEL所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flsah儲存器，1000次擦寫周期，三級加密程序儲存器，32個可編程I/O口，低功耗空閑和掉電模式是一款高性能微型計算機，能夠滿足許多電子產(chǎn)品的嵌入式控制系統(tǒng)，它功能強大，接口比較齊全，并且能滿足大部分中斷的要求，實用性比較強。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明實施例的控制流程示意圖；

圖2是圖1太陽能電池板上的光敏傳感器原理圖；

圖3是圖1的濕度傳感器原理圖。

【具體實施方式】

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。

實施例1：

如圖1所示，本發(fā)明的太陽能自動灌溉系統(tǒng)包括主控制模塊、供電模塊、土壤檢測模塊以及灌溉模塊；主控制模塊包括單片機控制器和PC機，單片機控制器和PC機相連；供電模塊包括太陽能電池和蓄電池太陽能電池和蓄電池相連；土壤檢測模塊包括濕度采集模塊；自動供水模塊包括抽水機、水塔、繼電器、控制閥、液位采集模塊、流量傳感器、水管，繼電器安裝在抽水機上，抽水機與水塔相連，液位采集模塊安裝在水塔內(nèi)壁，水管安裝在水塔塔底，控制閥安裝在水管上，流量傳感器安裝在控制閥閥門出口的水管內(nèi)壁上；供電模塊分別與主控制模塊的PC機和自動供水模塊的抽水機相連，濕度采集模塊、流量傳感器、液位采集模塊、繼電器和控制閥分別與控制模塊的單片機相連。

太陽能自動灌溉系統(tǒng)工作過程為：根據(jù)灌溉區(qū)植物、種植期、土壤的性質(zhì)通過PC機設(shè)定濕度參考值、流量參考值和液位參考值預(yù)先儲存于單片機中，將濕度采集模塊安裝在灌溉區(qū)的相應(yīng)監(jiān)測點，測量出濕度值后數(shù)據(jù)輸入單片機，單片機根據(jù)濕度值與參考值進行分析，分析結(jié)果輸入PC機，濕度測量值低于參考值時，PC機發(fā)出指令將控制閥打開，由流量傳感器監(jiān)測流量，PC機根據(jù)預(yù)先設(shè)定的流量參考值進行計算，計算結(jié)果傳入單片機，單片機根據(jù)PC機的指令控制控制閥打開或關(guān)閉完成灌溉，其中，灌溉系統(tǒng)的PC機、抽水機的電能由太陽能供電模塊提供；液位采集模塊為超聲波液位傳感器，自動供水過程為，根據(jù)水塔的高度設(shè)定液位參考值預(yù)先儲存于單片機中，將液位傳感器安裝在水塔的相應(yīng)監(jiān)測點，測量值低于參考值時，PC機發(fā)出指令控制繼電器打開抽水機，達到或高于參考值時，PC機發(fā)出指令控制繼電器關(guān)閉抽水機，完成自動供水。

實施例2：

為進一步提高灌溉系統(tǒng)性能，加強集成控制能力，本發(fā)明選用型號為STC89C51的單片機做為主控制單片機。

實施例3：

為了進一步提高太陽能電池板的采光能力，本發(fā)明使用光敏電阻、小型步進電機ATMS8952單片機組成陽光跟蹤器，控制太陽能電池板的向陽偏轉(zhuǎn)；通過將2個光敏電阻安裝在太陽能電池板對角線的兩端，根據(jù)光敏電阻感受光的不同照射角度產(chǎn)生不同的電壓信號，利用AD采樣模塊將信號輸送給ATMS8952單片機，ATMS8952單片機控制步進電機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，調(diào)整太陽能板的角度，達到向陽偏轉(zhuǎn)。

同時，本發(fā)明還將太陽能電池板個數(shù)為4-28個，由單個或2-25個為一組安裝在灌溉區(qū)正東、正南、正北、正西方向。

實施例4：

為更準確的采集土壤濕度，經(jīng)過發(fā)明人不斷反復(fù)試驗，本發(fā)明的濕度傳感器安裝位置為：濕度傳感器的土壤探頭安裝深度離地面的高度為2cm-8cm，濕度傳感器為5-10個，分別安裝在土壤灌溉區(qū)的不同位置，相鄰傳感器之間相距3m-5m。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。