本發(fā)明涉及滴灌控制技術領域，具體為一種基于太陽能的節(jié)能滴灌自動控制裝置。

背景技術：

中國的農業(yè)生產目前存在灌溉管理落后、生產率低等問題，水分含量低影響其產量與質量，制約農作物在國際市場中競爭力。滴灌節(jié)水增產，可提高橘園生產效益。國外產品化滴灌系統(tǒng)與配套設施，在橘園中取得良好收益。近年來，中國滴灌自動控制系統(tǒng)研究進展迅猛，出現(xiàn)了不同種類的灌溉自動控制裝置。但市場上絕大多數(shù)滴灌系統(tǒng)裝置，存在靈活性較差、維護成本高、界面單調不可調、無太陽能供電等弊端，應用不靈活。

技術實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種基于太陽能的節(jié)能滴灌自動控制裝置，能夠自動開關實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)自動運行，定時定量，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中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于太陽能的節(jié)能滴灌自動控制裝置，包括核心控制單元和遠程上位機，所述核心控制單元的外表面套接有安裝保護盒，所述安裝保護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，所述微控制器的時鐘引腳連接有實時時鐘模塊，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動子系統(tǒng)；所述微控制器還連接有人機交互單元，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程上位機進行數(shù)據(jù)通信，所述數(shù)據(jù)采集模塊與電磁閥驅動子系統(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)存儲器和復位電路。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述實時時鐘模塊包括時鐘芯片，所述時鐘芯片采用PCF8563芯片，且時鐘芯片電源引腳連接備份電源，時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鐘引腳。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括模數(shù)轉換器，所述模數(shù)轉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換器，所述功率轉換器采用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)選的技術方案，所述電磁閥驅動子系統(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動芯片，所述驅動芯片采用L9110S芯片，驅動芯片的輸出端連接有電磁閥。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述人機交互單元包括人機UI接口，所述人機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盒的上表面。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述無線通信模塊包括無線網(wǎng)絡配置器和編解碼器，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)能滴灌自動控制裝置，通過設置安裝保護盒，利用接線端子可以將控制系統(tǒng)設置在任意需要節(jié)點位置，提高靈活性；通過設置人機交互單元，利用人機UI接口連接LCD液晶觸摸屏和操作按鍵實現(xiàn)良好的人機交互性能；通過設置太陽能供電子系統(tǒng)，利用太陽能電池板將太陽能轉換成電能，結合功率轉換器與電源管理芯片的控制對鋰聚合物電池充電，實現(xiàn)太陽能供電，清潔環(huán)保；通過設置無線通信模塊與遠程上位機進行數(shù)據(jù)通信，可以進行遠程監(jiān)控，節(jié)省檢測時間；通過設置數(shù)據(jù)采集模塊，利用雨水傳感器和土壤傳感器進行信號檢測，結合電磁閥驅動子系統(tǒng)形成閉環(huán)反饋控制；本發(fā)明能夠自動開關實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)自動運行，定時定量，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)明結構模塊示意圖；

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-遠程上位機；3-安裝保護盒；4-接線端子；5-微控制器；6-實時時鐘模塊；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-電磁閥驅動子系統(tǒng)；11-人機交互單元；12-無線通信模塊；13-數(shù)據(jù)存儲器；14-復位電路；15-時鐘芯片；16-備份電源；17-I²C通信總線；18-模數(shù)轉換器；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-功率轉換器；24-電源管理芯片；25-升壓電路；26-驅動芯片；27-電磁閥；28-人機UI接口；29-LCD液晶觸摸屏；30-操作按鍵；31-無線網(wǎng)絡配置器；32-編解碼器；33-無線收發(fā)器。

具體實施方式

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

實施例：

請參閱圖1至圖3，本發(fā)明提供一種技術方案：一種基于太陽能的節(jié)能滴灌自動控制裝置，包括核心控制單元1和遠程上位機2，所述核心控制單元1的外表面套接有安裝保護盒3，所述安裝保護盒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的時鐘引腳連接有實時時鐘模塊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動子系統(tǒng)10；所述微控制器5還連接有人機交互單元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與遠程上位機2進行數(shù)據(jù)通信，所述數(shù)據(jù)采集模塊7與電磁閥驅動子系統(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)存儲器13和復位電路14；所述實時時鐘模塊6包括時鐘芯片15，所述時鐘芯片15采用PCF8563芯片，且時鐘芯片15電源引腳連接備份電源16，時鐘芯片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的時鐘引腳；所述數(shù)據(jù)采集模塊7包括模數(shù)轉換器18，所述模數(shù)轉換器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換器23，所述功率轉換器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；所述電磁閥驅動子系統(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的輸出端連接有驅動芯片26，所述驅動芯片26采用L9110S芯片，驅動芯片26的輸出端連接有電磁閥27；所述人機交互單元11包括人機UI接口28，所述人機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鑲嵌在安裝保護盒3的上表面；所述無線通信模塊12包括無線網(wǎng)絡配置器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用于進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和智能滴管控制，所述遠程上位機2用于進行遠程數(shù)據(jù)接收控制，所述安裝保護盒3采用絕緣材料制成，具有良好的絕緣和屏蔽性能，能夠有效保護內部結構不受外部環(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備進行連接；

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，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)；

所述時鐘芯片15采用PCF8563芯片，是PHILIPS公司設計生產的經典工業(yè)級實時時鐘芯片(RTC)，I2C總線接口，具有功耗低、精度高等特點，廣泛應用于電表、水表、氣表、電話等產品；所述功率轉換器23采用SPV1040D芯片，內部嵌入有MPPT算法，輸入電壓0.3v到5.5v，內部集成140毫歐同步整流器，120毫歐功率開關，100kHz固定PWM頻率，占空比由MTTP算法進行控制；輸出電壓具有穩(wěn)壓、過流和超溫保護功能；

（1）所述實時時鐘模塊6提供時間基準值，所述時鐘芯片15由備份電源16進行供電，保證在外部主電源斷開時仍然可以正常工作，所述I2C通信總線17將時鐘芯片15產生的基準時鐘信號傳輸至微控制器5的時鐘引腳，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電源端進行供電操作；所述太陽能電池板22將太陽能轉換成電能，轉換后的電能經過功率轉換器23進行功率變換，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對充電電壓、電流及電池溫度進行檢測，當出現(xiàn)異常時將斷開充電回路；

（2）所述微控制器5接通電源后，可以通過人機交互單元11進行信號輸入輸出操作，所述人機UI接口28用于實現(xiàn)輸入輸出電平轉換，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項設置滴灌的相應參數(shù)；所述微控制器5接收到輸入指令后開始執(zhí)行相應操作；

（3）所述數(shù)據(jù)采集模塊7用于進行信號采集操作，所述雨水傳感器20和土壤傳感器21分別用于檢測當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物理傳輸至模數(shù)轉換器18，所述模數(shù)轉換器18將模擬信號進行模數(shù)轉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)進行分析，與設定的參數(shù)值進行對比，判斷當前的環(huán)境情況是否需要進行滴灌操作，若需要，則驅動電磁閥驅動子系統(tǒng)10開始工作；

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

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

該基于太陽能的節(jié)能滴灌自動控制裝置，通過設置安裝保護盒3，利用接線端子4可以將控制系統(tǒng)設置在任意需要節(jié)點位置，提高靈活性；通過設置人機交互單元11，利用人機UI接口28連接LCD液晶觸摸屏29和操作按鍵30實現(xiàn)良好的人機交互性能；通過設置太陽能供電子系統(tǒng)9，利用太陽能電池板22將太陽能轉換成電能，結合功率轉換器23與電源管理芯片24的控制對鋰聚合物電池8充電，實現(xiàn)太陽能供電，清潔環(huán)保；通過設置無線通信模塊12與遠程上位機2進行數(shù)據(jù)通信，可以進行遠程監(jiān)控，節(jié)省檢測時間；通過設置數(shù)據(jù)采集模塊7，利用雨水傳感器20和土壤傳感器21進行信號檢測，結合電磁閥27驅動子系統(tǒng)形成閉環(huán)反饋控制；本發(fā)明能夠自動開關實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)自動運行，定時定量，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所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。