農(nóng)田實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)用環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別涉及一種農(nóng)田實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)，隨著務(wù)農(nóng)人員的不斷減少，農(nóng)業(yè)開始從傳統(tǒng)的人工小田種植轉(zhuǎn)變?yōu)榇髤^(qū)域機(jī)械化種植。在農(nóng)作物的生長(zhǎng)過程中，能否適當(dāng)?shù)亟o作物供水極其重要，直接影響到農(nóng)作物是否能夠健康成長(zhǎng)。在農(nóng)田中，雖然運(yùn)用液位傳感器可以有效地監(jiān)控給水量，但是如果農(nóng)田整體面積大，則需要多個(gè)液位傳感器來構(gòu)成檢測(cè)陣列，這樣會(huì)要求系統(tǒng)設(shè)置有多個(gè)微控制器，不僅增加了成本，也會(huì)因?yàn)檩^多的單片機(jī)系統(tǒng)而浪費(fèi)電力資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠滿足大農(nóng)田的水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，又能夠節(jié)約電力資源的農(nóng)田實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種農(nóng)田實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、顯示子系統(tǒng)和警報(bào)子系統(tǒng)；控制子系統(tǒng)分別與顯示子系統(tǒng)、警報(bào)子系統(tǒng)相連接；
水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括水傳感器電路、譯碼器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和繼電器；
水傳感器電路與繼電器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端相連接，水傳感器電路用于檢測(cè)農(nóng)田水位高度；譯碼器的輸出端與繼電器的控制信號(hào)輸入端相連接；譯碼器的輸入端與控制子系統(tǒng)的控制輸出端相連接；繼電器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端相連接；
控制子系統(tǒng)用于:
依據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警水位高度值輸出控制信號(hào)給譯碼器，譯碼器解碼后將控制信號(hào)發(fā)送給繼電器；
接收經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的水位信號(hào)；
根據(jù)水位信號(hào)分析得到水位狀況；
控制顯示子系統(tǒng)顯示水位狀況；
水位高于設(shè)定值時(shí)控制警報(bào)子系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。
[0005]作為優(yōu)選的，水傳感器電路包括電容式液位傳感器、7414反相器和電阻；
7414反相器與電阻并聯(lián)連接，7414反相器的輸出端與繼電器相連接，輸入端與電容式液位傳感器的一端相連接，電容式液位傳感器的另一端接地。
[0006]作為優(yōu)選的，控制子系統(tǒng)包括LPC1343微控制器。
[0007]作為優(yōu)選的，譯碼器為4X 16譯碼器，譯碼器的數(shù)量為6個(gè)。
[0008]作為優(yōu)選的，繼電器的數(shù)量為96個(gè)；
繼電器依次排列成6X16矩陣；
每一排的繼電器分別與一個(gè)譯碼器相連接； 每一排繼電器的輸出端經(jīng)短接后連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；
模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與控制子系統(tǒng)相連接。
[0009]作為優(yōu)選的，水傳感器電路設(shè)有96組，水傳感器電路依次排列成6 X 16矩陣；
水傳感器電路分別與繼電器一一對(duì)應(yīng)連接。
[0010]作為優(yōu)選的，警報(bào)子系統(tǒng)包括無線通信組件；
水位高于設(shè)定值時(shí)，控制子系統(tǒng)控制無線通信組件發(fā)送短信至管理員手機(jī)終端。
[0011]作為優(yōu)選的，無線通信組件采用GSM和/或CDMA2000制式的無線通信組件。
[0012]作為優(yōu)選的，警報(bào)系統(tǒng)設(shè)有至少2組無線通信組件。
[0013]本發(fā)明相比現(xiàn)有的農(nóng)田實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、采用了以ARM Cortex-M3為內(nèi)核的微控制器LPCl343，該系統(tǒng)可以有96個(gè)用于傳感器的接口，使用6路輸出端輸出所有的監(jiān)測(cè)值。
[0014]2、整個(gè)系統(tǒng)僅包含一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，功耗低。
[0015]3、以6X16矩陣的形式布局繼電器和水傳感器電路，擴(kuò)大檢測(cè)范圍。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2為本發(fā)明中水傳感器電路的電路圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中繼電器的連接電路圖。
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中傳感器工作流程圖。
[0021]圖6為本發(fā)明中第一列繼電器為開路狀態(tài)的示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明中第二列繼電器為開路狀態(tài)的示意圖。
[0023]圖8為本發(fā)明中系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
[0025]本發(fā)明涉及一種農(nóng)田實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)，包括一種農(nóng)田實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、顯不子系統(tǒng)和警報(bào)子系統(tǒng)；控制子系統(tǒng)分別與顯不子系統(tǒng)、警報(bào)子系統(tǒng)相連接；
水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括水傳感器電路、譯碼器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和繼電器；
水傳感器電路與繼電器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端相連接，水傳感器電路用于檢測(cè)農(nóng)田水位高度；譯碼器的輸出端與繼電器的控制信號(hào)輸入端相連接；譯碼器的輸入端與控制子系統(tǒng)的控制輸出端相連接；繼電器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端相連接；
控制子系統(tǒng)用于:
依據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警水位高度值輸出控制信號(hào)給譯碼器，譯碼器解碼后將控制信號(hào)發(fā)送給繼電器；
接收經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的水位信號(hào)； 根據(jù)水位信號(hào)分析得到水位狀況；
控制顯示子系統(tǒng)顯示水位狀況；
水位高于設(shè)定值時(shí)控制警報(bào)子系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。
[0026]本系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)選用ARM Cortex-M3為內(nèi)核的LPC1343微控制器作為主控制系統(tǒng)，可以接收96個(gè)傳感器所檢測(cè)到的信號(hào)，并使用6路輸出端輸出監(jiān)測(cè)值，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果通過顯示子系統(tǒng)顯示出來。在水位較高的情況下，控制子系統(tǒng)還能夠控制警報(bào)系統(tǒng)的無線通信單元發(fā)送提示短信到管理員的手機(jī)終端，提醒管理員及時(shí)處理。
[0027]本系統(tǒng)的水傳感器電路包括電容式液位傳感器、7414反相器和電阻，通過將電容式液位傳感器與并聯(lián)后的7414反相器和電阻串聯(lián)連接，使水傳感器電路組成一個(gè)施密特觸發(fā)器，如圖2所示。該電容式液位傳感器是依據(jù)“電容值的大小與電容板之間的截至的變化有關(guān)”的原則設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，電容器的電容值C=Ae/d。其中，為電容器的電容板對(duì)面面積，e是介質(zhì)的介電常數(shù)，I是相對(duì)介電常數(shù)，e。是真空介電常數(shù)，d是極板之間的距離。在沒有積水時(shí)，空氣即為電介質(zhì)，當(dāng)水位上升，傳感器浸于水中時(shí)，電介質(zhì)為空氣和水，電容器的有效電容也會(huì)隨之改變。隨著水位的上升，電容器的有效電容也會(huì)不斷改變。在RC電路的充電和放電時(shí)間也會(huì)隨之一起變化，導(dǎo)致輸出方波的頻率發(fā)生變化。電容值的大小便可以利用方波的頻率來計(jì)算，測(cè)量過程由單片機(jī)LPC1343來控制。
[0028]在本系統(tǒng)中，微控制器輸