專利名稱：一種溫室灌溉控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及節(jié)水灌溉領(lǐng)域的一種智能控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種溫室設(shè)施農(nóng)業(yè)條件下的灌溉控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景溫室是隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整而發(fā)展起來的新型設(shè)施農(nóng)業(yè)，相對(duì)大田生產(chǎn)而言，其具有占地面積小、種植靈活和易于控制作物生長環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。我國北方地區(qū)為緩解冬季新鮮果蔬生產(chǎn)和供應(yīng)這一難題，已經(jīng)開始大規(guī)模地推廣和發(fā)展溫室農(nóng)業(yè)。但目前存在問題是多數(shù)溫室的設(shè)施比較簡陋，溫室灌溉仍然靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用傳統(tǒng)的灌溉方 式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，同時(shí)溫室作物產(chǎn)量和質(zhì)量的提高也極大地受到了制約。因此，開發(fā)一款智能控制系統(tǒng)，可根據(jù)作物生長周期差異，對(duì)其進(jìn)行適時(shí)和適量的澆灌，以減小人工成本，節(jié)約水資源，提高溫室設(shè)施農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度，是當(dāng)前亟待解決的課題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)上述問題提供的一種溫室灌溉控制系統(tǒng)，它由數(shù)據(jù)采集模塊、信息通信模塊、單片機(jī)、人機(jī)交互模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊由濕度傳感電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，其中濕度傳感電路由傳感器、放大器、信號(hào)選通器和采樣保持器組成，采集的信號(hào)以串行方式輸入單片機(jī)。信息通信模塊由通信接口電路和上位PC機(jī)組成，其中通信接口電路采用分立元件制作而成，電路中采用三極管將PC機(jī)輸出的232電平整定為單片機(jī)使用的通信電平。單片機(jī)將數(shù)據(jù)采集模塊檢測(cè)到的土壤濕度信息，經(jīng)信息通信模塊與上位PC機(jī)中的作物專家?guī)鞌?shù)據(jù)進(jìn)行比較后，生成灌溉控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)輸入到人機(jī)交互模塊，由人機(jī)交互模塊顯示當(dāng)前的土壤濕度，并對(duì)土壤濕度超標(biāo)狀態(tài)發(fā)出報(bào)警警示。灌溉控制信號(hào)輸入到控制驅(qū)動(dòng)模塊，用以啟動(dòng)或停止?jié)补嘣O(shè)備的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)溫室灌溉系統(tǒng)的智能控制。本實(shí)用新型的有益效果是改善了溫室傳統(tǒng)粗放的灌溉管理手段和落后的灌溉方式，實(shí)現(xiàn)根據(jù)作物生長周期差異，對(duì)其進(jìn)行適時(shí)和適量的澆灌，減小了人工成本，節(jié)約了水資源，提高了溫室設(shè)施農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度。

圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集模塊電路框圖。圖3是本實(shí)用新型的通信接口電路圖。圖4是本實(shí)用新型的控制驅(qū)動(dòng)模塊電路圖。圖5是本實(shí)用新型的顯示電路接口圖。[0014]圖6是本實(shí)用新型的報(bào)警電路圖。圖7是本實(shí)用新型的電源變換電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，說明本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例圖1，一種溫室灌溉控制系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集模塊、信息通信模塊、單片機(jī)、人機(jī)交互模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊等五部分組成。數(shù)據(jù)采集模塊由濕度傳感電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，以串行方式與單片機(jī)相連。信息通信模塊由通信接口電路和上位PC機(jī)組成?？刂乞?qū)動(dòng)模塊由光藕隔離電路、驅(qū)動(dòng)放大電路和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器組成。人機(jī)交互模塊由顯示電路和報(bào)警電路組成，分別與單片機(jī)的I/o 口相連。 圖2，數(shù)據(jù)采集模塊中的濕度傳感電路由濕度傳感器、放大器、信號(hào)選通器和采樣保持器組成。傳感器實(shí)時(shí)采集溫室土壤的含水量信息，通過信號(hào)放大、選通和采樣后，以串行方式進(jìn)行傳輸，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，送入單片機(jī)作為系統(tǒng)的輸入信號(hào)。圖3，是系統(tǒng)通信接口電路圖。系統(tǒng)的輸入信號(hào)由單片機(jī)p3. I 口傳給通信接口電路，通信接口電路通過RS232的端口 2輸入到上位PC機(jī)中，在PC機(jī)中與作物專家數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行比對(duì)后，生成灌溉控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。灌溉控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)由RS232的端口3經(jīng)通信接口電路反傳至單片機(jī)p3. O 口。為了降低硬件成本，本通信接口電路采用分立元件制作而成，電路中采用三極管Ql、Q2，將PC機(jī)輸出的232電平整定為單片機(jī)使用的5V通Ih電平。圖4，是控制驅(qū)動(dòng)模塊電路。它由光藕隔離器G0H、驅(qū)動(dòng)放大電路QlO和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器ZX組成。驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器ZX設(shè)有可控觸點(diǎn)K。灌溉控制信號(hào)由單片機(jī)Pl. O 口輸入到光藕隔離器GOH上，經(jīng)光藕隔離器GOH進(jìn)入到驅(qū)動(dòng)放大電路Q10，放大后的灌溉控制信號(hào)變?yōu)轵?qū)動(dòng)輸出信號(hào)傳送到驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器ZX。驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器ZX在驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)的作用下開始動(dòng)作，使得可控觸點(diǎn)K閉合，從而使灌溉設(shè)備運(yùn)行，進(jìn)行澆灌。采用光藕隔離連接的好處是可以避免驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器ZX工作時(shí)產(chǎn)生的干擾反竄到單片機(jī)電路中。 圖5，是系統(tǒng)的顯示電路接口圖。它利用5位8段LED數(shù)碼管顯示工作狀態(tài)，當(dāng)實(shí)施灌溉任務(wù)時(shí)顯示當(dāng)前濕度和灌溉時(shí)間，停止灌溉時(shí)顯示傳感器實(shí)時(shí)采集的土壤濕度。系統(tǒng)采用共陽極動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，即將多位LED的段選擇線并聯(lián)接在一起，由PO 口(p0. O PO. 7)進(jìn)行控制段選輸出字型，由P2 口的低5位(p2.0 p2. 4)輸出的高低電平實(shí)現(xiàn)位選。為使數(shù)碼管顯示足夠的亮度，系統(tǒng)采用三極管(Q3 Q7)放大信號(hào)，驅(qū)動(dòng)5位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)輪流動(dòng)態(tài)顯示。圖6，是系統(tǒng)的報(bào)警電路。報(bào)警信號(hào)由單片機(jī)P2. 5 口輸入，經(jīng)三極管Q8、Q9放大處理后，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)聲、光報(bào)警提示。圖7，是系統(tǒng)的電源變換電路。電路中引入了經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換的12V交流電，經(jīng)過整流處理后，利用7812和7805兩款三端穩(wěn)壓器輸出標(biāo)準(zhǔn)的直流12V和5V電壓，為下位機(jī)和相關(guān)器件提供穩(wěn)定的直流電源。
權(quán)利要求1.本實(shí)用新型ー種溫室灌溉控制系統(tǒng)，它由五部分組成第一部分為數(shù)據(jù)采集模塊、第二部分為信息通信模塊、第三部分為單片機(jī)、第四部分為人機(jī)交互模塊、第五部分為控制驅(qū)動(dòng)模塊，其中數(shù)據(jù)采集模塊、信息通信模塊、人機(jī)交互模塊和控制驅(qū)動(dòng)模塊都単獨(dú)與單片機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種溫室灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)采集模塊由濕度傳感電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，其中濕度傳感電路由傳感器、放大器、信號(hào)選通器和采樣保持器組成，采集的濕度信號(hào)以串行方式輸入單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種溫室灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于信息通信模塊由通信接ロ電路和上位PC機(jī)組成，其中通信接ロ電路采用分立元件制作而成，電路中采用三極管Q1、三極管Q2，將PC機(jī)輸出的232電平整定為單片機(jī)使用的通信電平。
專利摘要本實(shí)用新型一種溫室灌溉控制系統(tǒng)屬于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)控制領(lǐng)域。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、信息通信模塊、單片機(jī)、人機(jī)交互模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊組成。單片機(jī)將數(shù)據(jù)采集模塊檢測(cè)到的土壤濕度信息，經(jīng)信息通信模塊與上位PC機(jī)中的作物專家?guī)鞌?shù)據(jù)進(jìn)行比較后，生成灌溉控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)輸入人機(jī)交互模塊，由人機(jī)交互模塊顯示當(dāng)前的土壤濕度，并對(duì)土壤濕度超標(biāo)狀態(tài)發(fā)出報(bào)警警示。灌溉控制信號(hào)輸入控制驅(qū)動(dòng)模塊，用來啟動(dòng)或停止灌溉設(shè)備的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)溫室灌溉系統(tǒng)的智能控制。本實(shí)用新型可根據(jù)作物生長周期差異，對(duì)其進(jìn)行適時(shí)和適量地澆灌，減小人工成本，節(jié)約資源，提高溫室設(shè)施農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度，具有較好的應(yīng)用和推廣前景。
文檔編號(hào)A01G9/26GK202615166SQ2012202027
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者杜云明, 蓋麗娜, 顏兵兵, 劉啟生 申請(qǐng)人:佳木斯大學(xué)