CN103488153A - 一种农业灌溉装置 - Google Patents

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周圣仓
王伟
范晓燕
董淑敏
张浩杰
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Abstract

一种农业灌溉装置,它包括带有驱动电机的水泵和设置在水泵上的流量计量装置,还包括RTU终端和埋设在地下且与驱动电机连接的动力电源,RTU包括相互连接的控制电路板和电源模块,控制电路板包括MCU和分别与MCU连接的数据采集模块和继电器驱动电路,数据采集模块与流量计量装置连接,继电器驱动电路与动力电源连接;动力电源包括动力电母线接线端子、交流接触器、第一电磁继电器和第二电磁继电器,交流接触器设置在动力电母线接线端子与驱动电机之间,第一电磁继电器分别与继电器驱动电路和交流接触器连接,第二电磁继电器分别与电源模块和动力电母线接线端子连接。它延长了RTU的使用寿命,减少了农业灌溉装置的巡视和维护成本。

Description

一种农业灌溉装置
技术领域
[0001] 本发明涉及农业灌溉技术领域,具体地说是一种能够进行用水计量和控制的农业
灌溉装置。
背景技术
[0002] 近年来,随着社会的发展和人们生活水平的提高,城镇建设的不断发展,城市人口大量集中,工业和生活用水迅速增加,旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大,城市供水的紧张状况日益突出。传统的灌溉方式已不能满足现代灌溉的要求,采用高效的灌水方式势在必行,只有采用自动化的控制方式才能满足现代灌溉的要求。
[0003] 为提高灌溉效率,缩短劳动时间和节约水资源,农田灌溉亦应采用自动化控制。RTU是能自动完成水文(水情、水资源)参数的采集、存储、传输和控制的设备,RTU在农业灌溉中用,主要用于用水计量、用水控制和为水资源调度决策提供现场数据。现在RTU在农业灌溉中应用时,要将RTU设备固定在现场,将传感器、电磁继电器等与其相连,用于计量用水量和通过控制水泵动力线来进行用水控制。这样不仅造成了占用田地空间,影响了农业机械在田地中的作业,而且由于设备需终生位于现场,加速了设备的老化,增加了维护巡视成本。
发明内容
[0004] 针对上述不足,本发明提供了一种能够进行用水计量和控制的农业灌溉装置,其RTU采用分离方式,在灌溉时安装于现场,平时收纳保存,这样延长了 RTU的使用寿命,减少了农业灌溉装置的巡视和维护成本。
[0005] 本发明解决其技术问题采取的技术方案是:一种农业灌溉装置,包括带有驱动电机的水泵和设置在水泵上的流量计量装置,其特征是,还包括RTU终端和埋设在地下且与驱动电机连接的动力电源,所述RTU终端包括相互连接的控制电路板和电源模块,所述控制电路板包括MCU和分别与MCU连接的数据采集模块和继电器驱动电路,所述数据采集模块与流量计量装置连接,所述继电器驱动电路与动力电源连接;所述动力电源包括动力电母线接线端子、交流接触器、第一电磁继电器和第二电磁继电器,所述交流接触器设置在动力电母线接线端子与驱动电机之间,所述第一电磁继电器分别与继电器驱动电路和交流接触器连接,所述第二电磁继电器分别与电源模块和动力电母线接线端子连接。
[0006] 优选地,所述电源模块包括开关电源、电池、按钮开关、翘板开关、第一二极管、第二二极管,所述第二电磁继电器为两组触点的电磁继电器;所述电池的正极与按钮开关的一端连接,按钮开关的另一端与第一二极管的正极连接,第一二极管的负极分别与第二二极管的负极和翘板开关的一端连接,第二二极管的正极与开关电源的正输出端连接,翘板开关的另一端与第二电磁继电器线圈的一端连接,第二电磁继电器线圈的另一端分别与电池的负极和开关电源的输出接地端连接。
[0007] 优选地,所述交流接触器的线圈与第一电磁继电器的常开触点开关串接后分别与动力电母线接线端子的A相线和B相线连接。
[0008] 优选地,所述继电器驱动电路与第一电磁继电器之间设置有第一航空插头,所述电源模块与第二电磁继电器之间设置有第二航空插头。
[0009] 优选地,所述MCU采用采用TI公司的LM3S1968芯片。
[0010] 本发明的有益效果是:采用上述结构后,在进行灌溉时,将便于携带的RTU终端安装在灌溉现场,并将其数据采集模块与流量计量装置连接,继电器驱动电路通过第一航空插头与动力电源的第一电磁继电器连接,电源模块通过第二航空插头与动力电源的第二电磁继电器连接,RTU终端通过供电回路来获取自身运行时的电源,通过控制地埋设备中的交流接触器的通断状态进行控制水泵的驱动电机,同时进行流量计量;由于RTU终端安装位置可根据现场需要放置,达到不影响农田的日常作业,不占用耕地的目的,且便携式RTU终端只在需要灌溉时安装于现场,平时收纳保存,延长了使用寿命,减少了巡视和维护成本。
[0011] 本发明的RTU终端采用航空插头与动力电源进行连接,不需大量复杂的接线,防止了接线错误情况的发生;航空插头只有在埋设在地下动力电源与RTU终端进行连接,且启动RTU终端时才有电流通过,平时并不带电,提高了设备使用的安全性,保证用户人身安全。
附图说明
[0012] 图1为本发明的原理图;
[0013] 图中,Ml驱动电机、M2流量计量装置、M3动力电源、M4RTU终端、SI控制电路板、S2电源模块、LIMCU, L2数据采集模块、L3继电器驱动电路、Ul开关电源、BI电池、Kl按钮开关、K2翘板开关、Dl第一二极管、D2第二二极管、Pl动力电母线接线端子、P2第一航空插头、P3第二航空插头、Jl第一电磁继电器、J2第二电磁继电器、KMl交流接触器。
具体实施方式
[0014] 为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。
[0015] 如图1所示,本发明的一种农业灌溉装置,它包括带有驱动电机Ml的水泵和设置在水泵上的流量计量装置M2,还包括RTU终端M4和埋设在地下且与驱动电机Ml连接的动力电源M3,所述RTU终端M4包括相互连接的控制电路板SI和电源模块S2,所述控制电路板SI包括MCU LI和分别与MCU LI连接的数据采集模块L2和继电器驱动电路L3,所述数据采集模块L2与流量计量装置M2连接,所述继电器驱动电路L3与动力电源M3连接;所述动力电源M3包括动力电母线接线端子P1、交流接触器KMl、第一电磁继电器Jl和第二电磁继电器J2,所述交流接触器KMl设置在动力电母线接线端子Pl与驱动电机Ml之间,所述第一电磁继电器Jl分别与继电器驱动电路L3和交流接触器KMl连接,所述第二电磁继电器J2分别与电源模块S2和动力电源的动力电母线接线端子Pl连接。所述继电器驱动电路L3与第一电磁继电器Jl之间设置有第一航空插头P2,所述电源模块S2与第二电磁继电器J2之间设置有第二航空插头P3。
[0016] 优选地,所述电源模块S2包括开关电源U1、电池B1、按钮开关K1、翘板开关K2、第一二极管D1、第二二极管D2,所述第二电磁继电器J2为两组触点的电磁继电器;所述电池BI的正极与按钮开关Kl的一端连接,按钮开关Kl的另一端与第一二极管Dl的正极连接,第一二极管Dl的负极分别与第二二极管D2的负极和翘板开关K2的一端连接,第二二极管D2的正极与开关电源Ul的正输出端连接,翘板开关K2的另一端与第二电磁继电器J2线圈的一端连接,第二电磁继电器J2线圈的另一端分别与电池BI的负极和开关电源Ul的输出接地端连接;所述开关电源Ul的交流输入端分别通过第二电磁继电器J2的两组常开触点开关与动力电源M3的A相线和N相线连接。
[0017] 优选地,所述交流接触器KMl的线圈与第一电磁继电器Jl的常开触点开关串接后分别与动力电源M3的A相线和B相线连接,所述第一电磁继电器Jl线圈串连接在继电器驱动电路L3中。
[0018] 下面对本发明的工作过程进行详细介绍。
[0019] 进行灌溉前,将本发明所述的RTU终端通过航空插头与埋设在地下的动力电源进行连接后形成供电电路和动力线控制电路;所述供电电路由电池B1、按钮开关K1、翘板开关K2、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电磁继电器J2、开关电源Ul和第二航空插头P3组成;本发明中,电池BI选用12V1400MAH锂电池,按钮开关Kl选用乐清市和一平电气厂具有自恢复功能的ABWlll按钮开关,翘板开关K2选用浙江佳龙电子有限公司的翘板开关K⑶4-202E,第一二极管Dl和第二二极管D2选用肖特基二极管1N4007,第二电磁继电器J2选用SChneidel2V DC电磁继电器RXM2AB2JD,开关电源Ul选用上海衡孚实业有限公司HF20W-S-12V开关电源,M、N为其交流电源输入端,其通过C、D输出12V直流电压,第二航空插头P3选用威浦电器的高性能4芯航空插头SP2110 ;所述锂电池BI的正极与按钮开关Kl的一端连接,按钮开关Kl的另一端与第一二极管Dl的正极连接,第一二极管Dl的负极分别与第二二极管D2的负极和翘板开关K2的一端连接,第二二极管D2的正极与开关电源Ul的正输出端C (+12V)连接,翘板开关K2的另一端通过第二航空插头P3 (4)与第二电磁继电器J2线圈的X端连接,第二电磁继电器J2线圈的Y端通过第二航空插头P3 (3)分别与电池BI的负极和开关电源Ul的输出接地端D(GND)连接;所述开关电源Ul的N和M交流输入端通过第二航空插头P3 (1、2)分别第二电磁继电器J2的两个公共触点2和4连接,第二电磁继电器J2的两个触点I和5分别与动力电母线接线端子Pl的I (N相)和2(A相)相连。
[0020] 所述动力线控制电路由MCU L1、继电器驱动电路L3、第一电磁继电器J1、交流接触器KMl和第一航空插头P2组成。RTU终端的MCU LI选用TI公司的LM3S1968,PA是其GPIO 口,第一电磁继电器Jl选用SChneidel2V DC电磁继电器RXM2AB2JD,交流接触器KMl选用DELIXI380V50HZ交流接触器⑶C6-25,MCU LI通过PA 口与继电器驱动电路L3相连,继电器驱动电路L3的输出E端(+12V)和F端(GND)通过第一航空插头P2 (1,2)分别与第一电磁继电器Jl线圈的G和I端相连,第一电磁继电器Jl的常开触点I与动力电母线接线端子Pl的3端(B相)相连,第一电磁继电器Jl的公共触点2与交流接触器KMl线圈K端相连,交流接触器KMl线圈J端与动力电母线接线端子Pl的2端(A相)相连,交流接触器KMl的触点1、3、5分别与动力电母线接线端子Pl的2 (A相)、3 (B相)、4 (C相)相连,交流接触器KMl的触点2、4、6分别与驱动电机Ml的接线端子U、V、W相连。
[0021] 在开始灌溉时,首先将翘板开关K2合上,按下按钮开关Kl,锂电池BI的12V DC电压,经过按钮开关K1、第一二极管D1、翘板开关K2和第二航空插头Ρ3(3、4)加载到第二电磁继电器J2线圈的X和Y两端,第二电磁继电器J2的线圈得电,吸合,第二电磁继电器J2的公共触点2和4连接到I和5两常开触点,动力电母线接线端子Pl两端点I (N相)和2(Α相)之间的电压220V AC,经过第二电磁继电器J2,通过第二航空插头P3(l、2)加载到开关电源Ul的M和N交流电源输入端,开关电源Ul输出12V DC。此时供电电路进入工作状态,为RTU终端的MCU LI提供12VDC电源,同时,经过第二二极管D2、翘板开关K2、第二航空插头P3(3、4)给第二电磁继电器J2线圈供电。由于两个二极管Dl和D2的单向导通,此时锂电池BI与开关电源Ul并不互相影响。松开按钮开关K1,锂电池BI不再向第二电磁继电器J2的线圈供电,第二电磁继电器J2的线圈电源只由开关电源Ul提供,仍然处于吸合状态,可以实现计量和控制功能。MCU LI通过PA 口控制继电器驱动电路L3,使其输出12VDC电压,通过第一航空插头P2 (1、2)加载到第一电磁继电器Jl线圈的G端和I端,第一电磁继电器Jl线圈得电吸合,第一电磁继电器Jl公共触点2端和常开触点I端连通,交流接触器KMl线圈得电,交流接触器KMl吸合,触点I和2、3和4、5和6分别连通,驱动电机Ml得电运行。
[0022] 灌溉完成时,打开翘板K2,供电控制回路处于断路状态,第二电磁继电器J2的线圈失电,其常开触点I和5与公共触点2和4断开,动力电源不再向开关电源Ul供电,RTU终端M4断电,停止工作。MCU LI通过PA 口控制继电器驱动电路L3,使其不再输出电压,此时,第一电磁继电器Jl线圈失电,第一电磁继电器Jl公共触点2端与常开触点I端断开,交流接触器KMl线圈失电,其触点I和2、3和4、5和6分别断开,驱动电机Ml失电,停止运行。此时,可将两个航空插头P2和P3拔开,RTU终端M4移走进行收纳。
[0023] 以上所述只是本发明的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种农业灌溉装置,包括带有驱动电机的水泵和设置在水泵上的流量计量装置,其特征是,还包括RTU终端和埋设在地下且与驱动电机连接的动力电源,所述RTU终端包括相互连接的控制电路板和电源模块,所述控制电路板包括MCU和分别与MCU连接的数据采集模块和继电器驱动电路,所述数据采集模块与流量计量装置连接,所述继电器驱动电路与动力电源连接;所述动力电源包括动力电母线接线端子、交流接触器、第一电磁继电器和第二电磁继电器,所述交流接触器设置在动力电母线接线端子与驱动电机之间,所述第一电磁继电器分别与继电器驱动电路和交流接触器连接,所述第二电磁继电器分别与电源模块和动力电母线接线端子连接。
2.根据权利要求1所述的一种农业灌溉装置,其特征是,所述电源模块包括开关电源、电池、按钮开关、翘板开关、第一二极管、第二二极管,所述第二电磁继电器为两组触点的电磁继电器;所述电池的正极与按钮开关的一端连接,按钮开关的另一端与第一二极管的正极连接,第一二极管的负极分别与第二二极管的负极和翘板开关的一端连接,第二二极管的正极与开关电源的正输出端连接,翘板开关的另一端与第二电磁继电器线圈的一端连接,第二电磁继电器线圈的另一端分别与电池的负极和开关电源的输出接地端连接。
3.根据权利要求1所述的一种农业灌溉装置,其特征是,所述交流接触器的线圈与第一电磁继电器的常开触点开关串接后分别与动力电母线接线端子的A相线和B相线连接。
4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的一种农业灌溉装置,其特征是,所述继电器驱动电路与第一电磁继电器之间设置有第一航空插头,所述电源模块与第二电磁继电器之间设置有第二航空插头。
5.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的一种农业灌溉装置,其特征是,所述MCU采用采用TI公司的LM3S1968芯片。
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