CN107711437A - 一种智能喷水系统 - Google Patents

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苏建芳
吴钦木
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/02—Watering arrangements located above the soil which make use of perforated pipe-lines or pipe-lines with dispensing fittings, e.g. for drip irrigation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A01G25/167—Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors

Abstract

本发明公开了一种智能喷水系统，包括STC89C51单片机，STC89C51单片机的控制端连接有喷头电机，喷头电机用于控制喷头转动速度，STC89C51单片机的信号接收端连接有温湿度传感器和风速传感器，温湿度传感器用于测试土壤温湿度。本发明通过温湿度传感器采集土壤的温湿度情况，达到设定阈值时，进行喷头电机的喷洒，并通过风扇传感器探测风速大小，达到设定阈值时进行柱状水喷洒，反之进行雾状水喷洒，并能够控制喷头电机喷洒的半径实现不同范围的喷洒，减少设备的使用，降低成本。

Description

一种智能喷水系统
技术领域
本发明属于灌溉技术领域，具体涉及一种智能喷水系统。
背景技术
目前，市场上的喷水系统存在着很多的不足。大体上存在三方面的缺陷。第一，市面上的喷水系统喷水覆盖的半径是固定的。这将严重导致土壤水分的不均匀。第二，喷水系统的喷洒时间一般为系统预先设定好的固定时间段，或人为控制喷洒时间。人们只能靠经验满足花草相应的水分需求。一方面，这导致花草的水分需求未能得到合适的供给，另一方面，这很可能造成水资源的浪费或人力的浪费。第三，市场上喷水系统所喷洒的水的形态一般分为雾状或者水柱状。雾状水，能够均匀地洒落在喷灌区域，更好地让花草吸收，然而却受风力影响比较大，容易被吹散；柱状水，单位体积的水量较大，不容易受风的干扰，其缺点是，喷洒水的区域相对集中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种智能喷水系统，能够实现喷洒半径的调节，减少设备的使用，自动实现喷洒和实现雾状水和柱状水的选择，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种智能喷水系统，包括STC89C51单片机，STC89C51单片机的控制端连接有喷头电机和水泵，喷头电机用于控制喷头转动速度，STC89C51单片机的信号接收端连接有温湿度传感器和风速传感器以及压力传感器，温湿度传感器用于测试土壤温湿度。
优选的，上述温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器。
优选的，上述喷头电机由普通直流电机构成，并连接L298N电机驱动模块，通过单片机输出PWM波控制喷头电机。
优选的，上述风速传感器采用BCQ-FS-TTL8三杯风风速传感器。
优选的，上述STC89C51单片机通过zigbee无线模块连接到远程监控终端。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过温湿度传感器采集土壤的温湿度情况，达到设定阈值时，进行喷头电机的喷洒，并通过风扇传感器探测风速大小，达到设定阈值时控制水泵加压进行柱状水喷洒，反之进行雾状水喷洒，并能够控制喷头电机喷洒的半径实现不同范围的喷洒，减少设备的使用，降低成本。
附图说明
图1是本发明的控制原理结构示意图；
图2是本发明的电路连接结构示意图；
图3是控制流程框图；
图4是温湿度采集流程框图；
图5是喷头连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例：如图1-图5所示，一种智能喷水系统，包括STC89C51单片机，STC89C51单片机的控制端连接有喷头电机和水泵，喷头电机用于控制喷头转动速度，STC89C51单片机的信号接收端连接有温湿度传感器和风速传感器以及压力传感器，温湿度传感器用于测试土壤温湿度。
优选的，上述温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器，DHT11温湿度传感器采用单总线结构，电路结构简单，所需总线单元较少，并与STC89C51单片机进行数据的通信和同步。该传感器湿度的测量范围为：20%~90%RH，测湿精度为±5%RH；同时，温度的测量范围为：0~50℃，测温精度为±2℃。
优选的，上述喷头电机由普通直流电机构成，并连接L298N电机驱动模块，通过单片机输出PWM波控制喷头电机，L298N电机驱动模块为2路H桥驱动，可以同时驱动两个直流电机，即可同时控制两个喷头，若想要控制多个喷头，可以采用并联的方式，把多个喷头分成2组，该驱动模块共有4根控制引脚，与STC89C51单片机分别相连。其中，IN1和IN2控制电机A，IN3和IN4控制电机B，L298N驱动需要较高的外接电源（+12V~+24V）进行供电。
优选的，上述风速传感器采用BCQ-FS-TTL8三杯风风速传感器，三杯风风速传感器结构相对简单，通过三片小碗状口来捕获风速的强弱，风速越大，三片小碗状口转速越快，反之，其转速越慢。工作原理大致如下：每转一圈，信号引脚输出8个脉冲，单位时间内所产生的脉冲个数除以6，即为对应的风速值（单位是m/s）。启动风力为：0.2m/s，即风速超过阈值0.2m/s，信号引脚才会有脉冲输出。引脚一根电源线接VCC（+5V），一根地线接GND（与单片机共地），另外一个信号线接单片机的P3.2（INT0外部中断），目的是为了通过外部INT0中断测量风速所对应的脉冲个数；
直流电机具有两个引脚，分正极引脚和负极引脚。其中，若正极引脚接恒定逻辑高电平，负极引脚接恒定逻辑低电平，电机正转；若正极引脚接恒定逻辑低电平，负极引脚接恒定逻辑高电平，电机反转；若正负极均接恒定逻辑高电平或者恒定逻辑低电平，电机不转。
优选的，上述STC89C51单片机通过zigbee无线模块连接到远程监控终端，通过远程监控终端可以实时监控喷水灌溉情况，从而对危急情况进行及时处理。
智能喷水系统选用型号为STC89C51的单片机作为控制系统的核心，采用DHT11温湿度传感器获取土壤的湿度和温度，风速的大小值则是由BCQ-FS-TTL8三杯风风速传感器采集。同时，喷头电机由普通直流电机构成，并搭配L298N电机驱动，通过单片机输出PWM波控制电机的方向及转向。整个系统的框架图如图1-2所示。
程序设计主要包含定时器模块，风速传感器模块、温湿度传感器模块、L298N驱动+直流电机模块。基于51单片机智能喷水系统的流程图如图2所示。
采用定时器0中断完成精确的定时操作，每隔5min（人为设定参数）读取DHT11温湿度传感器的数据，单片机接收到湿度数据，并与预先设定好的湿度阈值进行比较，若湿度低于阈值，控制L298N电机驱动模块，使喷头电机继续维持转速，若接收的数据大于湿度阈值，则控制L298N电机驱动模块，而调节喷头电机的转速，使得喷头喷洒的水覆盖不到相对于的土壤面积。同时，采用定时器1完成10min的定时（工作方式同定时器0），系统读取三杯风风速传感器的风速值，然后与预先设定好的风速阈值进行比较，若风速大于阈值，则控制继电器并驱动水泵加压，使其工作在水柱状喷洒模式，反之，则不使用水泵，工作在默认工作模式，即水雾状工作模式。
智能喷洒系统，能够根据土壤湿度的实时情况动态调节喷头喷水的半径；根据环境风速的大小，动态选择采用雾状喷洒还是柱状喷洒的方式进行喷灌；当土壤的湿度达到预先设定的阈值条件下，喷灌系统能够自动关闭，不需要人工干预。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种智能喷水系统，其特征在于：包括STC89C51单片机，STC89C51单片机的控制端连接有喷头电机和水泵，喷头电机用于控制喷头转动速度，STC89C51单片机的信号接收端连接有温湿度传感器和风速传感器以及压力传感器，温湿度传感器用于测试土壤温湿度。
2.根据权利要求1所述的一种智能喷水系统，其特征在于：温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种智能喷水系统，其特征在于：喷头电机由普通直流电机构成，并连接L298N电机驱动模块，通过单片机输出PWM波控制喷头电机。
4.根据权利要求1所述的一种智能喷水系统，其特征在于：风速传感器采用BCQ-FS-TTL8三杯风风速传感器。
5.根据权利要求1所述的一种智能喷水系统，其特征在于：STC89C51单片机通过zigbee无线模块连接到远程监控终端。
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