CN113012351A - 一种智能农排灌溉控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能农排灌溉控制装置，属于农田用电装置技术领域，其包括装置外壳，设置在装置外壳上的取电二维码，以及设置在装置外壳内的移动支付开关、交流接触器、电能表和硬件控制组件，移动支付开关、交流接触器、电能表均与硬件控制组件信号互联；硬件控制组件包括主控部件和副控部件；主控部件包括处理器单元Ⅰ，以及与处理器单元Ⅰ信号互联的数据采集单元Ⅰ、加解密单元、控制检测单元Ⅰ、通讯单元Ⅰ、供电单元Ⅰ和备用电池单元，副控部件包括处理器单元Ⅱ，以及与处理器单元Ⅱ信号互联的数据采集单元Ⅱ、控制检测单元Ⅱ、通讯单元Ⅱ和供电单元Ⅱ。本发明取电便捷，而且能够实时监控，安全性、稳定性好。

Description

一种智能农排灌溉控制装置

技术领域

本发明涉及农田用电装置技术领域，具体涉及一种智能农排灌溉控制装置。

背景技术

在广大农田种植地区，特别是北方，农田灌溉必不可少，农作物每年需要数次机井抽水灌溉，但是，由于机井数量有限，而且各家各记使用抽水机单独计费，不能共用一台机井，在农忙季节，农民需要排队进行灌溉，使用非常不便，甚至耽误农作物最佳浇灌时间，不利于农业发展，而且现有计量收费需要专人专收，再进行开电放水，浪费人力物力。

公布号为CN 110741913 A的专利文献公开了一种农田智能灌溉控制装置，包括保护外壳，所述的保护外壳内设有灌溉控制板以及与灌溉控制板电性连接的强电计量控制模块、加密远传模块、采集设备接口、CPU卡刷卡板以及终端显示屏，所述强电计量控制的一侧设有与强电计量控制电性连接的380V输入输出接口，所述的灌溉控制板、强电计量控制模块、加密远传模块、采集设备接口、CPU卡刷卡板、终端显示屏以及380V输入输出接口分别固定在保护外壳内。该发明提供一种使用便捷，满足传统灌溉设备水电双计量，数据采集预警与远程控制基础上，实现灌溉控制设备的高度集成化，安全用电管理，数据加密传输，安全可靠的智能灌溉控制装置。但是，该发明采用单控结构，数据采集、传输及控制不够稳定准确。

公告号为CN 2562463Y的专利文献公开了一种电力部门控制用户农田灌溉的TM卡农田灌溉用电控制装置，可有效解决用户共用一台抽水机的用电问题，它是由箱体、电度表、交流接触器及控制盒构成，箱体前部有箱门，内壁上装有电度表及交流接触器，箱门内有控制盒，上部有抄表孔，控制盒内装有单片机、数据存储器、跳合闸控制电路、显示电路、脉冲电路、报警电路、数据读写电路及电源部分组成的强弱两部分控制电路，有效用于解决多用户共用一台抽水机的用电问题，其结构新颖独特，使用方便，能有效实现无人持守水泵计量计费的工作，有效解决因共用水泵灌溉时各自所用电量不同而产生的收费纠纷，有利于电力部门的管理与发展，但是，该专利文献同样未能解决上述数据传输及控制稳定性的问题，另外，其采用TM卡计费收费，技术落后，使用不便。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种结构简单、扫码取电、实时监控、方便快捷、稳定性好的智能农排灌溉控制装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种智能农排灌溉控制装置，包括装置外壳，设置在所述装置外壳上的取电二维码，以及设置在所述装置外壳内的移动支付开关、交流接触器、电能表和硬件控制组件，所述移动支付开关、交流接触器、电能表均与所述硬件控制组件信号互联；所述硬件控制组件包括主控部件和副控部件，所述主控部件与副控部件通过数据通讯单元完成信息互联；所述主控部件包括处理器单元Ⅰ，以及与所述处理器单元Ⅰ信号互联的数据采集单元Ⅰ、加解密单元、控制检测单元Ⅰ、通讯单元Ⅰ、供电单元Ⅰ和备用电池单元，所述副控部件包括处理器单元Ⅱ，以及与所述处理器单元Ⅱ信号互联的数据采集单元Ⅱ、控制检测单元Ⅱ、通讯单元Ⅱ和供电单元Ⅱ。

进一步的，所述装置外壳包括槽体，所述槽体一侧铰设门板，另一侧设置门锁，所述槽体顶部设置防雨板，底部设置通孔，所述槽体的背面设置多个固定板，所述固定板上设有固定孔。

进一步的，所述数据通讯单元为CAN通讯模块，所述处理器单元Ⅰ和处理器单元Ⅱ均为嵌入式处理器，内部集成随机存储器和只读存储器，具有通讯和控制接口；所述数据采集单元Ⅰ和数据采集单元Ⅱ均为半双工通讯接口，用于采集农田用电的各种电参数信息；所述控制检测单元Ⅰ和控制检测单元Ⅱ均使用继电器控制电源输出的通断，同时检测通断动作的切换是否正确执行；所述通讯单元Ⅰ和通讯单元Ⅱ均为4G通讯处理模块，用于将所述智能农排灌溉控制装置和云端实时通讯，完成数据的上报和下发；所述供电单元Ⅰ和供电单元Ⅱ均为DC-DC模块电源；所述备用电池单元为锂电池，用于在供电单元Ⅰ故障时自动切换至锂电池供电；所述加解密单元用于对通讯数据加密传输。

进一步的，所述装置外壳下部设置温湿度传感器和摄像头，所述温湿度传感器和摄像头均与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接。

进一步的，所述装置外壳内设置霍尔效应器件和报警模块，所述霍尔效应器件和报警模块均与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，用于监测强磁高频干扰数据并报警。

进一步的，所述门锁为电控锁，所述电控锁与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，所述处理器单元Ⅰ控制所述电控锁以及检测所述电控锁状态。

进一步的，所述处理器单元Ⅰ上连接有掉电检测和保护电路。

进一步的，所述处理器单元Ⅰ控制交流接触器开合以及检测交流接触器状态，获取电能表数据，检测异常用电以及窃电行为并报警。

本行业的技术人员在面对上述技术问题时，通常容易想到灌溉控制设备的高度集成化，以及对用电管理安全和数据传输安全的设计，而基于成本的技术难度的考量，在单控满足上述功能要求的情况下，行业技术人员不容易想到采用主控部件和副控部件相结合，以及与数据采集、控制检测、加解密相配合的技术方案，如公布号CN 110741913 A专利文献公开的一种农田智能灌溉控制装置，其包括保护外壳，所述的保护外壳内设有灌溉控制板以及与灌溉控制板电性连接的强电计量控制模块、加密远传模块、采集设备接口、CPU卡刷卡板以及终端显示屏，所述强电计量控制的一侧设有与强电计量控制电性连接的380V输入输出接口，所述的灌溉控制板、强电计量控制模块、加密远传模块、采集设备接口、CPU卡刷卡板、终端显示屏以及380V输入输出接口分别固定在保护外壳内；又如公布号CN108398899 A专利文献公开的一种智能灌溉控制设备，涉及农业技术设备领域，该智能灌溉控制设备包括单片机，计量电路，数据存储电路，时钟电路，电源电路，IC卡读写模块，继电器控制电路，该智能灌溉控制设备可水电同时计量增加了计量精度，科学收费，有利于保护中国水资源地表水的使用用特别是地下水超采的管理和统计。以上两个专利文献均采用单控即完成计量控制、数据采集及加密处理，因此，本申请采用主控与副控结合以实现农排灌溉用电控制方便高效、安全稳定，对本领域技术人员来说是不容易想到和实现的。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明智能农排灌溉控制装置，装置外壳上设置取电二维码，用户扫描并支付后，移动支付开关接收后台信号开启，硬件控制组件控制交流接触器接触通电，根据预付的灌溉时间断开，采用扫码支付，不仅安全便捷，而且扫码支付后自动控制电力供应，不需专人收费；硬件控制组件采用主控部件和副控部件相结合，主控通过CAN通讯级联副控，在获取电能表数据、获取温湿度传感器数据、控制摄像头拍照以及获取照片数据、检测强磁高频干扰数据并报警、控制交流接触器开合以及检测交流接触器状态、控制电控锁以及检测电控锁状态和门状态、检测异常用电以及窃电行为并报警等过程中，数据获取和传输、组件控制安全稳定。

另外，装置外壳的槽体一侧铰设门板，另一侧设置门锁，顶部设置防雨板，避免雨水进行槽体内，底部设置通孔，不仅能够通风散热，而且便于摄像头的安装连接，槽体的背面设置多个固定板，固定板上设有固定孔，通过螺栓能够将其固定于墙壁等支撑物上。

另外，处理器单元使用意法半导体的嵌入式处理器，内部集成随机存储器和只读存储器，拥有各种通讯和控制接口，完成信号采集和处理；数据采集单元使用半双工通讯接口采集农田用电的各种电参数信息；无线通讯的数据都经过加解密单元处理，提高数据安全性，避免被破解；控制检测单元使用大功率继电器控制电源输出的通断，同时检测通断动作的切换是否正确执行；通讯单元使用4G通讯处理模块，将装置和云端实时通讯，完成各种数据的上报和下发；供电单元由高效率DCDC电源组成，输入电压适应范围宽，转换效率高达95%；备用电池单元使用锂离子电池作为冗余电源，在电源故障时自动切换至电池供电，从而保证设备的可靠运行。

附图说明

图1是本发明外部结构示意图；

图2是本发明内部结构示意图；

图3是本发明主控部件的框架图；

图4是本发明副控部件的框架图；

图5是本发明数据采集单元局部原理图；

图6是本发明处理器单元局部原理图；

图7是本发明供电单元局部原理图；

图8是本发明控制检测单元局部原理图；

图9是本发明实施例四的局部结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例一

如图1~4所示，一种智能农排灌溉控制装置，包括装置外壳，设置在所述装置外壳上的取电二维码，以及设置在所述装置外壳内的移动支付开关、交流接触器6、电能表8和硬件控制组件，所述移动支付开关、交流接触器、电能表均与所述硬件控制组件信号互联；所述硬件控制组件包括主控部件7和副控部件9，所述主控部件与副控部件通过数据通讯单元完成信息互联；所述主控部件包括处理器单元Ⅰ，以及与所述处理器单元Ⅰ信号互联的数据采集单元Ⅰ、加解密单元、控制检测单元Ⅰ、通讯单元Ⅰ、供电单元Ⅰ和备用电池单元，所述副控部件包括处理器单元Ⅱ，以及与所述处理器单元Ⅱ信号互联的数据采集单元Ⅱ、控制检测单元Ⅱ、通讯单元Ⅱ和供电单元Ⅱ。

所述装置外壳包括槽体3，所述槽体3一侧铰设门板2，另一侧设置门锁3，所述槽体3顶部设置防雨板1，底部设置通孔6，所述槽体3的背面设置多个固定板5，所述固定板5上设有固定孔。

实施例二

如图5~8所示，本发明实施例的智能农排灌溉控制装置，对实施例一的进一步改进：

所述数据通讯单元为CAN通讯模块，所述处理器单元Ⅰ和处理器单元Ⅱ均为嵌入式处理器，内部集成随机存储器和只读存储器，具有通讯和控制接口；所述数据采集单元Ⅰ和数据采集单元Ⅱ均为半双工通讯接口，用于采集农田用电的各种电参数信息；所述控制检测单元Ⅰ和控制检测单元Ⅱ均使用继电器控制电源输出的通断，同时检测通断动作的切换是否正确执行；所述通讯单元Ⅰ和通讯单元Ⅱ均为4G通讯处理模块，用于将所述智能农排灌溉控制装置和云端实时通讯，完成数据的上报和下发；所述供电单元Ⅰ和供电单元Ⅱ均为DC-DC模块电源；所述备用电池单元为锂电池，用于在供电单元Ⅰ故障时自动切换至锂电池供电；所述加解密单元用于对通讯数据加密传输。

实施例三

本发明实施例的智能农排灌溉控制装置，对实施例一的进一步改进：

所述装置外壳下部设置温湿度传感器和摄像头，所述温湿度传感器和摄像头均与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，能够将取电信息及防盗信息传输至云端。

所述装置外壳内设置霍尔效应器件和报警模块，所述霍尔效应器件和报警模块均与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，用于监测强磁高频干扰数据并报警。

所述门锁为电控锁，所述电控锁与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，所述处理器单元Ⅰ控制所述电控锁以及检测所述电控锁状态。

所述处理器单元Ⅰ上连接有掉电检测和保护电路。

所述处理器单元Ⅰ控制交流接触器开合以及检测交流接触器状态，获取电能表数据，检测异常用电以及窃电行为并报警。

实施例四

如图1~9所示，一种智能农排灌溉控制装置，包括装置外壳，设置在所述装置外壳上的取电二维码，以及设置在所述装置外壳内的移动支付开关、交流接触器6、电能表8和硬件控制组件，所述移动支付开关、交流接触器、电能表均与所述硬件控制组件信号互联；所述硬件控制组件包括主控部件7和副控部件9，所述主控部件与副控部件通过数据通讯单元完成信息互联；所述主控部件包括处理器单元Ⅰ，以及与所述处理器单元Ⅰ信号互联的数据采集单元Ⅰ、加解密单元、控制检测单元Ⅰ、通讯单元Ⅰ、供电单元Ⅰ和备用电池单元，所述副控部件包括处理器单元Ⅱ，以及与所述处理器单元Ⅱ信号互联的数据采集单元Ⅱ、控制检测单元Ⅱ、通讯单元Ⅱ和供电单元Ⅱ。

所述装置外壳包括槽体3，所述槽体3一侧铰设门板2，另一侧设置门锁3，所述槽体3顶部设置防雨板1，底部设置通孔6，所述槽体3的背面设置多个固定板5，所述固定板5上设有固定孔。

所述数据通讯单元为CAN通讯模块，所述处理器单元Ⅰ和处理器单元Ⅱ均为嵌入式处理器，内部集成随机存储器和只读存储器，具有通讯和控制接口；所述数据采集单元Ⅰ和数据采集单元Ⅱ均为半双工通讯接口，用于采集农田用电的各种电参数信息；所述控制检测单元Ⅰ和控制检测单元Ⅱ均使用继电器控制电源输出的通断，同时检测通断动作的切换是否正确执行；所述通讯单元Ⅰ和通讯单元Ⅱ均为4G通讯处理模块，用于将所述智能农排灌溉控制装置和云端实时通讯，完成数据的上报和下发；所述供电单元Ⅰ和供电单元Ⅱ均为DC-DC模块电源；所述备用电池单元为锂电池，用于在供电单元Ⅰ故障时自动切换至锂电池供电；所述加解密单元用于对通讯数据加密传输。

所述装置外壳下部设置温湿度传感器和摄像头，所述温湿度传感器和摄像头均与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接。

所述装置外壳内设置霍尔效应器件和报警模块，所述霍尔效应器件和报警模块均与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，用于监测强磁高频干扰数据并报警。

所述门锁为电控锁，所述电控锁与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，所述处理器单元Ⅰ控制所述电控锁以及检测所述电控锁状态。

所述处理器单元Ⅰ上连接有掉电检测和保护电路。

所述处理器单元Ⅰ控制交流接触器开合以及检测交流接触器状态，获取电能表数据，检测异常用电以及窃电行为并报警。

本发明实施例的智能农排灌溉控制装置，与实施例一、二、三的不同之处在于：所述槽体内设置电动伸缩杆10，所述摄像头11固定于所述电动伸缩杆10的端部，所述槽体内底部设置两条滑轨12，两所述滑轨12上均滑动连接有电动滑块13，两所述滑轨12一端设置辊轴14，所述辊轴14上绕卷有防水膜，所述防水膜的侧边与两所述电动滑块13连接，所述辊轴14由减速电机驱动，两所述电动滑块13的外侧均设置行程开关15，所述电动伸缩杆10、电动滑块13、减速电机和行程开关15均与处理器单元Ⅱ信号连接。

本发明实施例中，为了提高控制装置的散热能力，通孔的孔径略大，但是在阴雨天气，雨滴和潮湿空气易进入装置外壳内部，从而对内部的电气元件造成损坏，因此，本发明通过温湿度传感器监测到外部空气过于潮湿时，达到预设高值，控制所述电动伸缩杆收缩，将摄像头移至所述装置外壳内部，然后控制两所述电动滑块动作，将防水膜拉至槽体另一侧，从而将通孔堵住，电动滑块侧面的行程开关用于电动滑块到达终点时停止，当温湿度传感器监测外部空气达到预设低值时，控制所述减速电机转动，将防水膜绕卷复位，然后控制电动伸缩杆伸长，使摄像头伸出通孔外，因为在阴雨天气，不需要灌溉，因此将摄像头收缩于装置外壳内不影响使用，而且能够避免摄像头进水。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种智能农排灌溉控制装置，其特征在于：包括装置外壳，设置在所述装置外壳上的取电二维码，以及设置在所述装置外壳内的移动支付开关、交流接触器、电能表和硬件控制组件，所述移动支付开关、交流接触器、电能表均与所述硬件控制组件信号互联；

所述硬件控制组件包括主控部件和副控部件，所述主控部件与副控部件通过数据通讯单元完成信息互联；所述主控部件包括处理器单元Ⅰ，以及与所述处理器单元Ⅰ信号互联的数据采集单元Ⅰ、加解密单元、控制检测单元Ⅰ、通讯单元Ⅰ、供电单元Ⅰ和备用电池单元，所述副控部件包括处理器单元Ⅱ，以及与所述处理器单元Ⅱ信号互联的数据采集单元Ⅱ、控制检测单元Ⅱ、通讯单元Ⅱ和供电单元Ⅱ。

2.如权利要求1所述的智能农排灌溉控制装置，其特征在于：所述装置外壳包括槽体，所述槽体一侧铰设门板，另一侧设置门锁，所述槽体顶部设置防雨板，底部设置通孔，所述槽体的背面设置多个固定板，所述固定板上设有固定孔。

3.如权利要求2所述的智能农排灌溉控制装置，其特征在于：所述数据通讯单元为CAN通讯模块，所述处理器单元Ⅰ和处理器单元Ⅱ均为嵌入式处理器，内部集成随机存储器和只读存储器，具有通讯和控制接口；所述数据采集单元Ⅰ和数据采集单元Ⅱ均为半双工通讯接口，用于采集农田用电的各种电参数信息；所述控制检测单元Ⅰ和控制检测单元Ⅱ均使用继电器控制电源输出的通断，同时检测通断动作的切换是否正确执行；所述通讯单元Ⅰ和通讯单元Ⅱ均为4G通讯处理模块，用于将所述智能农排灌溉控制装置和云端实时通讯，完成数据的上报和下发；所述供电单元Ⅰ和供电单元Ⅱ均为DC-DC模块电源；所述备用电池单元为锂电池，用于在供电单元Ⅰ故障时自动切换至锂电池供电；所述加解密单元用于对通讯数据加密传输。

4.如权利要求1所述的智能农排灌溉控制装置，其特征在于：所述装置外壳下部设置温湿度传感器和摄像头，所述温湿度传感器和摄像头均与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接。

5.如权利要求1所述的智能农排灌溉控制装置，其特征在于：所述装置外壳内设置霍尔效应器件和报警模块，所述霍尔效应器件和报警模块均与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，用于监测强磁高频干扰数据并报警。

6.如权利要求2所述的智能农排灌溉控制装置，其特征在于：所述门锁为电控锁，所述电控锁与所述处理器单元Ⅰ通过信号线连接，所述处理器单元Ⅰ控制所述电控锁以及检测所述电控锁状态。

7.如权利要求1所述的智能农排灌溉控制装置，其特征在于：所述处理器单元Ⅰ上连接有掉电检测和保护电路。

8.如权利要求1所述的智能农排灌溉控制装置，其特征在于：所述处理器单元Ⅰ控制交流接触器开合以及检测交流接触器状态，获取电能表数据，检测异常用电以及窃电行为并报警。

Images