CN113783122A - 一种基于扫码用电的电源箱装置及其灌溉用电切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于扫码用电的电源箱装置及其灌溉用电切换方法，包括箱体，所述箱体内部设置腔室一和腔室二，腔室一内部设置有进线开关、三相智能电能表、三相交流接触器一和三相交流接触器二，腔室二内部设置有接线端子、漏电保护开关一和漏电保护开关二；所述进线开关输入端连接三相四线电源线，进线开关输出端通过三相智能电能表分别与三相交流接触器一和三相交流接触器二连接，三相交流接触器一与三相交流接触器二输出端分别通过漏电保护开关一和漏电保护开关二与接线端子连接；该装置通过墒情监测传感器对土壤墒情状况的监测，判断土壤灌溉情况，通过水位监测传感器对沟渠水位深度的监测，实现地下水灌溉与沟渠水灌溉用电的自动切换。

Description

一种基于扫码用电的电源箱装置及其灌溉用电切换方法
技术领域
本发明涉及智能用电技术领域，尤其涉及一种基于扫码用电的电源箱装置及其灌溉用电切换方法。
背景技术
随着农网改造工程的开展，智能电源箱作为智能电网建设的重要基础装备，推进其在农网改革中的应用，对实现农网信息化、自动化、互动化具有突出作用。然而，目前的农排机井灌溉、水渠灌溉等用电场景，存在计量设备重复报装、电力资产利用率低以及转供电加价收费等现象，给优化营商环境产生不利影响。
传统的电源箱装置内置普通计量电能表、进线开关、漏电保护开关等设备，每个用户安装一台电源箱装置，同一个用电点需要安装多台电源箱装置，无法满足机井灌溉、水渠灌溉等公共区域用电自动切换管理业务，装置运维工作量大，客户满意度低，给电力企业造成较大的服务工作量；另外，电源箱门锁质量参差不齐，容易出现门锁损坏等现象。为此，我们提出一种基于扫码用电的智能电源箱装置很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的机井灌溉、水渠灌溉等多用户资源无法实现共享用电的问题，公开了一种基于扫码用电的电源箱装置，能够实现地下水灌溉与沟渠水灌溉用电功能的自动切换。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于扫码用电的电源箱装置，包括箱体、箱门一和箱门二，所述箱体的一侧均通过合页与箱门一和箱门二活动连接，所述箱门一上设置有二维码、观察窗口一和智能锁具，箱门二上设置有窗口二和锁具二；
所述箱体内部设置有腔室一和腔室二，所述腔室一的内部设置有进线开关、三相智能电能表、三相交流接触器一和三相交流接触器二，腔室二的内部设置有接线端子、漏电保护开关一和漏电保护开关二；
所述进线开关输入端与三相四线电源线连接，进线开关的输出端通过三相智能电能表分别与三相交流接触器一和三相交流接触器二并行连接；
所述三相交流接触器一与三相交流接触器二的输出端分别通过漏电保护开关一和漏电保护开关二与接线端子连接，该接线端子的输出端分别通过线缆与外部的地下水灌溉水泵和沟渠水灌溉水泵连接；
所述二维码用于用户通过手机扫码付费实现用电功能；
所述三相智能电能表通过RS485接口外部还连接有墒情监测传感器和水位监测传感器，该三相智能电能表通过墒情监测传感器对农田土壤墒情状况进行监测，根据设定的土壤墒情限值来判断土壤灌溉情况，并且能够以短信的方式通知用户需要灌溉的预警信息；
所述三相智能电能表通过水位监测传感器对沟渠水位深度进行监测，根据设定值来判断实现对地下水灌溉用电与沟渠水灌溉用电功能的自动切换。
优选的，所述腔室一的后侧面设置有安装板，所述进线开关、三相智能电能表、三相交流接触器一和三相交流接触器二均通过紧固螺钉固定在安装板上；
所述腔室二中靠近后侧面位置横向设置有两根筋条，所述接线端子设置在两根筋条之间，所述漏电保护开关一和漏电保护开关二均通过螺钉固定在两根筋条上。
优选的，所述三相智能电能表的内部设置有电流采样单元、电压采样单元和控制板，所述控制板上设置有单片机、电源模块、电源管理电路、三相电能计量芯片、接触器开关电路一、接触器开关电路二、时钟芯片、4G模块、RS485接口电路一、RS485接口电路二、蓝牙模块和EEPROM存储器，所述三相电能计量芯片的输入端分别与电流采样单元和电压采样单元连接，三相电能计量芯片输出端通过SPI口与单片机连接，单片机的控制端通过接触器开关电路一和接触器开关电路二分别与三相交流接触器一和三相交流接触器二的控制部分的辅助触头连接，单片机的UART口分别与4G模块、RS485接口电路一、RS485接口电路二和蓝牙模块连接，单片机的I/O口分别与时钟芯片和EEPROM存储器连接。
优选的，所述电流采样单元和电压采样单元分别由三组电流互感器和三组电压互感器组成，该三组电流互感器和三组电压互感器的输入端分别与进线开关输出端所对应的三相电源线连接，三组电流互感器和三组电压互感器的输出端均与三相电能计量芯片、三相交流接触器一以及三相交流接触器二的输入端连接；
其中三组电流互感器分别为电流互感器一、电流互感器二和电流互感器三；
其中的三组电压互感器分别为电压互感器一、电压互感器二和电压互感器三。
优选的，所述接触器开关电路一由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、三极管Q1、Q2、二极管D1、D2、继电器一和继电器二组成，电阻R1一端与单片机IO口上的P1管脚连接，电阻R1的另一端分别连接电阻R2一端和三极管Q1的基极，电阻R2另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的集电极均与继电器一控制部分的正极、二极管D1反向端以及电阻R3一端并联连接，电阻R3另一端、二极管D1正向端以及继电器一控制部分的负极均接地，继电器一上的公共端引脚连接输入电源，常闭端引脚悬空，常开端引脚分别连接三相交流接触器一控制部分的辅助触头以及继电器二上的公共端引脚，单片机IO口上的P2管脚连接电阻R4一端，电阻R4另一端分别连接电阻R5一端和三极管Q2的基极，电阻R5另一端与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极均与继电器二控制部分的正极、二极管D2反向端以及电阻R6一端并联连接，电阻R6另一端、二极管D2正向端以及继电器二控制部分的负极均接地，继电器二上的常闭端引脚悬空，常开端引脚连接三相交流接触器一控制部分的辅助触头；
所述接触器开关电路二由电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、三极管Q3、Q4、二极管D3、D4、继电器三和继电器四组成，电阻R7一端与单片机IO口上的P3管脚连接，电阻R7的另一端分别连接电阻R8一端和三极管Q3的基极，电阻R8另一端与三极管Q3的发射极连接，三极管Q3的集电极均与继电器三控制部分的正极、二极管D3反向端以及电阻R9一端并联连接，电阻R9另一端、二极管D3正向端以及继电器三控制部分的负极均接地，继电器三上的公共端引脚连接输入电源，常闭端引脚悬空，常开端引脚分别连接三相交流接触器二控制部分的辅助触头以及继电器四上的公共端引脚，单片机IO口上的P4管脚连接电阻R10一端，电阻R10另一端分别连接电阻R11一端和三极管Q4的基极，电阻R11另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的集电极均与继电器四控制部分的正极、二极管D4反向端以及电阻R12一端并联连接，电阻R12另一端、二极管D4正向端以及继电器四控制部分的负极均接地，继电器四上的常闭端引脚悬空，常开端引脚连接三相交流接触器二控制部分的辅助触头。
优选的，所述箱门一对应腔室一的位置，且在所述箱门一的背部四周与腔室一的正面接触位置设置有绝缘密封垫一；
所述箱门二对应腔室二的位置，且在所述箱门二的背部四周与腔室二的正面接触位置设置有绝缘密封垫二；
所述智能锁具及锁具二均设置在箱门一与箱门二的右侧位置；
所述二维码设置在箱门一顶部左侧位置，观察窗口一间隔设置在二维码的右侧方，且观察窗口一对应所述三相智能电能表的液晶显示屏位置。
优选的，所述箱门一的下方从左至右依次还设置有服务电话和表箱编码，该表箱编码与三相智能电能表的资产编码一致。
优选的，所述箱体的左右侧面中部位置均匀分布多个散热孔。
一种基于扫码用电的电源箱装置的灌溉用电切换方法，包括以下步骤：
步骤1：系统上电初始化；
步骤2：单片机读取墒情监测传感器采样数据；
步骤3：判断采样数据是否小于设定限值，如果小于设定限值执行步骤4，否则返回步骤2循环执行；
步骤4：通过4G模块发送需要灌溉的信息；
步骤5：等待灌溉命令是否收到，如果用户收到灌溉命令执行步骤6，否则返回步骤4继续发送需要灌溉的信息；
步骤6：单片机读取水位监测传感器采样数据；
步骤7：判断采样数据是否大于设定值，如果采样数据大于设定值，单片机P3、P4端口发送控制信号，控制继电器三、继电器四闭合，驱动三相交流接触器二通电，沟渠水灌溉，返回步骤6循环执行；否则单片机P1、P2端口发送控制信号，控制继电器一、继电器二闭合，驱动三相交流接触器一通电，地下水灌溉，返回步骤6循环执行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种基于扫码用电的电源箱装置，通过设置墒情监测传感器对农田土壤墒情状况进行监测，判断土壤灌溉情况，并且以短信方式通知用户需要灌溉的预警信息；
本发明通过设置水位监测传感器对沟渠水位深度进行监测，根据设定值来判断实现对地下水灌溉用电与沟渠水灌溉用电功能的自动切换，其中由单片机控制接触器开关电路一和接触器开关电路二，依次驱动三相交流接触器一与三相交流接触器二之间通电的切换，从而实现了地下水灌溉与沟渠水灌溉用电的自动切换，避免了现有的机井灌溉与水渠灌溉无法实现共享用电的目的；
本发明设置4G模块能够实现电源箱装置与主站系统之间通过无线方式实现数据通信；
本发明能够通过手机扫描箱门一上的二维码，实现扫描付费用电的功能。
附图说明
图1为本装置的箱体内部结构示意图；
图2为本装置的正面结构示意图；
图3为本装置的侧面结构示意图；
图4为本装置内部的三相智能电能表控制电路原理框图；
图5为图4中的接触器开关电路一原理图；
图6为图4中的接触器开关电路二原理图；
图7为本装置的内部接线示意图；
图8为本装置的三相交流接触器一、三相交流接触器二分别与接触器开关电路一和接触器开关电路二之间的接线示意图；
图9为本装置的控制部分软件实施流程图。
图中：1、箱体；2、箱门一；3、箱门二；4、散热孔；5、腔室一；6、腔室二；7、进线开关；8、三相智能电能表；9、三相交流接触器一；10、三相交流接触器二；11、漏电保护开关一；12、漏电保护开关二；13、接线端子；14、地下水灌溉水泵；15、沟渠水灌溉水泵；16、水位监测传感器；17、墒情监测传感器；
21、二维码；22、观察窗口一；23、智能锁具；24、表箱编码；
31、窗口二；32、锁具二；
51、安装板；
61、筋条；
81、电流采样单元；82、电压采样单元；83、控制板；84、液晶显示屏；
8301、电源模块；8302、电源管理电路；8303、单片机；8304、三相电能计量芯片；8305、接触器开关电路一；8306、接触器开关电路二；8307、时钟芯片；8308、4G模块；8309、RS485接口电路一；8310、RS485接口电路二；8311、蓝牙模块；8312、EEPROM存储器；8313、继电器一；8314、继电器二；8315、继电器三；8316、继电器四。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种基于扫码用电的电源箱装置，包括箱体1、箱门一2和箱门二3，所述箱体1的一侧均通过合页与箱门一2和箱门二3活动连接，所述箱门一2上设置有二维码21、观察窗口一22和智能锁具23，箱门二3上设置有窗口二31和锁具二32；该观察窗口一22与窗口二31上均安装有透明的钢化玻璃。
所述箱体1内部设置有腔室一5和腔室二6，腔室一5的内部设置有进线开关7、三相智能电能表8、三相交流接触器一9和三相交流接触器二10，腔室二6的内部设置有接线端子13、漏电保护开关一11和漏电保护开关二12；
请参阅图4和图7，所述进线开关7输入端与三相四线电源线连接，进线开关7的输出端通过三相智能电能表8分别与三相交流接触器一9和三相交流接触器二10并行连接；所述三相交流接触器一9与三相交流接触器二10的输出端分别通过漏电保护开关一11和漏电保护开关二12与接线端子13连接，该接线端子13的输出端分别通过线缆与外部的地下水灌溉水泵14和沟渠水灌溉水泵15连接；本实施例中箱体1的背部对应进线开关7的位置设置有进线孔，外接的三相四线电源线通过进线孔与进线开关7上对应的输入端口连接，该进线孔与电源线之间设置有绝缘护套，该绝缘护套具有防潮、密封性，能够避免外部的潮气、灰尘进入箱体1的内部。
本实施例中腔室一5与腔室二6之间设置有隔板(图中未示出)，该隔板上设置有过线孔，从三相交流接触器一9与三相交流接触器二10引出的导线均通过过线孔与对应的漏电保护开关一11和漏电保护开关二12连接。
所述二维码21用于用户通过手机扫码付费实现用电功能；
请参阅图4，所述三相智能电能表8通过RS485接口外部还连接有墒情监测传感器17和水位监测传感器16，该三相智能电能表8通过墒情监测传感器17对农田土壤墒情状况进行监测，根据设定的土壤墒情限值来判断土壤灌溉情况，并且能够以短信的方式通知用户需要灌溉的预警信息；
所述三相智能电能表8通过水位监测传感器16对沟渠水位深度进行监测，根据设定值来判断实现对地下水灌溉用电与沟渠水灌溉用电功能的自动切换。
其中的水位监测传感器16放置在沟渠水中，墒情监测传感器17的探头部分插入在农田土壤中。
请参阅图1，所述腔室一5的后侧面设置有安装板51，安装板51的四角处均设置有螺孔一，腔室一5的后侧面上对应螺孔一位置设置有螺孔二，该安装板51通过螺栓旋入螺孔一与螺孔二将安装板51固定在腔室一5的后侧面上；所述进线开关7、三相智能电能表8、三相交流接触器一9和三相交流接触器二10均通过紧固螺钉固定在安装板51上；本实施例中的安装板51上对应进线开关7、三相智能电能表8、三相交流接触器一9和三相交流接触器二10位置均设置有多个安装螺孔，该进线开关7、三相交流接触器一9以及三相交流接触器二10均通过紧固螺钉旋入安装板51上对应位置的安装螺孔中固定连接，其中三相智能电能表8通过紧固螺钉贯穿表箱内部四周分布的螺孔与安装板51上对应位置的安装螺孔固定连接；
请参阅图1，所述腔室二6中靠近后侧面位置横向设置有两根筋条61，所述接线端子13设置在两根筋条61之间，所述漏电保护开关一11和漏电保护开关二12均通过螺钉固定在两根筋条61上。
请参阅图4和图8，所述三相智能电能表8的内部设置有电流采样单元81、电压采样单元82和控制板83，所述控制板83上设置有单片机8303、电源模块8301、电源管理电路8302、三相电能计量芯片8304、接触器开关电路一8305、接触器开关电路二8306、时钟芯片8307、4G模块8308、RS485接口电路一8309、RS485接口电路二8310、蓝牙模块8311和EEPROM存储器8312，所述三相电能计量芯片8304选用型号为ATT7026的电能计量芯片，该三相电能计量芯片8304的输入端分别与电流采样单元81和电压采样单元82连接，三相电能计量芯片8304输出端通过SPI口与单片机8303连接，单片机8303的控制端通过接触器开关电路一8305和接触器开关电路二8306分别与三相交流接触器一9和三相交流接触器二10的控制部分的辅助触头91连接，单片机8303的UART口分别与4G模块8308、RS485接口电路一8309、RS485接口电路二8310和蓝牙模块8311连接，单片机8303的I/O口分别与时钟芯片8307和EEPROM存储器8312连接。
本实施例中水位监测传感器16通过RS485接口电路一8309与单片机8303实现数据通信，墒情监测传感器17通过RS485接口电路二8310与单片机8303实现数据通信，智能锁具23采用无线传输的方式通过蓝牙模块8311与单片机8303实现数据通信；
本实施例中的4G模块8308目的用于数据的无线传输，该电源箱装置作为终端机其内部的三相智能电能表8能够通过4G模块8308实现与主站系统之间的数据通信，其中包括智能锁具23的开锁记录、用户私自开启智能锁具23的预警信息以及农田土壤墒情状况的信息发送等。
请参阅图4，本实施例中电源模块8301选用型号为LS03-16B24SS的AC-DC电源模块，输出电压为24V,电源模块8301输入端通过进线开关7与三相四线电源线连接，电源模块8301输出端与电源管理电路8302连接，该电源管理电路8302作为系统的供电单元分别给单片机8303、三相电能计量芯片8304、接触器开关电路一8305、接触器开关电路二8306、时钟芯片8307、4G模块8308、RS485接口电路一8309、RS485接口电路二8310、蓝牙模块8311、EEPROM存储器8312、液晶显示屏84、水位监测传感器16、墒情监测传感器17以及智能锁具23提供工作电源；其中液晶显示屏84设置在三相智能电能表8的壳体表面。
请参阅图7，所述电流采样单元81和电压采样单元82分别由三组电流互感器和三组电压互感器组成，该三组电流互感器和三组电压互感器的输入端分别与进线开关7输出端所对应的三相电源线连接，三组电流互感器和三组电压互感器的输出端均与三相电能计量芯片8304、三相交流接触器一9以及三相交流接触器二10的输入端连接；
其中三组电流互感器分别为电流互感器一、电流互感器二和电流互感器三；
其中的三组电压互感器分别为电压互感器一、电压互感器二和电压互感器三。
请参阅图1和图2，所述箱门一2对应腔室一5的位置，且在所述箱门一2的背部四周与腔室一5的正面接触位置设置有绝缘密封垫一(图中未示出)，设置绝缘密封垫一目的是起到密封的作用；
所述箱门二3对应腔室二6的位置，且在所述箱门二3的背部四周与腔室二6的正面接触位置设置有绝缘密封垫二(图中未示出)，设置绝缘密封垫二目的是起到密封的作用；
所述智能锁具23及锁具二32均设置在箱门一2与箱门二3的右侧位置，本实施例中的智能锁具23自带备用电池，当电源箱装置在断电情况下由备用电池给智能锁具供电；另外，该智能锁具23具有门锁监控预警功能，避免用户私自打开箱门一2，破坏装置内部的三相智能电能表8以及其他开关器件。
请参阅图2，所述二维码21设置在箱门一2顶部左侧位置，观察窗口一22间隔设置在二维码22的右侧方，且观察窗口一22对应所述三相智能电能表8的液晶显示屏84位置。
本实施例中的电源箱装置通过手机扫描箱门一2上的二维码21来实现用电付费功能，因手机扫码付费为已有成熟技术，在此实施例中不多作赘述。
请参阅图3，所述箱体1的左右侧面中部位置均匀分布多个散热孔4，另外，电源箱装置的内底面开设有出线口，从接线端子13引出的线缆以及与水位监测传感器16和墒情监测传感器17连接的线缆均通过穿线管从出线口引出箱体外部。
本实施例中设置墒情监测传感器17，通过RS485接口电路二8310将采集的农田土壤墒情状况数据传送给单片机8303，单片机8303对接收的数据进行分析处理，与之前系统所设定的土壤墒情限值进行比较，当土壤墒情低于设定值时，以短信的方式通知用户及时灌溉；当土壤墒情高于设定值时，则提醒用户不允许灌溉用电，通过科学引导的方式，提醒用户合理用电，科学种田的目的。
本实施例中地下水灌溉用电与沟渠水灌溉用电自动切换的具体实施方式：
通过在沟渠水中放置水位监测传感器16，由水位监测传感器16实时检测沟渠中水位深度的数据，通过RS485接口电路一8309将采集的沟渠中水位深度数据传送给单片机8303，单片机8303对接收的数据进行分析处理，与之前系统所设定的水位数据进行比较，当水位监测传感器16采集的实际水位数据大于系统设定值时，判断沟渠水位满足灌溉条件，单片机8303通过接触器开关电路二8306驱动三相交流接触器二10通电，给沟渠水灌溉水泵15供电，完成由沟渠水给农田灌溉；当采集的实际水位数据小于系统设定值时，判断沟渠水无法满足灌溉条件，单片机8303通过接触器开关电路一8305驱动三相交流接触器一9通电，给地下水灌溉水泵14供电，此时由地下水给农田灌溉(该地下水指机井中的水)；驱动三相交流接触器一9与三相交流接触器二10通电切换的整个过程均由单片机8303来实现对接触器开关电路一8305和接触器开关电路二8306的控制，接触器开关电路一8305与接触器开关电路二8306的具体电路如图5、图6所示：
请参阅图5，所述接触器开关电路一8305由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、三极管Q1、Q2、二极管D1、D2、继电器一8313和继电器二8314组成，电阻R1一端与单片机IO口上的P1管脚连接，电阻R1的另一端分别连接电阻R2一端和三极管Q1的基极，电阻R2另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的集电极均与继电器一8303控制部分的正极、二极管D1反向端以及电阻R3一端并联连接，电阻R3另一端、二极管D1正向端以及继电器一8313控制部分的负极均接地，继电器一8313上的公共端引脚连接输入电源，常闭端引脚悬空，常开端引脚分别连接三相交流接触器一9控制部分的辅助触头91以及继电器二8314上的公共端引脚，单片机IO口上的P2管脚连接电阻R4一端，电阻R4另一端分别连接电阻R5一端和三极管Q2的基极，电阻R5另一端与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极均与继电器二8314控制部分的正极、二极管D2反向端以及电阻R6一端并联连接，电阻R6另一端、二极管D2正向端以及继电器二8314控制部分的负极均接地，继电器二8314上的常闭端引脚悬空，常开端引脚连接三相交流接触器一9控制部分的辅助触头91(如图8所示)。
请参阅图6，所述接触器开关电路二8306由电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、三极管Q3、Q4、二极管D3、D4、继电器三8315和继电器四8316组成，电阻R7一端与单片机IO口上的P3管脚连接，电阻R7的另一端分别连接电阻R8一端和三极管Q3的基极，电阻R8另一端与三极管Q3的发射极连接，三极管Q3的集电极均与继电器三8315控制部分的正极、二极管D3反向端以及电阻R9一端并联连接，电阻R9另一端、二极管D3正向端以及继电器三8315控制部分的负极均接地，继电器三8315上的公共端引脚连接输入电源，常闭端引脚悬空，常开端引脚分别连接三相交流接触器二10控制部分的辅助触头以及继电器四8316上的公共端引脚，单片机IO口上的P4管脚连接电阻R10一端，电阻R10另一端分别连接电阻R11一端和三极管Q4的基极，电阻R11另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的集电极均与继电器四8316的控制部分的正极、二极管D4反向端以及电阻R12一端并联连接，电阻R12另一端、二极管D4正向端以及继电器四8316控制部分的负极均接地，继电器四8316上的常闭端引脚悬空，常开端引脚连接三相交流接触器二10控制部分的辅助触头(如图8所示)。
本实施例中沟渠水位深度设定值的计算公式如下：
Hs＝(Hb+Hg)×υ 公式
其中，Hs为系统设定的沟渠水位深度值，Hb为沟渠内部放置水泵的实际尺寸高度值，Hg为沟渠内部高出水泵实际尺寸的水位值，υ为水位安全系数值。若实际水位值H≥Hs，则允许沟渠灌溉水泵用电。
请参阅图2，所述箱门一2的下方从左至右依次还设置有服务电话和表箱编码24，该表箱编码24与三相智能电能表8的资产编码一致。
本实施例中在箱体1上设置表箱编码24的目的是在实际应用中，因电源箱的使用寿命较长，三相智能电能表属于电子计量产品，容易出现损坏更换的情况，箱体上所设置的表箱编码24与三相智能电能表8的资产编码一致，能够实现电源箱与内部的三相智能电能表8之间一对一绑定关系，若内部的三相智能电能表8损坏时，更换三相智能电能表8时，只需更改后台系统电源箱与三相智能电能表8的资产编码绑定关系即可，避免出现更换电源箱二维码的情况，便于运维人员更换电能表。
请参阅图9，一种基于扫码用电的智能电源箱装置的灌溉用电切换方法，包括以下步骤：
步骤1：系统上电初始化；
步骤2：单片机读取墒情监测传感器采样数据；
步骤3：判断采样数据是否小于设定限值，如果小于设定限值执行步骤4，否则返回步骤2循环执行；
步骤4：通过4G模块发送需要灌溉的信息；
步骤5：等待灌溉命令是否收到，如果用户收到灌溉命令执行步骤6，否则返回步骤4继续发送需要灌溉的信息；
步骤6：单片机读取水位监测传感器采样数据；
步骤7：判断采样数据是否大于设定值，如果采样数据大于设定值，单片机P3、P4端口发送控制信号，控制继电器三、继电器四闭合，驱动三相交流接触器二通电，沟渠水灌溉，返回步骤6循环执行；否则单片机P1、P2端口发送控制信号，控制继电器一、继电器二闭合，驱动三相交流接触器一通电，地下水灌溉，返回步骤6循环执行。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于扫码用电的电源箱装置，包括箱体、箱门一和箱门二，所述箱体的一侧均通过合页与箱门一和箱门二活动连接，所述箱门一上设置有二维码、观察窗口一和智能锁具，箱门二上设置有窗口二和锁具二；
其特征在于：
所述箱体内部设置有腔室一和腔室二，所述腔室一的内部设置有进线开关、三相智能电能表、三相交流接触器一和三相交流接触器二，腔室二的内部设置有接线端子、漏电保护开关一和漏电保护开关二；
所述进线开关输入端与三相四线电源线连接，进线开关的输出端通过三相智能电能表分别与三相交流接触器一和三相交流接触器二并行连接；
所述三相交流接触器一与三相交流接触器二的输出端分别通过漏电保护开关一和漏电保护开关二与接线端子连接，该接线端子的输出端分别通过线缆与外部的地下水灌溉水泵和沟渠水灌溉水泵连接；
所述二维码用于用户通过手机扫码付费实现用电功能；
所述三相智能电能表通过RS485接口外部还连接有墒情监测传感器和水位监测传感器，该三相智能电能表通过墒情监测传感器对农田土壤墒情状况进行监测，根据设定的土壤墒情限值来判断土壤灌溉情况，并且能够以短信的方式通知用户需要灌溉的预警信息；
所述三相智能电能表通过水位监测传感器对沟渠水位深度进行监测，根据设定值来判断实现对地下水灌溉用电与沟渠水灌溉用电功能的自动切换。
2.根据权利要求1所述的一种基于扫码用电的电源箱装置，其特征在于：所述腔室一的后侧面设置有安装板，所述进线开关、三相智能电能表、三相交流接触器一和三相交流接触器二均通过紧固螺钉固定在安装板上；
所述腔室二中靠近后侧面位置横向设置有两根筋条，所述接线端子设置在两根筋条之间，所述漏电保护开关一和漏电保护开关二均通过螺钉固定在两根筋条上。
3.根据权利要求1所述的一种基于扫码用电的电源箱装置，其特征在于：所述三相智能电能表的内部设置有电流采样单元、电压采样单元和控制板，所述控制板上设置有单片机、电源模块、电源管理电路、三相电能计量芯片、接触器开关电路一、接触器开关电路二、时钟芯片、4G模块、RS485接口电路一、RS485接口电路二、蓝牙模块和EEPROM存储器，所述三相电能计量芯片的输入端分别与电流采样单元和电压采样单元连接，三相电能计量芯片输出端通过SPI口与单片机连接，单片机的控制端通过接触器开关电路一和接触器开关电路二分别与三相交流接触器一和三相交流接触器二的控制部分的辅助触头连接，单片机的UART口分别与4G模块、RS485接口电路一、RS485接口电路二和蓝牙模块连接，单片机的I/O口分别与时钟芯片和EEPROM存储器连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于扫码用电的电源箱装置，其特征在于：所述电流采样单元和电压采样单元分别由三组电流互感器和三组电压互感器组成，该三组电流互感器和三组电压互感器的输入端分别与进线开关输出端所对应的三相电源线连接，三组电流互感器和三组电压互感器的输出端均与三相电能计量芯片、三相交流接触器一以及三相交流接触器二的输入端连接；
其中三组电流互感器分别为电流互感器一、电流互感器二和电流互感器三；
其中的三组电压互感器分别为电压互感器一、电压互感器二和电压互感器三。
5.根据权利要求3所述的一种基于扫码用电的电源箱装置，其特征在于：所述接触器开关电路一由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、三极管Q1、Q2、二极管D1、D2、继电器一和继电器二组成，电阻R1一端与单片机IO口上的P1管脚连接，电阻R1的另一端分别连接电阻R2一端和三极管Q1的基极，电阻R2另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的集电极均与继电器一控制部分的正极、二极管D1反向端以及电阻R3一端并联连接，电阻R3另一端、二极管D1正向端以及继电器一控制部分的负极均接地，继电器一上的公共端引脚连接输入电源，常闭端引脚悬空，常开端引脚分别连接三相交流接触器一控制部分的辅助触头以及继电器二上的公共端引脚，单片机IO口上的P2管脚连接电阻R4一端，电阻R4另一端分别连接电阻R5一端和三极管Q2的基极，电阻R5另一端与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极均与继电器二控制部分的正极、二极管D2反向端以及电阻R6一端并联连接，电阻R6另一端、二极管D2正向端以及继电器二控制部分的负极均接地，继电器二上的常闭端引脚悬空，常开端引脚连接三相交流接触器一控制部分的辅助触头；
所述接触器开关电路二由电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、三极管Q3、Q4、二极管D3、D4、继电器三和继电器四组成，电阻R7一端与单片机IO口上的P3管脚连接，电阻R7的另一端分别连接电阻R8一端和三极管Q3的基极，电阻R8另一端与三极管Q3的发射极连接，三极管Q3的集电极均与继电器三控制部分的正极、二极管D3反向端以及电阻R9一端并联连接，电阻R9另一端、二极管D3正向端以及继电器三控制部分的负极均接地，继电器三上的公共端引脚连接输入电源，常闭端引脚悬空，常开端引脚分别连接三相交流接触器二控制部分的辅助触头以及继电器四上的公共端引脚，单片机IO口上的P4管脚连接电阻R10一端，电阻R10另一端分别连接电阻R11一端和三极管Q4的基极，电阻R11另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的集电极均与继电器四控制部分的正极、二极管D4反向端以及电阻R12一端并联连接，电阻R12另一端、二极管D4正向端以及继电器四控制部分的负极均接地，继电器四上的常闭端引脚悬空，常开端引脚连接三相交流接触器二控制部分的辅助触头。
6.根据权利要求1所述的一种基于扫码用电的电源箱装置，其特征在于：所述箱门一对应腔室一的位置，且在所述箱门一的背部四周与腔室一的正面接触位置设置有绝缘密封垫一；
所述箱门二对应腔室二的位置，且在所述箱门二的背部四周与腔室二的正面接触位置设置有绝缘密封垫二；
所述智能锁具及锁具二均设置在箱门一与箱门二的右侧位置；
所述二维码设置在箱门一顶部左侧位置，观察窗口一间隔设置在二维码的右侧方，且观察窗口一对应所述三相智能电能表的液晶显示屏位置。
7.根据权利要求1所述的一种基于扫码用电的电源箱装置，其特征在于：所述箱门一的下方从左至右依次还设置有服务电话和表箱编码，该表箱编码与三相智能电能表的资产编码一致。
8.根据权利要求1所述的一种基于扫码用电的电源箱装置，其特征在于：所述箱体的左右侧面中部位置均匀分布多个散热孔。
9.根据权利要求1-8中任一所述的一种基于扫码用电的电源箱装置的灌溉用电切换方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：系统上电初始化；
步骤2：单片机读取墒情监测传感器采样数据；
步骤3：判断采样数据是否小于设定限值，如果小于设定限值执行步骤4，否则返回步骤2循环执行；
步骤4：通过4G模块发送需要灌溉的信息；
步骤5：等待灌溉命令是否收到，如果用户收到灌溉命令执行步骤6，否则返回步骤4继续发送需要灌溉的信息；
步骤6：单片机读取水位监测传感器采样数据；
步骤7：判断采样数据是否大于设定值，如果采样数据大于设定值，单片机P3、P4端口发送控制信号，控制继电器三、继电器四闭合，驱动三相交流接触器二通电，沟渠水灌溉，返回步骤6循环执行；否则单片机P1、P2端口发送控制信号，控制继电器一、继电器二闭合，驱动三相交流接触器一通电，地下水灌溉，返回步骤6循环执行。
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