CN113973690A - 一种智能浇灌装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能设备技术领域，公开了一种智能浇灌装置，包括机体，所述机体顶部为金字塔式椎体；还包括设置于所述机体表面的定时设定模块和开关模块，通过支架固定于所述金字塔式椎体顶部平面的太阳能追踪系统，设置于机体内部的多模继电器模块、水泵、电池管理模块和主控系统；固定于所述金字塔式椎体锥面上的雨水感应模块；以及穿过所述机体接线口的土壤湿度检测模块。本发明通过开关模块切换定时设定模式和湿度监测模式，操作简单方便；根据采集的雨水量对设定的浇灌参数进行修正，实现合理精准浇灌；太阳能追踪系统可将光源更高效的转换成电源输送到电池管理模块，极大的减少了使用市电的成本消耗。

Description

一种智能浇灌装置

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，尤其涉及一种智能浇灌装置。

背景技术

现有技术中，有的浇灌设备是直接接到水管上，利用水管的水压来进行喷洒，这种装置虽然可以减少使用市电的成本消耗，但在大面积浇灌时，会因水压不足而导致浇灌效果差。有的浇灌设备上带有水泵，可以解决水压的问题，且通过设定浇灌时间实现自动浇灌，但下雨后土壤的湿度得到了缓解，而设定的定时功能还在继续，这样的会导致很多需要精准水量的农物水份过多；并且大部分的浇灌设备都需要用到市电，这样会造成电量消耗成本的提升，增加农产品的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种智能浇灌装置。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种智能浇灌装置，包括机体，所述机体顶部为金字塔式椎体；还包括设置于所述机体表面的定时设定模块和开关模块，通过支架固定于所述金字塔式椎体顶部平面的太阳能追踪系统，设置于机体内部的多模继电器模块、水泵、电池管理模块和主控系统；固定于所述金字塔式椎体锥面上的雨水感应模块；以及穿过所述机体接线口的土壤湿度检测模块；

所述定时设定模块、雨水感应模块和土壤湿度检测模块均与所述主控系统、开关模块和电池管理模块连接；所述主控系统与所述开关模块和多模继电器模块连接，所述多模继电器模块连接所述水泵；所述太阳能追踪系统与所述电池管理模块连接，所述电池管理模块与所述开关模块连接；

所述开关模块用于控制所述定时设定模块和所述雨水感应模块同时启闭，并控制所述定时设定模块与所述土壤湿度检测模块之间进行模式切换；所述主控系统用于在定时设定模式时，根据定时设定模块设置的预设浇灌参数和所述雨水感应模块采集的雨水量确定实际浇灌参数；还用于在湿度监测模式时，根据所述土壤湿度检测模块采集的土壤湿度信号生成水泵启闭命令；并通过多模继电器模块控制所述水泵启闭。

本发明的有益效果是：通过定时设定模块设置浇灌参数，通过雨水感应模块采集雨水量，通过土壤湿度检测模块监测土壤湿度，通过开关模块切换定时设定模式和湿度监测模式，并且控制定时设定模块与雨水感应模块同时启闭，操作简单方便；当切换至定时设定模式时，主控系统根据采集的雨水量对定时设定模块设定的浇灌参数进行修正，避免过度浇灌，实现合理精准浇灌；当切换至湿度监测模式时，根据采集的土壤湿度进行浇灌控制；太阳能追踪系统可将光源更高效的转换成电源输送到电池管理模块，极大的减少了使用市电的成本消耗。

本发明附加的方面及其优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能浇灌装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的智能浇灌装置连接关系示意图；

图3为本发明实施例提供的追踪控制集成电路结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

图1为本发明实施例提供的智能浇灌装置的整体结构示意图。如图1所示，该智能浇灌装置包括机体，所述机体顶部为金字塔式椎体。整机呈现一个上部分斜三角式，下方则使用了长方体为主体。在金字塔式椎体使用疏油层的涂层，这样可以快速的将滴到机身上部分的雨水流到土壤中，使得机身在最大程度上减少雨水的腐蚀，并且在锥形最上方设计了一个平台，使得太阳能追踪模块可以更稳固的安装。下半身长方体的主机座，是为了使下半身在稳固的同时，内部的原件线路在安装与后期检修时可以更加快速方便的处理，整机的设计理念是以简洁为设计理念而设计的。

该智能浇灌装置还包括设置于所述机体表面的定时设定模块1和开关模块9，通过支架固定于所述金字塔式椎体顶部平面的太阳能追踪系统2，设置于机体内部的多模继电器模块3、水泵4、电池管理模块7和主控系统8；固定于所述金字塔式椎体锥面上的雨水感应模块5；以及穿过所述机体的接线口的土壤湿度检测模块6。

所述定时设定模块1、雨水感应模块5和土壤湿度检测模块6均与所述主控系统8、开关模块9和电池管理模块7连接；所述主控系统8与所述开关模块9和多模继电器模块3连接，所述多模继电器模块3连接所述水泵4；所述太阳能追踪系统2与所述电池管理模块7连接，所述电池管理模块7与所述开关模块9连接。

所述开关模块9用于控制所述定时设定模块1和所述雨水感应模块5同时启闭，并控制所述定时设定模块1与所述土壤湿度检测模块6之间进行模式切换；所述主控系统8用于在定时设定模式时，根据定时设定模块1设置的预设浇灌参数和所述雨水感应模块5采集的雨水量确定实际浇灌参数；还用于在湿度监测模式时，根据所述土壤湿度检测模块6采集的土壤湿度信号生成水泵启闭命令；并通过多模继电器模块3控制所述水泵4启闭。

上述实施例中，通过定时设定模块设置浇灌参数，通过雨水感应模块采集雨水量，通过土壤湿度检测模块监测土壤湿度，通过开关模块切换定时设定模式和湿度监测模式，并且控制定时设定模块与雨水感应模块同时启闭，操作简单方便；当切换至定时设定模式时，主控系统根据采集的雨水量对定时设定模块设定的浇灌参数进行修正，避免过度浇灌，实现合理精准浇灌；当切换至湿度监测模式时，根据采集的土壤湿度进行浇灌控制；太阳能追踪系统可将光源更高效的转换成电源输送到电池管理模块，极大的减少了使用市电的成本消耗。

如图2所示，开关模块9包括第一开关91、第二开关92和第三开关93。第一开关91负责定时设定模块与土壤湿度检测模块之间的切换控制，以及定时设定模块与雨水感应模块之间的同步控制。第二开关92负责太阳能追踪系统的电源控制；第三开关93负责主控系统的电源控制。开关模块9可以采用航空港三角开关，以开关的上下来变更电压的正极输出处，切换不同模块的供电，这样可以在降低成本的同时，增加整体的易操作性。

如图2所示，定时设定模块1包括正供电接口、负供电接口和两个信号输出口；所述负供电接口连接所述电池7的负极，所述正供电接口连接所述开关模块9的第一开关91的上部金属触点，所述第一开关91的中部金属触点连接所述电池管理模块7的正极，所述两个信号输出口与所述主控系统8连接。定时设定模块1负责浇灌参数的设置，让使用者可以更加精准的设定浇灌的时间以及水量。

如图2所示，雨水感应模块5包括水量计量容器和第一感应芯片；所述水量计量容器内部竖直方向设置两列分段式电极，每对电极水平高度相同，每对电极通过导线连接至第一感应芯片；所述第一感应芯片的负极连接所述电池管理模块7的负极，所述第一感应芯片的正极连接所述开关模块9的第一开关的上部金属触点，所述第一感应芯片的信号输出口均与所述主控系统8连接。当检测方式切换为定时设定模块时，此时雨水感应模块才能开启，当操作开关切换成土壤湿度检测模块时，雨水感应模块此时会关闭。

当水量计量器收集的雨水量达到某一电极高度时，两极铜片被雨水接通，第一感应芯片将采集的电压信号转换为雨量值，并将雨量值发送给主控系统，主控系统根据接收的雨量值计算浇灌推迟天数，如可以预先设定雨量值与浇灌推迟天数的对应关系，不同的雨量值对应不同的浇灌推迟天数；如根据当前雨量值确定浇灌推迟时间为12天，则暂停倒计时的时间为12天，当暂停的时间到达后，再继续倒数所设定的定时时间。当然，也可以通过一些公式计算推迟天数，如可以根据公式a/5*12/24计算推迟天数，a代表雨量值，当然该公式仅为一个实例，并非唯一计算方式，其他能实现推迟天数计算的实现方式也在本发明的保护范围内。

如图2所示，土壤湿度检测模块6包括多个土壤湿度检测器，所述土壤湿度检测器包括依次连接的金属导电头和第二感应芯片，所述第二感应芯片的负极连接所述电池管理模块7的负极，所述第二感应芯片的正极连接所述开关模块9的第一开关91的下部金属触点，所述第二感应芯片的信号输出口与所述主控系统8连接。该模块将土壤的表皮湿度传输到主控系统8，金属导电头插入土壤后，当土壤湿度占比少于设定百分比的时候，将湿度数据传送到主控系统8。

如图2所示，太阳能追踪系统2包括单晶硅太阳能板以及固定在所述单晶硅太阳能板上的追踪控制集成电路，所述追踪控制集成电路的负极连接所述电池管理模块7的负极，所述追踪控制集成电路的正极连接所述开关模块9的第二开关92的上部金属触点，所述第二开关92的中部金属触点连接所述电池管理模块7的正极。太阳能追踪控制系统精准的定位光源，可以将光源更高效的转换成电源输送到主机的电池管理模块。

如图3所示，追踪控制集成电路包括：二极管D1、追踪控制芯片U1、马达U2、电容C1、第一光敏电阻RV1、第二光敏电阻RV2、第一电阻R1和第二电阻R2；所述二极管D1正极连接电源正极，负极连接追控制踪芯片U1，并且与第一光敏电阻RV1和第一电阻R1的公共端连接，所述第一光敏电阻RV1的另一端连接第二光敏电阻RV2的一端，所述第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端，所述第二光敏电阻RV2的另一端与所述第二电阻R2的另一端均接地，所述马达U2与所述电容C1并联后与所述追踪控制芯片U1连接；所述第一光敏电阻RV1与第二光敏电阻RV2的公共端分别与所述追踪控制芯片的IN+/2引脚和IN-/1引脚连接，所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端分别与所述IN-/2引脚和IN+/1引脚连接。

该实施例中，追踪控制芯片可以采用TDA2822L-D08-T。上述追踪控制集成电路中设置储能电容及多个光敏电阻，使得太阳能追踪系统可以更加稳定的运行，实现光源的精准追踪。

如图2所示，主控系统8的负极连接所述电池管理模块7的负极，所述主控系统8的正极连接所述开关模块9的第三开关93的上部金属触点，所述第三开关93的中部金属触点连接所述电池管理模块7的正极。

如图2所示，水泵4的负极连接所述电池管理模块7的负极，正极连接所述多模继电器模块3的闭合开启接线柱，所述多模继电器模块3的闭合供电柱连接所述主控系统8电压升压输出的正极；所述多模继电器模块3的正极和负极分别接入主控系统8的正极与负极，所述多模继电器模块3的信号输入端连接所述主控系统8的信号输出端。

如图2所示，电池管理模块7包括蓄电池组、升压板保护板和温度传感器，所述所述蓄电池组和温度传感器与所述升压保护板连接，所述升压保护板提供对外接口。太阳能追踪系统2输入的电量会被电池管理模块自带的升压保护板升压到合理的的充电电压后，分配到每个电芯，保持每个电芯的电压一致，并且每部分电池都有保护系统，温度太高会自启动散热系统。

上述智能浇灌系统的工作原理如下。

先将开关模块9的第三开关93向上拨动，将整机的总电源打开，然后根据需求来切换模式的选择。假设使用定时设定模块1，则将第一开关91向上拨动，当定时设定模块1受到电源管理模块7的电源后，则直接使用上次设定的浇灌方案，如果使用者需要更换浇灌方案，使用者可以在定时设定模块上按下复位按钮后重新设定具体的浇灌方案，然后点击确定，这个时候定时设定模块就会开始倒计时，当达到设定的时间后，定时设定模块就会发送io信号到主控系统8，当主控系统8处理完之后，就会输出io信号到多模继电器的io信号输入端，多模继电器模块3的内部金属触点闭合，使得水泵4的正极触点与电池管理模块7的电源正极接触，使得水泵工作运转。

假设使用土壤湿度检测模块6，则将第一开关91向下拨动，电池管理模块的正极与第一开关中间金属触点相接，土壤湿度检测模块6开启，当土壤的湿度较高时，土壤内所含的水份就会较高，水份较高就会导电，当土壤湿度检测模块6的两条金属棒因为土壤没有水份而未导通时，连接金属棒的感应芯片会向主控系统发出控制信号。若需要多点测量，则增加土壤湿度检测模块的金属棒数量，均匀的分布在所需要测量土壤湿度的位置，若土壤湿度小于预设值时，则金属棒的短通路信号会发送到感应芯片，感应芯片会根据短通路信号的接收情况判断是否开启水泵，如超过一半的金属棒未导通则向主控系统8发出控制信号。当主控系统8接收到信号后，会发送控制命令到多模继电器模块3，多模继电器3控制开启水泵4，使得水泵4的正极触点与供给电源的正极接触，使得水泵工作运转。当灌溉的水量进入到土壤的内部后，土壤会达到一定的湿度，使得土壤湿度检测模块6的两条金属棒被土壤中的水份所接通，这时可视为两条金属棒连接导通，感应芯片会发出控制信号到主控系统8，主控系统8停止发出信号给多模继电器模块3，这时水泵4关闭，达到土壤预设湿度后停止灌溉。

如果需要开启太阳能追踪系统2，则将第二开关92向上波动，开启太阳能追踪系统2的供电，这时以TDA2822为体的集成电路就会开启，追踪控制集成电路就会根据太阳的方位而调整角度，光敏电阻会根据不同的受光情况，发送到TDA2822，然后TDA2822会控制n20减速电机来进行旋转，因集成电路有两个，故可以进行x,y轴的旋转。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能浇灌装置，其特征在于，包括机体，所述机体顶部为金字塔式椎体；还包括设置于所述机体表面的定时设定模块(1)和开关模块(9)，通过支架固定于所述金字塔式椎体顶部平面的太阳能追踪系统(2)，设置于机体内部的多模继电器模块(3)、水泵(4)、电池管理模块(7)和主控系统(8)；固定于所述金字塔式椎体锥面上的雨水感应模块(5)；以及穿过所述机体接线口的土壤湿度检测模块(6)；

所述定时设定模块(1)、雨水感应模块(5)和土壤湿度检测模块(6)均与所述主控系统(8)、开关模块(9)和电池管理模块(7)连接；所述主控系统(8)与所述开关模块(9)和多模继电器模块(3)连接，所述多模继电器模块(3)连接所述水泵(4)；所述太阳能追踪系统(2)与所述电池管理模块(7)连接，所述电池管理模块(7)与所述开关模块(9)连接；

所述开关模块(9)用于控制所述定时设定模块(1)和所述雨水感应模块(5)同时启闭，并控制所述定时设定模块(1)与所述土壤湿度检测模块(6)之间进行模式切换；所述主控系统(8)用于在定时设定模式时，根据定时设定模块(1)设置的预设浇灌参数和所述雨水感应模块(5)采集的雨水量确定实际浇灌参数；还用于在湿度监测模式时，根据所述土壤湿度检测模块(6)采集的土壤湿度信号生成水泵启闭命令；并通过多模继电器模块(3)控制所述水泵(4)启闭。

2.根据权利要求1所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述定时设定模块(1)包括正供电接口、负供电接口和两个信号输出口；所述负供电接口连接所述电池管理模块(7)的负极，所述正供电接口连接所述开关模块(9)的第一开关的上部金属触点，所述第一开关的中部金属触点连接所述电池管理模块(7)的正极，所述两个信号输出口与所述主控系统(8)连接。

3.根据权利要求2所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述雨水感应模块(5)包括水量计量容器和第一感应芯片；所述水量计量容器内部竖直方向设置两列分段式电极，每对电极水平高度相同，每对电极通过导线连接至第一感应芯片；所述第一感应芯片的负极连接所述电池管理模块(7)的负极，所述第一感应芯片的正极连接所述开关模块(9)的第一开关的上部金属触点，所述第一感应芯片的信号输出口均与所述主控系统(8)连接。

4.根据权利要求2所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述土壤湿度检测模块(6)包括多个土壤湿度检测器，所述土壤湿度检测器包括依次连接的金属导电头和第二感应芯片，所述第二感应芯片的负极连接所述电池管理模块(7)的负极，所述第二感应芯片的正极连接所述开关模块(9)的第一开关的下部金属触点，所述第二感应芯片的信号输出口与所述主控系统(8)连接。

5.根据权利要求1所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述太阳能追踪系统(2)包括单晶硅太阳能板以及固定在所述单晶硅太阳能板上的追踪控制集成电路，所述追踪控制集成电路的负极连接所述电池管理模块(7)的负极，所述追踪控制集成电路的正极连接所述开关模块(9)的第二开关的上部金属触点，所述第二开关的中部金属触点连接所述电池管理模块(7)的正极。

6.根据权利要求5所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述追踪控制集成电路包括：二极管、追踪控制芯片、马达、电容、第一光敏电阻、第二光敏电阻、第一电阻和第二电阻；所述二极管正极连接电源正极，负极连接追控制踪芯片，并且与第一光敏电阻和第一电阻的公共端连接，所述第一光敏电阻的另一端连接第二光敏电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，所述第二光敏电阻的另一端与所述第二电阻的另一端均接地，所述马达与所述电容并联后与所述追踪控制芯片连接，所述第一光敏电阻与第二光敏电阻的公共端分别与所述追踪控制芯片的IN+/2引脚和IN-/1引脚连接，所述第一电阻和第二电阻的公共端分别与所述IN-/2引脚和IN+/1引脚连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述主控系统(8)的负极连接所述电池管理模块(7)的负极，所述主控系统(8)的正极连接所述开关模块(9)的第三开关的上部金属触点，所述第三开关的中部金属触点连接所述电池管理模块(7)的正极。

8.根据权利要求1至6任一项所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述水泵(4)的负极连接所述电池管理模块(7)的负极，正极连接所述多模继电器模块(3)的闭合开启接线柱，所述多模继电器模块(3)的闭合供电柱连接所述主控系统(8)电压升压输出的正极；所述多模继电器模块(3)的正极和负极分别接入主控系统(8)的正极与负极，所述多模继电器模块(3)的信号输入端连接所述主控系统(8)的信号输出端。

9.根据权利要求1至6任一项所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述电池管理模块(7)包括蓄电池组、升压板保护板和温度传感器，所述所述蓄电池组和温度传感器与所述升压保护板连接，所述升压保护板提供对外接口。

10.根据权利要求1至6任一项所述的智能浇灌装置，其特征在于，所述金字塔式椎体表面涂覆疏油层。

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