CN201541540U

CN201541540U - 智能自动灌溉系统

Info

Publication number: CN201541540U
Application number: CN2009201223302U
Authority: CN
Inventors: 胡志强; 程琴; 李凯; 欧丹
Original assignee: Xuzhou University of Technology
Current assignee: Xuzhou University of Technology
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2019-06-18

Abstract

本实用新型涉及一种智能自动灌溉系统，解决了现有技术设计不够合理，不利于植物生长等技术问题。包括监控电路、灌溉装置和连接在监控电路上的电源，在监控电路上连接有电磁阀，电磁阀设置在灌溉装置和供水管道之间，其特征在于，监控电路包括判断电路、土壤湿度监测电路、光照强度监测电路、延时电路和继电器，土壤湿度监测电路、光照强度监测电路和延时电路均与判断电路相联，在延时电路上连接有继电器，电磁阀连接在继电器上。其优点在于：1、自来水发电，输出为低电压，无任何安全隐患，且自来水发电节约能源，无污染。2、同时考虑了土壤湿度和光照强度两个因素，避免在光照强烈的时候对植物进行灌溉，有效保证植物正常生长。

Description

智能自动灌溉系统

技术领域

本实用新型属于自动控制技术领域，涉及灌溉装置，尤其是涉及一种智能自动灌溉系统。

背景技术

栽种植物的土壤需要保持一定的湿度，一般人会根据他们的经验对植物进行灌溉。但由于不能及时给植物灌溉或不能精确地控制浇水的多少，常常影响植物生长。现有的自动灌溉装置多采用定时器循环开关来实现自动灌溉，但装置采用固定化的程序存储器，只能简单的设定灌溉时间及循环间断时间，不能灵活的根据季节变化，环境变化或植物不同而随意调节。此外，现有的方案没注意到中午不能灌溉，一旦检测到比较干燥，就开始水，会造成中午浇水，严重影响植物生长。另一方面，现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患，在偏远地区需要自动灌溉还需要长距离拉电线，为系统提供电能，比较麻烦。

为了对现有的自动灌溉装置进行改良，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种自动灌溉装置[申请号：200620046918.0]，该装置包括控制中心和灌溉区域，所述控制中心为可从用户的经验灌溉操作中实地学习灌溉和停止灌溉参考值，然后加以保存，可反复学习的控制主机，所述灌溉区域的控制部分中的太阳能电板连接充电电池，充电电池连接控制电磁阀的控制器，所述电磁阀连接喷头和通用进水口，所述灌溉区域的采集部分中的太阳能电板连接充电电池，充电电池连接控制土壤水分传感器的控制器。

还有人发明了一种自动灌溉装置[申请号：200520112476.0]，包括顺次连接的用于采集土壤中包括湿度状况的信息的采集电路、用于判断采集到的信息是否符合灌溉要求的判断电路、用于执行上述判断结果，进行相应的灌溉或停止灌溉操作的执行电路。能够通过采集土壤中湿度状况，进行相应的灌溉操作，从而在无需认为控制和干预的情况下，自动灌溉植物，保证植物的正常生长需求。此外，本实用新型还设置有调节电路，能够实现根据种植植物的品种调整相应的灌溉量。

上述方案虽然在一定程度上提高了自动灌溉装置的性能，但是仍然存在着上述的技术问题，无法满足使用所需。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单，能够根据土壤湿度和光照强度进行灌溉，有效保证植物健康生长的智能自动灌溉系统。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本智能自动灌溉系统，包括监控电路、灌溉装置和连接在监控电路上的电源，在监控电路上连接有电磁阀，所述的电磁阀设置在灌溉装置和供水管道之间，其特征在于，所述的监控电路包括判断电路、土壤湿度监测电路、光照强度监测电路、延时电路和继电器，上述的土壤湿度监测电路、光照强度监测电路和延时电路均与判断电路相联，在延时电路上连接有继电器，上述的电磁阀连接在继电器上。

由于设置了土壤湿度监测电路和光照强度监测电路，判断电路根据两者所监测到的信号判断是否需要灌溉。只有湿度和光照都满足的条件下才能对植物进行灌溉，即同时考虑了土壤湿度和光照强度两个因素，避免在光照强烈的时候对植物进行灌溉，有效保证植物正常生长。

在上述的智能自动灌溉系统中，所述的电源包括依次串联的发电装置、升压电路和蓄电池，上述的监控电路连接在蓄电池上。发电装置将产生的电能经过升压以后储存在蓄电池上，为监控电路和电磁阀提供工作所需的能源。这种结构实现了能源的自给自足，有效降低了使用成本。

在上述的智能自动灌溉系统中，所述的发电装置设置在供水管道上。供水管道在浇灌时能够带动发电装置工作，而发电装置的电能又能存储起来，以便于提供能源。

在上述的智能自动灌溉系统中，所述的发电装置包括设置在供水管道上的叶轮和发电机，所述的叶轮固定在发电机的主轴上，该发电机连接在升压电路上。

在上述的智能自动灌溉系统中，所述的电磁阀和电源之间还设有能够使电磁阀与电源直接连通或断路的直控开关。通过直控开关，能够随时控制灌溉装置进行浇灌作业。

在上述的智能自动灌溉系统中，所述的土壤湿度监测电路包括湿敏电阻，所述的光照强度监测电路包括光敏电阻。

在上述的智能自动灌溉系统中，所述的延时电路包括延时芯片和连接在延时芯片上用于调节延时时间的可调电阻；所述的判断电路包括与门芯片。通过可调电阻能够方便地对浇灌时间进行调整，以便于满足各种使用情形所需，提高本灌溉系统的应用范围和使用的灵活性。

在上述的智能自动灌溉系统中，所述的蓄电池为锂电池。锂电池具有良好的充放电性能，使用寿命长。

与现有的技术相比，本智能自动灌溉系统的优点在于：1、整个控制系统的电路主要由模拟电路构成，要求精度不高，稳定性好，监控范围和延时时间都可调节。2、自来水发电，输出为低电压，无任何安全隐患，且自来水发电节约能源，无污染。3、无需外接电源，无噪音，造价低，体积小，易安装，适用范围广泛，易于推广使用。4、同时考虑了土壤湿度和光照强度两个因素，避免在光照强烈的时候对植物进行灌溉，有效保证植物正常生长。

附图说明

图1是本实用新型提供的结构示意图。

图2是本实用新型提供的监控电路图。

图3是本实用新型提供的升压电路图。

图中，灌溉装置10、监控电路20、判断电路21、土壤湿度监测电路22、光照强度监测电路23、延时电路24、继电器25、电源30、发电装置31、升压电路32、蓄电池33、电磁阀40、供水管道50、直控开关60。

具体实施方式

如图1所示，本智能自动灌溉系统包括监控电路20、灌溉装置10、电源30、电磁阀40等。

电源30连接在监控电路20上，在监控电路20上连接有电磁阀40。电磁阀40设置在灌溉装置10和供水管道50之间。监控电路20包括判断电路21、土壤湿度监测电路22、光照强度监测电路23、延时电路24和继电器25。上述的土壤湿度监测电路22、光照强度监测电路23和延时电路24均与判断电路21相联。在延时电路24上连接有继电器25，上述的电磁阀40连接在继电器25上，其中继电器25采用DC12V继电器。电源30包括依次串联的发电装置31、升压电路32和蓄电池33，上述的监控电路20连接在蓄电池33上。本实施例中，蓄电池33为锂电池。发电装置31设置在供水管道50上，该发电装置31包括设置在供水管道50上的叶轮和发电机，叶轮固定在发电机的主轴上，该发电机连接在升压电路32上。电磁阀40和电源30之间还设有能够使电磁阀40与电源30直接连通或断路的直控开关60。

如图3所示，本实施例中，由于水流速度较小，推动发电机发出的电压值比较小，不足以提供满足蓄电池33充电的电压。因此需要升压电路32将电压升至满足蓄电池33充电要求的电压值。升压电路33包括电容C1、555定时器、电容C2、电阻R1、耦合电容C3、二极管D1、二极管D2和耦合电容C4。由于设置了本电源30，无需外接电源即可进行自动灌溉。

如图2所示，土壤湿度监测电路22用于判断土壤湿度强弱，包括湿敏电阻R1、可调电阻RP1、电容C1和芯片NE555。湿敏电阻R1为硅湿敏电阻，它在25℃时响应时间小于5秒，检测土壤含水量范围为0％～100％。当湿敏电阻R1插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏电阻R1的阻值也不同。通过湿敏电阻R1和芯片NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻R1阻值较大，芯片NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。调整时，将湿敏电阻R1插入水内，调可调电阻RP1，使芯片NE555的3脚输出为12V，然后将湿敏电阻R1从水中取出并擦干，调可调电阻RP1，使输出0V，这样反复调节多次即可达到要求。

如图2所示，光照强度监测电路23用于判断光线是否强烈，包括光敏电阻R2、可调电阻RP2、电容C2和芯片NE555。通过光敏电阻R2和芯片NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，芯片NE555的3脚输出低电平，此时无论土壤干燥与否均不浇水。此处用芯片NE555进行判断，当傍晚日光较弱，光敏电阻R2阻值较大，芯片NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。

如图2所示，判断电路21用于判断是否灌溉，包括与门芯片CD4073、电容C3、电容C4和电阻R3。当土壤湿度监测电路22和光照强度监测电路23同时输出高电平时，与门芯片CD4073输出高电平。当土壤湿度监测电路22和光照强度监测电路23中任一未输出高电平时，与门芯片CD4073都输出低电平。

如图2所示，延时电路24包括芯片CD4060、电阻R4、电阻R5、连接在延时芯片CD4060上用于调节延时时间的可调电阻RP3和信号放大电路，信号放大电路包括电容C5，电阻R6、电阻R7、三极管VT1和三极管VT2。通过芯片CD4060和电容电阻和可调电阻组成的震荡电路实现延时。从芯片CD4060开始工作到进入保持状态这段时间就是灌溉时间。通过调节可调节RP3的阻值来改变延时时间。

工作时，水流流过发电装置31，发电装置31将水能转换成电能经过升压电路32升压后将电能储存到蓄电池33中，蓄电池33作为监控电路20和电磁阀40的电源，监控电路20根据从外界采集到的湿度和温度信号经过处理判断后控制电磁阀40的通断，电磁阀40的开关控制水流进入灌溉装置10。

本装置主要是针对那些平时较忙，没时间照料盆景的上班族，为他们节省大量的时间。本装置可与园林开发商合作，可为种植业节省大量的人力、物力，此节能设备将成为种植业的受益点。本装置可用于偏远山村，电力不发达的地方，使当地的经济作物生长的更好；可与政府合作，可推进全社会达成一个节能意识和创节能型社会的政府导向。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了灌溉装置10、监控电路20、判断电路21、土壤湿度监测电路22、光照强度监测电路23、延时电路24、继电器25、电源30、发电装置31、升压电路32、蓄电池33、电磁阀40、供水管道50、直控开关60等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims

1.一种智能自动灌溉系统，包括监控电路(20)、灌溉装置(10)和连接在监控电路(20)上的电源(30)，在监控电路(20)上连接有电磁阀(40)，所述的电磁阀(40)设置在灌溉装置(10)和供水管道(50)之间，其特征在于，所述的监控电路(20)包括判断电路(21)、土壤湿度监测电路(22)、光照强度监测电路(23)、延时电路(24)和继电器(25)，上述的土壤湿度监测电路(22)、光照强度监测电路(23)和延时电路(24)均与判断电路(21)相联，在延时电路(24)上连接有继电器(25)，上述的电磁阀(40)连接在继电器(25)上。

2.根据权利要求1所述的智能自动灌溉系统，其特征在于，所述的电源(30)包括依次串联的发电装置(31)、升压电路(32)和蓄电池(33)，上述的监控电路(20)连接在蓄电池(33)上。

3.根据权利要求2所述的智能自动灌溉系统，其特征在于，所述的发电装置(31)设置在供水管道(50)上。

4.根据权利要求3所述的智能自动灌溉系统，其特征在于，所述的发电装置(31)包括设置在供水管道(50)上的叶轮和发电机，所述的叶轮固定在发电机的主轴上，该发电机连接在升压电路(32)上。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的智能自动灌溉系统，其特征在于，所述的电磁阀(40)和电源(30)之间还设有能够使电磁阀(40)与电源(30)直接连通或断路的直控开关(60)。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的智能自动灌溉系统，其特征在于，所述的土壤湿度监测电路(22)包括湿敏电阻(R1)，所述的光照强度监测电路(23)包括光敏电阻(R2)。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的智能自动灌溉系统，其特征在于，所述的延时电路(24)包括延时芯片和连接在延时芯片上用于调节延时时间的可调电阻(RP3)；所述的判断电路(21)包括与门芯片。

8.根据权利要求2所述的智能自动灌溉系统，其特征在于，所述的蓄电池(33)为锂电池。