CN203015562U - 立体绿化无线智能灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立体绿化无线智能灌溉系统，包括信息采集模块、信息处理模块以及控制模块，所述信息采集模块与信息处理模块连接，所述控制模块与信息处理模块无线连接。本实用新型把楼顶的空间合理利用了起来，绿色环保，使城市的绿化面积可以扩大30%以上，并且可以节约60%以上的灌溉用水；整个系统完全可以实现无人值守、自动运转、节省了人的时间，特别符合现代人的快节奏生活方式，给都市人们带来更多的绿色空间而不占用宝贵的时间，实现以人为本的可持续发展。

Description

立体绿化无线智能灌溉系统

技术领域

本实用新型涉及一种灌溉系统，特别涉及一种绿色、环保，并能够实现自动控制的立体绿化无线智能灌溉系统。 

背景技术

目前在国内，随着环保、绿化的理念深入人心，在建筑施工中地掀起了楼顶绿化热，灰色楼顶一时间变成了一片葱绿。楼顶绿化不单为都市的居民在紧张的工作之余提供一个休息和消除疲劳的舒适场所，对于一个城市来说，它更是保护生态、调节小气候、净化空气、遮荫覆盖、降低室温的一项重要措施，也是美化城市、活跃景观的一种好办法。但是，相对来说，在楼顶绿化设计好后，其一般均是通过人工的方法进行灌溉，其有几个缺点：其一不能准确掌握需要水量，其二不能实现自动控制，不符合现代人的快节奏生活方式，占用了人们宝贵的时间，具有很大的局限性。 

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于提供一种绿色、环保且能实现自动控制的立体绿化无线智能灌溉系统。 

为了实现上述的目的，本实用新型采用了如下技术方案： 

一种立体绿化无线智能灌溉系统，包括信息采集模块、信息处理模块以及控制模块，所述信息采集模块与信息处理模块连接，所述控制模块与信息处理模块无线连接。 

优选的，所述信息采集模块包括分别与信息处理模块连接的土壤湿度传感器、阳光强度传感器、空气温湿度传感器、水流量传感器。 

优选的，所述信息处理模块包括第一芯片、第二芯片，所述土壤湿度传感器与第一芯片连接，所述阳光强度传感器以及空气温湿度传感器与第二芯片连接。 

优选的，所述控制模块包括第三芯片、以及分别与第三芯片连接的液晶显示模块、水阀控制开关、照明开关。 

优选的，其还包括多个无线发送接受模块，所述第一芯片以及第二芯片分别通过无线发送接受模块与第三芯片连接。 

优选的，所述水流量传感器与水阀控制开关连接。 

优选的，所述第一芯片、第二芯片以及第三芯片的型号为stc89c52。 

优选的，还包括无线发送接受模块，所述无线发送接受模块的型号为nRF24L01。 

优选的，所述液晶显示模块的型号为12864液晶显示模块。 

优选的，每块土壤中安装3个土壤湿度传感器。 

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型把楼顶的空间合理利用了起来，绿色环保，使城市的绿化面积可以扩大30%以上，并且可以节约60%以上的灌溉用水；整个系统完全可以实现无人值守、自动运转、节省了人的时间，特别符合现代人的快节奏生活方式，给都市人们带来更多的绿色空间而不占用宝贵的时间，实现以人为本的可持续发展。 

附图说明

图1所示.为本实用新型的立体绿化无线智能灌溉系统的框架图； 

图2所示.为本实用新型的立体绿化无线智能灌溉系统的结构图。 

附图标记说明：1、信息采集模块，2、信息处理模块，3、控制模块，4、土壤湿度传感器，5、阳光强度传感器，6、空气温湿度传感器，7、水流量传感器，8、第一芯片，9、第二芯片，10、无线发送接受模块，11、第三芯片，12、液晶显示模块，13、水阀控制开关，14、照明开关。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型做进一步详细的说明。 

参阅图1所示，本实用新型提供一种立体绿化无线智能灌溉系统，包括信息采集模块1、信息处理模块2以及控制模块3，所述信息采集模块1与信息处理模块2连接，所述控制模块3与信息处理模块2无线连接。 

参阅图2所示，在本实用新型中，信息采集模块1包括分别与信息处理模块2连接的土壤湿度传感器4、阳光强度传感器5、空气温湿度传感器6、水流量传感器7；其中，信息处理模块2包括第一芯片8、第二芯片9，所述土壤湿度传感器4与第一芯片8连接，所述阳光强度传感器5以及空气温湿度传感器6与第二芯片9连接；控制模块3包括第三芯片11、以及分别与第三芯片11连接的液晶显示模块12、水阀控制开关13、照明开关14。另外，本实用新型还包括多个无线发送接受模块10，所述第一芯片8以及第二芯片9分别通过无线发送接受模块10与第三芯片11连接。水流量传感器7与水阀控制开关13连接。 

土壤湿度传感器4是检测土壤湿度的，它实时反映土壤中的水分含量，酸碱盐都是电解质，它们在水中发生电离而导电。因土壤中含有大量的各种无机盐，土壤的含水量不同即湿度不同，导电性能也不同。湿度大、导电能力强，即电阻小、土壤干，导电能力差，即电阻大。 

本实用新型采用的各种传感器的参数如下： 

土壤湿度传感器4的参数为：电压：5V；输出信号LED指示；带有二极管反向保护；As信号输出；TTL电平输出；TTL输出有效信号为低电平，驱动能力200MA左右，可直接驱动继电器，蜂鸣器、小风扇；模拟输出电压：0-3.5V；高电平驱动能力4MA左右；灵敏度可通过电位器调节。 

土壤湿度传感器4中的核心元件是lm358，其带两个电压比较器，一个转化成电压信号在通过AD转换读取电压值，在转换成土壤湿度，一个为数字信号。当土壤干燥时候LED灯点亮输出为低电平，土壤湿度达到一定阀值时候，输出高电平，LED灯灭。 

而阳光强度传感器5是检测阳光的强度，花园的植物根据阳光强度来进行浇水作业，如在太强的阳光不适宜浇水；其采用的具体参数为：采用ROHM原装BH1750FVI芯片；供电电源：3-5v；光照度范围：0-65535 lx；传感器内置16bitAD转换器；直接数字输出，省略复杂的计算，省略标定；不区分环境光源；接近于视觉灵敏度的分光特性；可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定；模块内部包含通信电平转换，与5v单片机io直接连接。 

阳光强度传感器5的主要作用是来判断是否适合浇水，若阳光太强则不适宜浇水，另外，其是整个小区的路灯照明开关，当阳光强都足够低时，其照明开关14打开，小区的灯随即打开。 

空气温湿度传感器6采用DHT11，其是检测空气温度、湿度，用以分辨天气情况。其主要参数见下表： 

引脚	名称	注释
			1	VCC	供电3-5.5VDC
2	DATA	串行数据，单总线
			3	NC	空引脚
4	GND	接地

DHT11的数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。其主要包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相 连接，其具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个 DHT11 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，而信号传输距离可达20米以上。 

水流量传感器7主要采用塑料阀体 、水流转子组件和霍尔传感器组成。它装在热水器进水端，用于检测进水流量，当水通过水流转子组件时，磁性转子转动并且转速随着流量变化而变化，霍尔传感器输出相应脉冲信号，反馈给控制器，由控制器判断水流量的大小，进行调控，其主要参数见下表： 

1、最低额定工作电压	DC4.5 5V-24V
		2、最大工作电流	15 mA（DC 5V）
3、工作电压范围	DC 5～18 V
		4、负载能力	≤10 mA（DC 5V）
5、使用温度范围	≤80℃
		6、使用湿度范围	35%～90%RH（无结霜状态）
7、允许耐压	水压1.75Mpa以下
		8、保存温度	-25～+ 80℃
9、保存湿度	25%～95%RH

水流量传感器7的频率：F=8.1*Q(L/Min)-3，误差：±2%，电压：3.5-24VDC，电流不能超过10mA，流完一升水输出483个脉冲。 

即频率计算=常数8.1*单位流量（L/min）*时间（秒）-3。流量范围在：1-30L/min。 

而无线发送接受模块10采用的型号为nRF24L01，其是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以-6 dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA；接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。具体的，其引脚功能见下表： 

另外，其可以通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，具体如下表所示： 

模式	PWR-UP	PRM-RX	CE	FIFO寄存器状态
					接收模式	1	1	1	-
发送模式	1	0	1	数据在TXFIFO寄存器中
					发送模式	1	1	1	停留在发送模式，直至数据发送完成
待机模式2	1	0	1	TXFIFO为空
					待机模式1	1	-	0	无数据传输
掉电	0	-	-	-

待机模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的；待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此模式；待机模式下，所有配置字仍然保留；在掉电模式下电流损耗最小，同时nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。 

所述第一芯片8、第二芯片9以及第三芯片11的型号为stc89c52。无线发送接受模块10接收各个传感器发过来的数据，在每块土壤中安装3个土壤湿度传感器4。，当检测到其中有两个或两个以上报警，则第三芯片11打开对应的出水口为干燥的区域浇水，直到区域内所有的土壤湿度传感器停止报警；在阳光强度过大的时候是禁止浇水的，因为这时是植物光合作用最强烈也是温度最高的时候，如浇水的话，会对植物造成伤害；但如果过于干燥，当整个区域的传感器都报警了，则会适当地浇一些水；如果检测到空气湿度过大，则区域内的所有传感器报警也暂时不浇水，直到空气湿度恢复到正常水平，如果整个区域内的土壤湿度传感器还是处于需要浇水的状态，才进行浇水。当阳光强度过低，照明开关14打开，系统就会接通太阳能蓄电池，点亮所有的路灯，起到节能环保的作用。 

本实用新型其具有的功能为： 

一、土壤湿度检测与显示：系统通过3块土壤湿度检测模块对土壤进行实时检测，再进行对比，取平均值，在通过无线把数据发送到主机上进行显示与系统浇水判断分析。 

二、空气温湿度显示：用dht11为温湿度传感模块，检测当前空气湿度和环境温度，湿度可判断当前天气状况，同过空气湿度判断是雨天、晴天和雾天；也加入自动浇水分析函数； 空气温湿度可在小区花园里显示，方便居民的平时生活。 

三、阳光强度检测与显示：采用BH1750FVI芯片光线传感模块，本系统用阳光强度检测模块主要作用是来判断是否适合浇水，还有的功能是整个小区的路灯照明开关，当阳光强都足够低时，小区的灯随即打开。 

四、自动浇水判断：系统通过浇水判断分析函数判断当前状态是否适合浇水，是与土壤湿度、阳光强度、空气湿度同时判断，若有一个不达要求则不能进行浇水，土壤湿度下限：当土壤湿度过低，低于20%时，则忽略其他判断条件，马上进行浇水。 

五、自动浇水开关和水流量检测：水开关是由光耦控制继电器来打开常闭水阀开关，行浇水；水流量检测通过霍尔传感器测量水流量并显示。 

六、手动控制浇水模式：系统集有多功能按键，操作员可以通过按键选择显示和对某一个花园进行浇水，和检测系统错误。 

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，而其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：包括信息采集模块（1）、信息处理模块（2）以及控制模块（3），所述信息采集模块（1）与信息处理模块（2）连接，所述控制模块（3）与信息处理模块（2）无线连接。

2.根据权利要求1所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：所述信息采集模块（1）包括分别与信息处理模块（2）连接的土壤湿度传感器（4）、阳光强度传感器（5）、空气温湿度传感器（6）、水流量传感器（7）。

3.根据权利要求2所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：所述信息处理模块（2）包括第一芯片（8）、第二芯片（9），所述土壤湿度传感器（4）与第一芯片（8）连接，所述阳光强度传感器（5）以及空气温湿度传感器（6）与第二芯片（9）连接。

4.根据权利要求3所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：所述控制模块（3）包括第三芯片（11）、以及分别与第三芯片（11）连接的液晶显示模块（12）、水阀控制开关（13）、照明开关（14）。

5.根据权利要求4所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：其还包括多个无线发送接受模块（10），所述第一芯片（8）以及第二芯片（9）分别通过无线发送接受模块（10）与第三芯片（11）连接。

6.根据权利要求4所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：所述水流量传感器（7）与水阀控制开关（13）连接。

7.根据权利要求4所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：所述第一芯片（8）、第二芯片（9）以及第三芯片（11）的型号为stc89c52。

8.根据权利要求4所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：还包括无线发送接受模块，所述无线发送接受模块（10）的型号为nRF24L01。

9.根据权利要求4所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：所述液晶显示模块（12）的型号为12864液晶显示模块。

10.根据权利要求2所述的立体绿化无线智能灌溉系统，其特征在于：每块土壤中安装3个土壤湿度传感器（4）。 

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