CN208143809U - 一种智能浇灌系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能浇灌系统，包括信号采集器、浇水控制器、储水箱和水管，其特点是信号采集器与浇水控制器采用无线连接，浇水控制器通过进水管和出水管分别与储水箱和植物盆栽连接；信号采集器包括信号采集微处理器以及和其连接的太阳能电池板、太阳能充电和稳压供电电路、可充电电池、湿度传感器和无线发射模块；浇水控制器包括浇水控制微处理器及与其连接的无线接收模块、电源、用户交互界面、信息存储模块和水泵及其驱动电路，驱动电路采用脉冲宽度变调电路。本实用新型的优点是结构简单，安装方便，通过简单设置即可实现自动浇灌植物，减少漏水或爆管的危险，实现智能浇灌，促进植物生长，节约水资源。

Description

一种智能浇灌系统

技术领域

本实用新型属于农业灌溉技术领域，尤其涉及一种用于农业、花园、家庭园艺对花卉或者作物进行浇水、施肥的智能浇灌系统。

背景技术

随着城镇化、城市化的快速发展，人们的生活质量不断提高，越来越多的家庭开始在自己的庭院、阳台等种植花卉等小型植物。由于人们白天需要外出上班，甚至要经常出差，一走就是一星期、半个月的，等回来的时候，花也枯了。如何在外地也能照顾心爱的花卉，这成为养花人的一个难题。目前市面上存在多种类型的浇水控制器，大多是通过用户设定每天的浇水时间，来进行浇水，然后每天按照设定的水量进行浇灌，在使用中，出现了诸多问题：

1.用户在设定操作的时候，对用户的知识和理解能力要求很高，设置步骤繁琐，而且没有记忆功能，遇到停电状况需要用户重新进行设置；一些产品考虑到了这样的结果，给控制器加了电池防断电，而电池却又是一个易耗品，经常会因为过放电、漏液、锈蚀或者其他情况下失效，导致浇水信息丢失。

2.设置的浇水量无法应对天气和环境的变化引起的不同蒸发量：有时候刚刚下过雨，土壤还很潮湿，但到了浇水时间，控制器就按既定设置进行浇水，这样不仅浪费了水和电，还增加了植物得病被涝死的概率；天气凉、光照差时设定的水量，到了天气热、光照好时，往往不够用，需要用户改变设置，自动而不智能，往往还会因为用户人为设置不对，影响了植物生长。

3.很多的浇水器没有对流量进行控制，在浇少量的花草，只使用几个箭滴的时候，因为水泵的出水量远远大于箭滴的滴水量，使得水管的压力大大增加，导致不漏水的地方漏水或者爆管或者电机负载过大烧毁。

4.现有技术中在浇水器上连接检测土壤湿度的传感器，这大大减少了错误操作，因为很多植物是长在室外，而浇水控制器可以选择放在室外或室内，不管室外还是室内，都需要一根长长的水管和一根长长的导线连接室内外，不但使用不方便，长长的导线还可能增加安全隐患，加上用户的储水设备的位置因素，这大大限制了用户的自由使用。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种智能浇灌系统，结构简单，安装方便，通过简单设置即可实现自动浇灌植物，减少漏水或爆管的危险，实现智能浇灌，促进植物生长，节约水资源。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种智能浇灌系统，包括信号采集器、浇水控制器、储水箱、进水管和出水管，其特点是所述的信号采集器与浇水控制器采用无线连接，所述的浇水控制器通过进水管和出水管分别与储水箱和植物盆栽连接；所述的信号采集器包括信号采集微处理器以及和其连接的太阳能电池板、太阳能充电和稳压供电电路、可充电电池、湿度传感器和无线发射模块；所述的浇水控制器包括浇水控制微处理器及与其连接的无线接收模块、电源、用户交互界面、信息存储模块和水泵及其驱动电路，所述的驱动电路采用脉冲宽度变调电路(PWM电路)，保证在一定的时间内，水泵输出的水压在安全可控范围内。

进一步地，所述的信号采集微处理器上还连接有LED发光二极管，通过不同的闪烁方式，指示不同的工作状态，方便用户使用和观察。

进一步地，所述的电源包括市电110V～220V转12V的标准开关电源和12V 转5V的稳压电源；所述市电110V～220V转12V的标准开关电源用来给整个控制器供电，所述的12V转5V的稳压电源用来给信号部分和浇水控制微处理器供电。

进一步地，所述的浇水控制微处理器还连接有工作异常保护和示警装置，所述的工作异常保护和示警装置连接漏液传感器；浇水控制器和信号采集器无线通讯失败或者在水泵因超出使用寿命出现漏水的时候，会发出示警信号，通过不同的声音来区分异常的来源。

进一步地，所述的储水箱选用带有自动水位控制的浮球阀自动上水储水箱或者马桶储水箱，实现自动上水。

使用时，通过测试土壤电阻的方法测试土壤湿度，通过光敏器件采集的光照信号作为作为系统模拟自然的参考时钟，通过太阳能电池板给可充电电池补充充电作为模块电源，根据采集到的湿度和光照数据，在信号采集微处理器内部进行处理运算，并将运算结果通过无线电发送到浇水控制器；浇水控制器通过无线电接收模块，接收到信号采集器的信号，结合用户设定的输出箭滴数目，通过浇水控制微处理器计算，计算出输出的水压和水量，驱动自吸式水泵泵水进行滴灌，在可能出现的异常情况下，能够保护和报警。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.不需要用户设定浇水时间，只需要首次使用时，将湿度光照采集模块和浇水控制器进行相互配对操作，设定有多少个箭滴，此后不用做任何操作；系统内部会对重要数据进行保存，不怕停电，没有采用普通的电池用来防止停电，因此避免了很多因为电池产生的问题；

2.不管天气如何变化，系统通过几天的内部自我调整，会找到一个合适的水量，进行浇水，在湿度大于一定值的时候，不会浇水，只有在真正需要浇水的时候，系统才会浇水，节约了水和电，最重要的是免去了人工的操作，避免了人为误操作的因素，也节约了人工修改浇水量的时间；

3.控制器在浇水的时候，根据用户给的箭滴数量，自主地调节输出水压，使得电机、水管处于良好的工作状态下，箭滴的滴速也不会因为水压的增加出现出水量太大浇过头的情况，这增加了整个系统的可靠性和安全性，也大大提高了水泵电机的使用寿命；

4.采用的传感器和控制器分体的方式，而传感器是工业级防水的，而且是低功耗并且是太阳能供电的，因此用户可以自由地放在植物旁边，控制器则可以自由地选择放在某个方便适合的地方，它与植物的连接就只有一根水管，最大可能地增加了用户使用的自由度；

5.系统完全模拟自然界人工浇水的方法，选择在凌晨浇水，这最适合植物生长需要，浇水时机由信号采集器的光敏元件决定，采用了防误设计，不会被干扰。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型信号采集器结构示意图；

图3是本实用新型浇水控制器结构示意图。

图中：1-信号采集器 2-浇水控制器 3-储水箱 4-进水管 5-出水管 6-植物盆栽7-信号采集微处理器 8-太阳能电池板 9-太阳能充电和稳压供电电路 10-可充电电池11-湿度传感器 12-无线发射模块 13-浇水控制微处理器 14-无线接收模块 15-电源 16-用户交互界面 17-信息存储模块 18-水泵及其驱动电路 19-LED发光二极管 20-工作异常保护和示警装置 21-箭滴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2、图3所示，一种智能浇灌系统，包括信号采集器1、浇水控制器2、储水箱3、进水管4和出水管5，其特点是信号采集器1与浇水控制器 2采用无线连接，浇水控制器2通过进水管4和出水管5分别与储水箱3和植物盆栽6连接；信号采集器1包括信号采集微处理器7以及和其连接的太阳能电池板8、太阳能充电和稳压供电电路9、可充电电池10、湿度传感器11和无线发射模块12；浇水控制器2包括浇水控制微处理器13及与其连接的无线接收模块14、电源15、用户交互界面16、信息存储模块17和水泵及其驱动电路18，驱动电路采用脉冲宽度变调电路(PWM电路)，保证在一定的时间内，水泵输出的水压在安全可控范围内。

太阳能电池板8，也是一个光敏元件，可作为光照传感器使用，它除了采集光照数据，还给可充电电池10作为供电来源；太阳能充电和稳压供电电路9，连接可充电电池10，具有持续供电、电流保护和给整个信号采集器1供电的作用。

湿度传感器11，利用两个电极测试土壤的湿度，因直流对金属具有电解作用，采用了脉冲式采集方式，将通直流的时间降低到持续通电的万分之一，大大增加了电极的使用寿命。

信号采集微处理器7是整个信号采集器1的核心，对不同的湿度和光照信息，进行程序处理，把运行的结果进行编码，输出到无线发射模块12，无线发射模块12通过天线将信号发送出去，同时与LED发光二极管19连接，通过不同的闪烁方式，指示不同的工作状态，方便用户使用和观察。

无线电接收模块14，可以接收来自于信号采集器1发出的无线电信号。

电源使用市电110V～220V转12V的标准开关电源，用来给整个控制器供电；使用12V转5V的稳压电源，用来给信号部分和CPU供电。

用户交互界面16在用户首次使用产品时候让用户设置有多少个箭滴，它的实现通过两种方法，一是通过一个轻触按钮，结合声光反馈实现用户操作；一是通过上电断电时机和声音反馈，加上软件识别来实现用户操作。

浇水控制微处理器13是整个系统的核心部分，根据接收到的包含有湿度和光照的无线信号，通过运算，自动决定是否浇水，是否增加、减少、维持每次浇水的水量，这样可以适应不同的环境下，土壤不断变化的蒸发量对水不同的需求量的变化，及时调整浇水的水量，使得土壤始终保持在一个比较合适的湿度。根据用户首次使用的时候所设定的箭滴数目，自动调节输出的水压，使水管、电机、滴灌速度，始终保持在一个安全高效的范围内运行；在系统出现异常的情况下，产生报警信号和保护信号。

信息存储模块17，通过非易失性存储芯片，保存有系统运行的重要数据，在停电再来电的时候，可以恢复系统的工作状态。

水泵及其驱动电路18，浇水信号通过驱动电路驱动水泵电机泵水。

出水管5连接水流分支，如连接二通，三通，四通，五通，六通等，再连接到各个箭滴21，箭滴21插在土壤里，每个箭滴的流量大约是每小时1-2升。

信号采集微处理器7上还连接有LED发光二极管19，通过不同的闪烁方式，指示不同的工作状态，方便用户使用和观察。

电源15包括市电110V～220V转12V的标准开关电源和12V转5V的稳压电源；所述市电110V～220V转12V的标准开关电源用来给整个控制器供电，所述的12V转5V的稳压电源用来给信号部分和浇水控制微处理器13供电。

浇水控制微处理器13还连接有工作异常保护和示警装置20，工作异常保护和示警装置连接漏液传感器；浇水控制器2和信号采集器1无线通讯失败或者在水泵因超出使用寿命出现漏水的时候，会发出示警信号，通过不同的声音来区分异常的来源。

储水箱3选用带有自动水位控制的浮球阀自动上水储水箱或者马桶储水箱，实现自动上水，储水箱内壳添加适当液体肥料，为植物盆栽6施肥。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种智能浇灌系统，包括信号采集器(1)、浇水控制器(2)、储水箱(3)、进水管(4)和出水管(5)，其特征在于：所述的信号采集器(1)与浇水控制器(2)采用无线连接，所述的浇水控制器(2)通过进水管(4)和出水管(5)分别与储水箱(3)和植物盆栽(6)连接；所述的信号采集器(1)包括信号采集微处理器(7)以及和其连接的太阳能电池板(8)、太阳能充电和稳压供电电路(9)、可充电电池(10)、湿度传感器(11)和无线发射模块(12)；所述的浇水控制器(2)包括浇水控制微处理器(13)及与其连接的无线接收模块(14)、电源(15)、用户交互界面(16)、信息存储模块(17)和水泵及其驱动电路(18)，所述的驱动电路采用脉冲宽度变调电路。

2.根据权利要求1所述的一种智能浇灌系统，其特征在于：所述的信号采集微处理器(7)上还连接有LED发光二极管(19)。

3.根据权利要求1所述的一种智能浇灌系统，其特征在于：所述的电源(15)包括市电110V～220V转12V的标准开关电源和12V转5V的稳压电源。

4.根据权利要求1所述的一种智能浇灌系统，其特征在于：所述的浇水控制微处理器(13)还连接有工作异常保护和示警装置(20)，所述的工作异常保护和示警装置(20)连接漏液传感器。

5.根据权利要求1所述的一种智能浇灌系统，其特征在于：所述的储水箱(3)选用带有自动水位控制的浮球阀自动上水储水箱或者马桶储水箱。