CN208908777U - 一种自动浇灌装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动浇灌装置，包括湿度传感器、与湿度传感器连接的单片机、与单片机连接的浇灌泵组、用于供电的开关电源模块，还包括与单片机连接的网络传输模块、与网络传输模块连接的云端服务器、与云端服务器通信连接的移动终端。由此可见，本装置通过单片机对土壤的湿度信号的判断，能够自动控制水泵对相应地种植物进行浇水，除此之外，单片机还将湿度信号通过网络传输模块传输至云端服务器，移动终端通过访问云端服务器就可以获取到湿度信号，并且可以向单片机发送控制指令进行相应地控制，从而能够实时远程监控土壤湿度。此外，本实用新型还公开一种自动浇灌系统，效果如上。

Description

一种自动浇灌装置及系统

技术领域

本实用新型涉及自动化控制领域，特别是涉及一种自动浇灌装置及系统。

背景技术

阳台种植不仅美化环境，净化空气，而且陶冶情操，已成为一种时尚的休闲项目，也是现代家庭园艺生活的一部分。但大城市的阳台小，又种满各种观赏植物、花卉或蔬菜，给人工浇灌增添了不小的麻烦；还有一些植物带刺，人工浇灌容易弄伤手；人工浇灌还不易控制浇水量，或者浇得过量，或者浇得不够；家人出差、旅游等，没人在家时，无法实现人工浇灌。

为了解决人工浇灌的问题，出现了多种自动浇灌装置：①定时定量自动浇灌装置，定时打开浇灌装置(比如浇灌泵)进行定量浇灌；②按需自动浇灌装置，能根据土壤湿度状况自动控制浇灌。

对于前者，没有传感器感知土壤湿度情况，不考虑天气状况，因此，往往浇得过量，或者浇得不够；对于后者，有传感器感知土壤湿度情况，能根据土壤湿度状况自动控制浇灌，但是只能本地控制，不能远程监控，家人出差、旅游时，无法监控种植物的浇灌情况。

由此可见，除了自动对植物进行浇灌外，如何实现对浇灌状态的远程监控是本领域技术人员亟待解决地问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自动浇灌装置及系统，用于实现对浇灌状态的远程监控。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自动浇灌装置，包括湿度传感器、与所述湿度传感器连接的单片机、与所述单片机连接的浇灌泵组、用于供电的开关电源模块，还包括与所述单片机连接的网络传输模块、与所述网络传输模块连接的云端服务器、与所述云端服务器通信连接的移动终端，所述云端服务器用于将所述单片机获取的土壤湿度信号远程传输至所述移动终端，以及将所述移动终端发送的控制指令传输至所述单片机。

优选地，还包括太阳能发电装置和与所述太阳能发电装置连接的储能模块；

其中，所述开关电源模块和所述储能模块为所述自动浇灌装置中的电子器件供电。

优选地，还包括电源切换模块，所述开关电源模块和所述储能模块的输出端均与所述电源切换模块连接，所述电源切换模块的输出端与电压转换模块连接。

优选地，所述太阳能发电装置具体包括太阳能电池板、升压/降压模块和充电控制模块。

优选地，所述储能模块为锂电池组。

优选地，还包括与所述单片机连接的LCD显示模块。

优选地，还包括与所述单片机连接的键盘。

优选地，所述网络传输模块为以太网模块。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自动浇灌系统，包括所述的自动浇灌装置以及与所述自动浇灌装置通信连接的移动终端。

优选地，所述移动终端为手机，则所述手机通过基站与所述云端服务器通信连接。

本实用新型所提供的自动浇灌装置，通过单片机对土壤的湿度信号的判断，能够自动控制水泵对相应地种植物进行浇水，除此之外，单片机还将湿度信号通过网络传输模块传输至云端服务器，移动终端通过访问云端服务器就可以获取到湿度信号，并且可以向单片机发送控制指令进行相应地控制，从而能够实时远程监控土壤湿度。此外，本实用新型还提供一种包含上述自动浇灌装置的自动浇灌系统，效果如上所述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种自动浇灌装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种自动浇灌装置的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种继电器的驱动电路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电源切换模块的电路图。

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范围。

本实用新型的核心是提供一种自动浇灌装置及系统，用于实现对浇灌状态的远程监控。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种自动浇灌装置的结构图。如图1所示，包括湿度传感器10、与湿度传感器10连接的单片机11、与单片机11连接的浇灌泵组12、用于供电的开关电源模块13，还包括与单片11连接的网络传输模块14、与网络传输模块14连接的云端服务器15、与云端服务器15通信连接的移动终端16，云端服务器15用于将单片机11获取的土壤湿度信号远程传输至移动终端16，以及将移动终端16发送的控制指令传输至单片机11。

在具体实施中，湿度传感器10的探头放置在土壤中，用于采集土壤的湿度信号，然后将湿度信号转换成对应的电信号，例如转换为0～5V电压信号。该电压经过单片机11内部集成的A/D转换器转换成相应的10位数字信号，以供单片机11进行计算、判断、显示、存储等操作。当单片机11依据得到的信号判断种植物需要浇水时，送出信号给继电器组18相应的继电器，使得继电器得电，从而开启浇灌泵组12中的相应泵，开始对种植物进行浇水。待浇水完毕，单片机11送出信号给继电器组18中的相应继电器，使其关闭浇灌泵组12中的相应泵，停止浇水。

本实施例中，单片机11会将湿度传感器10采集到的湿度信号通过网络传输模块14发送到云端服务器15，移动终端16和云端服务器15通信，就可以获取到上述湿度信号，从而更好的掌握种植物的土壤状态。可以理解的是，移动终端16不仅可以访问云端服务器15以从云端服务器15上获取到湿度信号，而且还可以将控制指令发送到云端服务器15，云端服务器15通过网络传输模块14将控制指令发送到单片机11，单片机11解析该指令，并执行相应的操作。需要说明的是，控制指令可以是修改预先存储在单片机11上的浇灌方案，本实施例不再赘述。作为一种优选地实施方式，网络传输模块14为以太网模块。需要说明的是，除了以太网模块外，还可以是其它网络传输方式，本实施例不再赘述。

开关电源模块13直接连接市电，然后将将市电220V转换为所需的电压，例如220V/12V，由于不同的电子器件所需的额定电压不同，因此，还需要通过电压转换模块17再次进行电压转换，例如电压转换模块17实现12V/5V。可以理解的是，开关电源模块13以及电压转换模块17的具体参数需要根据单片、继电器组18中的继电器、浇灌泵组12中的水泵的参数进行设定，本实施例并不作限定。

本实用新型实施例提供的自动浇灌装置，通过单片机对土壤的湿度信号的判断，能够自动控制水泵对相应地种植物进行浇水，除此之外，单片机还将湿度信号通过网络传输模块传输至云端服务器，移动终端通过访问云端服务器就可以获取到湿度信号，并且可以向单片机发送控制指令进行相应地控制，从而能够实时远程监控土壤湿度。

图2为本实用新型实施例提供的另一种自动浇灌装置的结构图。在上述实施例的基础上，还包括太阳能发电装置20和与太阳能发电装置20连接的储能模块21；

其中，开关电源模块13和储能模块21为自动浇灌装置中的电子器件供电。

由于种植物大部分需要阳光，因此，在种植物周围设置一个太阳能发电装置20，在天气晴朗的时候，自动浇灌装置充分利用太阳能供电，绿色、环保与节能。优选地，太阳能发电装置20具体包括太阳能电池板200、升压/降压模块201和充电控制模块202。可以理解的是，储能装置的作用是存储太阳能发电装置20的能量，在需要的时候，再释放能量。储能装置可以与开关电源模块13同时为电子器件供电，这里的同时供电，并不是指同一时间对同一个电子器件供电，例如储能装置为单片机11供电，开关电源模块13为水泵供电。优选地，储能模块21为锂电池组。

为了能够更加充分的利用太阳能，作为一种优选地实施方式，还包括电源切换模块22，开关电源模块13和储能模块21的输出端均与电源切换模块22连接，电源切换模块22的输出端与电压转换模块17连接。

为了更加清楚说明供电的具体方案，以下举例说明。

220V交流市电接入220V/12V的开关电源模块13后生成12V直流电。太阳能电池板200输出的电压经升压/降压模块201(选取升压还是降压功能需要根据太阳能电池板200的输出电压决定)调节后接入充电控制模块202，然后充电控制模块202控制锂电池组进行充电储能。开关电源模块13、锂电池组均与电源切换模块22连接，电源切换模块22完成市电直流电与太阳能直流电的自动切换。在具体实施中，可以设置锂电池的输出电压为12V，则电源切换模块22将直流输出电压经电压转换模块17(12V/5V)降为5V直流电压，然后分别为单片机11、网络传输模块14、继电器组18供电，另外，可以将电源切换模块22与浇灌泵组12连接，用于为水泵提供12V直流电。

图3为本实用新型实施例提供的一种继电器的驱动电路图。如图3所示，继电器为HK4100F-DC5V-SHG，三极管T1、T2的型号为C8050，它们的基极分别接到单片机11的P1.1、P1.2，三极管T1、T2的发射极分别接到继电器J1、J2的线圈一端，集电极接地，J1、J2的线圈另一端接到+5V电源上。继电器J1、J2的线圈两端分别并接一个二极管D1和D2，型号为IN4001，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管T1、T2及干扰其他电路。R2、R4分别和发光二极管LED1、LED2组成继电器状态指示电路，当继电器J1、J2吸合的时候，LED1、LED2点亮，这样就可以直观地看到继电器状态了。

图4为本实用新型实施例提供的一种电源切换模块的电路图。如图4所示，图中的常开触点J1、J2分别为图3中HK4100F-DC5V-SHG小型电磁继电器J1、J2的触点。单片机11对锂电池组的电压进行实时监测，当锂电池组的电压到达充电电压上限值时，单片机11的P1.1引脚输出低电位，使图3中三极管T1饱和导通，J1线圈带电，图4中常开触点J1闭合，随后单片机11的P1.2引脚输出高电位，使图3中三极管T2截止，J2线圈失电，图4中常开触点J2断开，电源切换模块22的输出电压取自锂电池组的12V电压，即太阳能直流电；当锂电池组的电压到达放电电压下限值时，单片机11的P1.2引脚输出低电位，使图3中三极管T2饱和导通，J2线圈带电，图4中常开触点J2闭合，随后单片机11的P1.1引脚输出高电位，使图3中三极管T1截止，J1线圈失电，图4中常开触点J1断开，电源切换模块22的输出电压取自开关电源模块13的12V电压，即市电直流电。

如图2所示，自动浇灌装置还包括与单片机11连接的LCD显示模块23。

其中，LCD显示模块23实时显示土壤湿度检测数据。

如图2所示，自动浇灌装置还包括与单片机11连接的键盘24。

键盘24为人机接口模块，完成装置的启停控制及初始数据的设定。

上述实施例中对于自动浇灌装置的连接结构进行详细地描述，本实用新型还给出了初始化的相关操作。首先进行单片机11、网络传输模块14、LCD显示模块23的初始化，之后开放中断；延时5秒钟后开启单片机11上的土壤湿度信号的A/D转换，读取A/D转换值，并将采集到的土壤湿度值上传到云端服务器15存储，以及在LCD显示模块23上显示。单片机11判断是否有植物的土壤湿度小于其预设的下限阈值，若有，启动相应浇水泵浇水，直到其土壤湿度大于预设的上限阈值后停止浇水；停止浇水后，程序周而复始地检测各种植物的土壤湿度，直到再次有种植物的土壤湿度小于其预设的下限阈值，再次启动相应浇水泵浇水，直至其土壤湿度大于预设的上限阈值后停止浇水；依此类推，周而复始，直到停机。若运行过程中出现键盘24操作中断、远程调整操作中断，则分别进行中断处理程序，本实用新型不再赘述。

本实施例还给出一种具体应用场景进行说明。以1个浇灌点为例，水泵功率为10W。实际应用中，应根据浇灌点的数目，相应调整太阳能电池板200、升压/降压模块201、充电控制模块202、锂电池组、开关电源模块13的功率及湿度传感器10、水泵数目。

单片机11采用STC12C5A60S2型，该单片机11内部集成了8路10位的A/D转换器，转换速度可达250k/s，可用于土壤湿度采集模拟信号的A/D转换，既节省了空间，又节省了成本；LCD显示模块23采用12864型液晶显示屏；键盘24由6个6×6×5按键开关组成，完成浇灌装置的启、停与初始数据设置功能；继电器组18采用HK4100F-DC5V-SHG 5V小型电磁继电器；浇灌泵组12采用R385直流12V隔膜泵，功率10W；以太网模块采用W5500型；太阳能电池板200采用SYPO-10W型，其最大功率为10W，最大功率时的电压为18V、电流为0.56A，开路电压21.6V，短路电流0.61A；升压/降压模块201的型号为XL6009，该模块的特点是可升降压，稳定太阳强弱造成的电压波动；充电控制模块202的型号为IM2596，该模块的特点是，当电池刚开始充电时，采用恒流模式进行充电，当电池接近充满电时，采用恒压模式充电，该充电模式符合锂电池要求；锂电池组采用26650型锂电池；开关电源模块13的型号为MAE20-220S12，把220V交流市电转换为稳恒的12V直流电，功率为20W。

在上述任一实施例的基础上，还可以包括摄像头，摄像头采集种植物的视频信息，然后通过网络传输模块14将视频信息发送到云端服务器15，移动终端16可以访问云端服务器15获取视频信息。

上述实施例中，对于自动浇灌装置进行了详细说明，本实用新型还提供一种自动浇灌系统，包括上述实施例所述的自动浇灌装置以及与自动浇灌装置通信连接的移动终端16。

作为优选地实施方式，移动终端16为手机，则手机通过基站25与云端服务器15通信连接。

可以理解的是，移动终端16还可以是电脑、iPad等可以联网的设备。

本实用新型实施例提供的自动浇灌系统包括自动浇灌装置，该装置通过单片机对土壤的湿度信号的判断，能够自动控制水泵对相应地种植物进行浇水，除此之外，单片机还将湿度信号通过网络传输模块传输至云端服务器，移动终端通过访问云端服务器就可以获取到湿度信号，并且可以向单片机发送控制指令进行相应地控制，从而能够实时远程监控土壤湿度。

以上对本实用新型所提供的自动浇灌装置及系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种自动浇灌装置，包括湿度传感器、与所述湿度传感器连接的单片机、与所述单片机连接的浇灌泵组、用于供电的开关电源模块，其特征在于，还包括与所述单片机连接的网络传输模块、与所述网络传输模块连接的云端服务器、与所述云端服务器通信连接的移动终端，所述云端服务器用于将所述单片机获取的土壤湿度信号远程传输至所述移动终端，以及将所述移动终端发送的控制指令传输至所述单片机；

其中，还包括太阳能发电装置和与所述太阳能发电装置连接的储能模块；

其中，所述开关电源模块和所述储能模块为所述自动浇灌装置中的电子器件供电；

其中，还包括电源切换模块，所述开关电源模块和所述储能模块的输出端均与所述电源切换模块连接，所述电源切换模块的输出端与电压转换模块连接。

2.根据权利要求1所述的自动浇灌装置，其特征在于，所述太阳能发电装置具体包括太阳能电池板、升压/降压模块和充电控制模块。

3.根据权利要求1所述的自动浇灌装置，其特征在于，所述储能模块为锂电池组。

4.根据权利要求1所述的自动浇灌装置，其特征在于，还包括与所述单片机连接的LCD显示模块。

5.根据权利要求1所述的自动浇灌装置，其特征在于，还包括与所述单片机连接的键盘。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的自动浇灌装置，其特征在于，所述网络传输模块为以太网模块。

7.一种自动浇灌系统，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的自动浇灌装置以及与所述自动浇灌装置通信连接的移动终端。

8.根据权利要求7所述的自动浇灌系统，其特征在于，所述移动终端为手机，则所述手机通过基站与所述云端服务器通信连接。