CN212960106U - 一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置，采用微功耗开闭锁销，手动启闭给水栓。与现有采用电网、太阳能电池供电作为动力或两者相结合的方式的电动启闭系统相比，解决了井灌区在野外无电源及太阳能电源成本大的不足和问题；将电池、控制器、通讯板等安装到现有的给水栓上，集成通信、控制、采集功能于一体，实现设备低功耗运行和空闲主动休眠功能，体积小、价格低，使用维护简单方便，可大幅提高农村机井灌溉管理效率。

Description

一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置

技术领域

本实用新型涉及水利工程技术领域，更具体地说，涉及一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置。

背景技术

井灌区低压管道输水灌溉系统由机井、输水管道、给水栓及管道附属设施组成，通过给水栓对农田配水。当前灌溉的传统管理模式为：当农户有灌溉需求时，首先告知管理者开机上水；然后确定全部关闭其他给水栓后，可打开自家的给水栓灌溉，完毕后再告管理者停机；最后双方根据灌溉时间计算水费。这一过程存在的主要问题为：

（1）操作过程烦琐、耗时长、管理工作量大、管理效率低；

（2）给水栓可以随意启闭、启闭存在不到位情况、跑漏水，对其他农户难以管理；

（3）计量计费不精准，易导致管理者与用水户间产生争议。

近年来，随着信息技术与物联网技术的快速发展和普及，我国目前在管灌配水管理方面主要采用的是机井灌溉控制系统，由机井灌溉控制箱和机井灌溉信息化软件来实现合理灌溉。

机井灌溉控制箱是在每眼机井旁安装一台机井灌溉控制设备。每个充值点配置一台IC卡管理计算机（或手机APP+蓝牙读卡器），负责为农户开卡、充值。每个农户配备一张IC卡，在浇地前必须先持IC卡到充值点充值，充值完成后在刷卡区进行刷卡后才可浇地，浇地完成后再次划卡即可关闭水泵。机井灌溉控制设备根据本次灌溉过用电、用水量或多长时间，自动从IC卡内扣除相应费用（浇地过程中卡内金额用完自动停泵）并通过GPRS网络将农户信息、用水/用电信息、机井状态等上报给监控中心。该技术在一定程度上实现了合理灌溉、科学用水，提高灌溉效益，但是也存在充值、刷卡不便、操作耗时长、受地域限制、不能控制其它给水栓启闭、难以管理等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置，包括盒体，以及设置于盒体内的主控板、执行机构和采集装置；其中，所述盒体固定于给水栓管道顶部，且给水栓的开关螺栓可从盒体底部伸入盒体内部，盒体顶部为盒盖，盒盖一侧通过合页固定连接盒体，另一侧通过设置于盒体内部的执行机构对盒体进行闭锁；执行机构为12v自保持电磁铁；采集装置连接设置于盒盖上的微型限位开关，用于采集微型限位开关的开关信号；主控板包括电源电路、CPU电路、数据采集电路、执行机构控制电路及通讯电路；通讯电路采用LoRa模块，对外进行无线数据的发送和接收；CPU电路根据通讯电路的LoRa模块接收的控制指令，向执行机构控制电路发送控制执行机构工作或停止的指令；执行机构控制电路通过接收CPU电路指令，控制执行机构对盒体和盒盖进行开启或闭锁；数据采集电路连接至采集装置，通过光耦隔离接收采集装置采集的微型限位开关开关信号。

在本实用新型所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置中，电源电路采用sx1308升压芯片，将3.7v电池电压升至12v，给执行机构提供驱动电源，后经稳压芯片分别输出5v和3.3v，5v为输出装置提供驱动电源，3.3v给主控板提供驱动电源。

在本实用新型所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置中，CPU电路采用STM8L152K4T6芯片为系统的控制中枢。

在本实用新型所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置中，给水栓的开关螺栓设置于盒体内部，在盒体开启时，操作开启开关螺栓，盒体闭合时，无法操作开关螺栓。

在本实用新型所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置中，控制执行机构的12v自保持电磁铁采用脉冲方式，对12v自保持电磁铁进行打开和关闭，通过电磁铁的吸合和分离，实现盒体和盒盖的盖合与开启。

区别于现有技术，本实用新型提供的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置采用微功耗开闭锁销，手动启闭给水栓。与现有采用电网、太阳能电池供电作为动力或两者相结合的方式的电动启闭系统相比，解决了井灌区在野外无电源及太阳能电源成本大的不足和问题；将电池、控制器、通讯板等安装到现有的给水栓上，集成通信、控制、采集功能于一体，实现设备低功耗运行和空闲主动休眠功能，体积小、价格低，使用维护简单方便，可大幅提高农村机井灌溉管理效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型提供的一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置的结构示意图。

图2是本实用新型提供的一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置的主控板的电路连接示意图。

图3是本实用新型提供的一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置的执行机构设置的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，在本实用新型的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置包括盒体1，以及设置于盒体1内的主控板2、执行机构3和采集装置4；其中，所述盒体1固定于给水栓100管道顶部，且使给水栓100的开关螺栓101从盒体1底部伸入盒体内部，盒体1顶部为盒盖10，盒盖10一侧通过合页固定连接盒体1，另一侧通过设置于盒体内部的执行机构3对盒体进行闭锁；执行机构3为12v自保持电磁铁；采集装置4连接设置于盒盖10上的微型限位开关7，用于采集微型限位开关7的开关信号；主控板2包括电源电路21、CPU电路22、数据采集电路23、执行机构控制电路24及通讯电路25；通讯电路25采用LoRa模块，对外进行无线数据的发送和接收；CPU电路22根据通讯电路25的LoRa模块接收的控制指令，向执行机构控制电路24发送控制执行机构3工作或停止的指令；执行机构控制电路24通过接收CPU电路22指令，控制执行机构3对盒体10和盒盖1进行开启或闭锁；数据采集电路23连接至采集装置4，通过光耦隔离接收采集装置4采集的微型限位开关7开关信号。主控板2电路连接如图2所示。

在本实用新型所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置中，电源电路21采用sx1308升压芯片，将3.7v电池电压升至12v，给执行机构3提供驱动电源，后经稳压芯片分别输出5v和3.3v，5v为采集装置4提供驱动电源，3.3v给主控板2提供驱动电源。3.7v电池也设置于盒体1内，连接至主控板2的电源电路21。

在本实用新型所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置中，CPU电路22采用stm8l芯片为系统的控制中枢。

在本实用新型所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置中，给水栓的开关螺栓101设置于盒体内部，在盒体1开启时，操作开启开关螺栓101，盒体1闭合时，无法操作开关螺栓101。

在本实用新型所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置中，控制执行机构3的12v自保持电磁铁采用脉冲方式，对12v自保持电磁铁进行打开和关闭，通过电磁铁的吸合和分离，实现盒体1和盒盖10的盖合与开启。执行机构3的设置如图3所示。

具体的，本实用新型的灌溉控制装置设置于给水栓之上，用于控制给水栓的出水量（实现可启闭功能）。给水栓的出水量是需灌溉户主购买或政府配送，该灌溉控制装置关联一水泵管理装置和移动终端，用户通过移动终端的APP软件或小程序获取或购买灌溉水，购买成功后，继续通过APP软件或小程序选择灌溉，移动终端发送灌溉命令至水泵管理装置，水泵管理装置通过LoRa无线通信方式连接至对应用户给水栓的灌溉控制装置，开始控制灌溉。

本实用新型的灌溉装置的盒体1和盒盖10在未进行灌溉时处于关闭的状态，通过执行机构3的12v自保持电磁铁的磁铁吸合，使盒体1和盒盖10处于闭合状态。通过主控板2上的通讯电路25与水泵管理系统的无线模块建立无线连接，接收其传输的无线信号，并发送到CPU电路22，CPU电路22对接收到的无线信号进行识别，确定该无线信号为灌溉许可信号，向执行机构控制电路24发送指令，执行机构控制电路24接收CPU电路22的指令，产生电磁脉冲信号。执行机构3采用12v自保持电磁铁，通过执行机构控制电路24产生的脉冲信号的控制，12v自保持电磁铁因脉冲信号作用而转变磁极，从而使盒体1和盒盖10打开，此时给水栓的开关螺栓101因盒体1打开而曝露，用户可对开关螺栓101操作，从而将给水栓打开，进行灌溉。

当灌溉完成后，用户通过开关螺栓101将给水栓100关闭，并手动将盒盖10关闭。盒盖10关闭后，通过采集装置4采集设置于盒盖10上的微型限位开关7的信号。微型限位开关7设置于盒盖10上，当盒盖闭合和盒盖打开时，其采集到的是不同的开关信号。盒盖关闭后，通过采集装置4采集微型限位开关7的开关信号，并通过主控板2的数据采集电路23发送至CPU电路22，CPU电路22识别开关信号，判定盒盖10关闭后，CPU电路22通过通讯电路25与水泵房中的灌溉管理系统建立通讯连接，发送给水栓100关闭的信息。水泵房中的灌溉管理系统根据给水栓100关闭的时间点，计算出水量，以计算本次灌溉的费用信息，将费用信息发送到远端的费用管理平台，同时与用户手中的APP软件或小程序建立连接，将费用信息同时发送到用户。

区别于现有技术，本实用新型提供的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置采用微功耗开闭锁销，手动启闭给水栓。与现有采用电网、太阳能电池供电作为动力或两者相结合的方式的电动启闭系统相比，解决了井灌区在野外无电源及太阳能电源成本大的不足和问题；将电池、控制器、通讯板等安装到现有的给水栓上，集成通信、控制、采集功能于一体，实现设备低功耗运行和空闲主动休眠功能，体积小、价格低，使用维护简单方便，可大幅提高农村机井灌溉管理效率。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置，其特征在于，包括：盒体，以及设置于盒体内的主控板、执行机构和采集装置；其中，所述盒体固定于给水栓顶部，且给水栓的开关螺栓可从盒体底部伸入盒体内部，盒体顶部为盒盖，盒盖一侧通过合页固定连接盒体，另一侧通过设置于盒体内部的执行机构对盒体进行闭锁；执行机构为12v自保持电磁铁；采集装置连接设置于盒盖上的微型限位开关，用于采集微型限位开关的开关信号；主控板包括电源电路、CPU电路、数据采集电路、执行机构控制电路及通讯电路；通讯电路采用LoRa模块，对外进行无线数据的发送和接收；CPU电路根据通讯电路的LoRa模块接收的控制指令，向执行机构控制电路发送控制执行机构工作或停止的指令；执行机构控制电路通过接收CPU电路指令，控制执行机构对盒体和盒盖进行开启或闭锁；数据采集电路连接至采集装置，通过光耦隔离接收采集装置采集的微型限位开关开关信号。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置，其特征在于，电源电路采用sx1308升压芯片，将3.7v电池电压升至12v，给执行机构提供驱动电源，后经稳压芯片分别输出5v和3.3v，5v为继电器输出装置提供驱动电源，3.3v给主控板提供驱动电源。

3.根据权利要求1所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置，其特征在于，CPU电路采用STM8L152K4T6芯片为系统的控制中枢。

4.根据权利要求1所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置，其特征在于，给水栓的开关螺栓设置于盒体内部，在盒体开启时，操作开启开关螺栓，盒体闭合时，无法操作开关螺栓。

5.根据权利要求1所述的基于物联网技术遥控给水栓的灌溉控制装置，其特征在于，控制执行机构的12v自保持电磁铁采用脉冲方式，对12v自保持电磁铁进行打开和关闭，通过电磁铁的吸入和推出，实现盒体和盒盖的盖合与开启。

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