一种数字化农业机井灌溉控制箱

摘要

本实用新型公开了一种数字化农业机井灌溉控制箱，涉及农业技术领域，包括：太阳能模块，用于将太阳能转换为电能并存储；电源模块，用于提供所需电能；水电使用记录模块，用于检测和记录用水电数据；传感器检测控制模块，用于检测土壤的温湿度情况并无线传输；主控制模块，用于接收和处理数据并控制模块工作；灌溉控制模块，用于控制机井灌溉的进行；通信模块，用于与监控终端建立无线数据通信。本实用新型数字化农业机井灌溉控制箱根据主控制模块为核心，能根据传感器检测控制模块得到是否灌溉依据，有效控制灌溉的进行，并采用太阳能模块作为辅助供电，降低电能的消耗，也降低电费开支，并通过水电使用记录模块实现水电分离的计量和计费。

说明书

技术领域

本实用新型涉及农业技术领域，具体是一种数字化农业机井灌溉控制箱。

背景技术

农业是国民经济的基础，是人类的生存之本，为进一步发展农业，提高农作物产量，节约水资源，需增加机井灌溉的智能控制手段，现有的数字化农业机井灌溉控制箱缺乏统一规范，智能化程度较低，水电计量自动化较低，并且大都机井灌溉控制器由家用电或者发电机进行供电，不适用于一些难以供电的地端，并且发电机来回运输也较为麻烦，因此需增强对机井灌溉控制器的智能化。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种数字化农业机井灌溉控制箱，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本实用新型实施例中，提供一种数字化农业机井灌溉控制箱，该数字化农业机井灌溉控制箱包括：太阳能模块，电源模块，水电使用记录模块，传感器检测控制模块，主控制模块，灌溉控制模块，通信模块；

所述太阳能模块，与所述电源模块连接，用于将太阳能转换为电能并存储；；

所述电源模块，与所述灌溉控制模块和主控制模块连接，用于控制市电压提供所需电能；

所述水电使用记录模块，与所述太阳能模块和电源模块连接，用于分别检测所述太阳能模块和电源模块输出的电压情况并输出用电数据，用于检测灌溉所需的水流量情况并输出水流量数据，与所述主控制模块连接，用于将所述用电数据和水流量数据通过计量器进行计量和收费处理并输出水电使用数据；

所述传感器检测控制模块，与所述主控制模块连接，用于检测土壤的温湿度情况并转换为RS-485信号发出，用于将输入的RS-485信号转换为TTL信号；

所述主控制模块，用于接收所述水电使用记录模块和传感器检测控制模块输出的数据，用于输出控制信号和数据信息并控制各个模块的工作；

所述灌溉控制模块，与所述主控制模块连接，用于接收所述主控制模块输出的控制信号并控制机井灌溉的进行；

所述通信模块，与所述主控制模块连接，用于建立无线通信网络并与监控终端建立无线数据通信。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型数字化农业机井灌溉控制箱以主控制模块为核心，能根据传感器检测控制模块得到是否灌溉依据，有效控制灌溉的进行，避免水资源的浪费，采用太阳能模块作为辅助供电，降低电能的消耗，也降低电费开支，并通过水电使用记录模块实现水电分离的计量和计费，避免造成水资源的浪费，实现机井灌溉的可持续化发展，提高机井灌溉控制器的智能度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本实用新型实例提供的一种数字化农业机井灌溉控制箱的原理方框示意图。

图2为本实用新型实例提供的太阳能模块、电源模块和灌溉控制模块的连接示意图。

图3为本实用新型实例提供的传感器检测控制模块和水电使用记录模块的原理示意图。

图4为本实用新型实例提供的传感器检测模块的电路图。

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。

请参阅图1，一种数字化农业机井灌溉控制箱包括：太阳能模块1，电源模块2，水电使用记录模块3，传感器检测控制模块4，主控制模块5，灌溉控制模块6，通信模块7；

具体地，所述太阳能模块1，与所述电源模块2和主控制模块5连接，用于将太阳能转换为电能并由主控制模块5调节电压的变换程度和电能存储；

电源模块2，与所述灌溉控制模块6和主控制模块5连接，用于控制市电压提供所需电能；

水电使用记录模块3，与所述太阳能模块1和电源模块2连接，用于分别检测所述太阳能模块1和电源模块2输出的电压情况并输出用电数据，用于检测灌溉所需的水流量情况并输出水流量数据，与所述主控制模块5连接，用于将所述用电数据和水流量数据通过计量器进行计量和收费处理并输出水电使用数据；

传感器检测控制模块4，与所述主控制模块5连接，用于检测土壤的温湿度情况并转换为RS-485信号发出，用于将输入的RS-485信号转换为TTL信号；

主控制模块5，用于接收所述水电使用记录模块3和传感器检测控制模块4输出的数据，用于输出控制信号和数据信息并控制各个模块的工作；

灌溉控制模块6，与所述主控制模块5连接，用于接收所述主控制模块5输出的控制信号并控制机井灌溉的进行；

通信模块7，与所述主控制模块5连接，用于建立无线通信网络并与监控终端建立无线数据通信。

进一步地，所述数字化农业机井灌溉控制箱还包括显示模块8和报警模块9；

具体地，所述显示模块8，用于接收所述主控制模块5输出的数据信息并显示；

报警模块9，用于接收所述主控制模块5输出的控制信号并进行异常报警；

该显示模块8和报警模块9均与所述主控制模块5连接。

在具体实施例中，上述太阳能模块1通过太阳能光伏板将太阳能转换为电能，并采用DC-DC变换电路的方式调整输入蓄电池J4的电能；上述电源模块2采用开关电源J5电路的供电方式，在此不做赘述；上述水电使用记录模块3可采用电度表和水流量传感器分别检测灌溉所需的用电量和用水量情况，并由计量器进行统计计算；上述传感器检测控制模块4可采用输出为RS-485信号的传感器，并由电平转换电路进行电平转换，以便主控制模块5进行接收处理；上述主控制模块5可采用，但并不限于单片机、数字信号处理器（DSP）等微控制器实现对数据的计算分析并输出控制各个模块的工作；上述灌溉控制模块6可采用灌溉控制电机603控制水泵的工作，在此不做赘述；上述通信模块7可采用，但并不限于RS-485通信、GPRS通信等通信网络实现与监控终端的无线数据通信；上述显示模块8可采用，但并不限于触摸显示屏、液晶显示屏等显示装置；上述报警模块9可采用，但并不限于声光报警器、语音报警器等报警装置。

在本实施例中，请参阅图2，所述太阳能模块1包括太阳板J2、DC-DC变换器J3、蓄电池J4；所述电源模块2包括市压AC和开关电源J5；

具体地，所述太阳板J2的正输出端和负输出端分别与DC-DC变换器J3的正输入端和负输入端连接，DC-DC变换器J3的正输出端和负输出端分别连接蓄电池J4的正输入端和负输入端，市压AC的输出端连接开关电源J5的输入端。

进一步地，所述灌溉控制模块6包括通路选择电路601、灌溉控制电源端602、灌溉控制电机603和继电器开关控制电路604；

具体地，所述通路选择电路601的第一输入端和第二输入端分别连接所述蓄电池J4的输出端和所述开关电源J5的输出端，通路选择电路601的输出端连接灌溉控制电源端602的一端，接灌溉控制电源端602的另一端连接灌溉控制电机603的一端，灌溉控制电机603的另一端连接继电器开关控制电路604，所述通路选择电路601和继电器开关控制电路604均由主控制模块5控制。

在具体实施例中，上述DC-DC变换器J3可采用78XX系列稳压器，具体型号根据蓄电池J4所需的充电电压进行选择，在此不做限定；上述开关电源J5可采用反激式开关电源J5，具体不做赘述；上述通路选择电路601可采用双刀双掷开关，由主控制模块5控制通路的导通，具体形式为主控制模块5控制蓄电池J4与所述灌溉控制电源端602导通，主控制模块5控制开关电源J5与所述灌溉控制电源端602导通；上述继电器开关控制电路604可采用常规的继电器控制灌溉控制电机603的工作，在此不做赘述。

在本实施例中，请参阅图3和图4，所述传感器检测控制模块4包括土壤温湿度采样单元401和电平转换单元402；

具体地，所述土壤温湿度采样单元401，用于检测土壤的温湿度情况并转换为RS-485信号发出；

电平转换单元402，用于将输入的RS-485信号转换为TTL信号；

该土壤温湿度采样单元401与电平转换单元402的一端无线连接，电平转换单元402的另一端与所述主控制模块5连接。

进一步地，所述水电使用记录模块3包括用电采样单元301、水流量采样单元302和读写卡控制单元303；

具体地，所述用电采样单元301，用于检测所述蓄电池J4输出端的输出电压情况并输出第一用电数据，用于检测开关电源J5输出端的输出电压情况并输出第二用电数据；

水流量采样单元302，用于检测灌溉所需的水流量情况并输出水流量数据；

读写卡控制单元303，用于接收所述第一用电数据、第二用电数据和水流量数据并通过计量器进行计量和收费；

该用电采样单元301和水流量采样单元302均与所述读写卡控制单元303连接，读写卡控制单元303与所述主控制模块5连接。

在具体实施例中，上述用电采样单元301可采用电度表分别检测太阳能模块1的供电情况和电源模块2的供电情况，具体不做赘述；上述水流量采样单元302可采用电磁流量计检测水流量情况，在此不做赘述；上述读写卡控制单元303可采用计量表对接收的数据进行计算并得出水电使用情况。

进一步地，如图4所示，所述土壤温湿度采样单元401包括温湿度传感器U2；所述电平转换单元402包括RS-485接收器J1、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电源VCC1、电平转换器U3；

具体地，所述温湿度传感器U2的RS输出端与RS-485接收器J1的RS接收端无线连接，RS-485接收器J1的第一端通过第一电感L1连接第三电感L3的一端和第一电容C1的一端，RS-485接收器J1的第二端通过第二电感L2连接第二电容C2的一端和第四电感L4的一端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地，第三电感L3的另一端连接第一二极管VD1的一端和第二二极管VD2的一端并通过第一电阻R1连接第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和电平转换器U3的第七端，第四电感L4的另一端连接第二二极管VD2的另一端和第三二极管VD3的一端并通过第二电阻R2连接第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端、第一二极管VD1的另一端、第三二极管VD3的另一端和电平转换器U3的第五端均接地，电平转换器U3的第八端和第三电阻R3的另一端连接第一电源VCC1。

进一步地，所述主控制模块5包括第一控制器U1；

具体地，所述第一控制器U1的第一IO端和第三IO端分别连接所述电平转换器U3的第一端和第四端，第一控制器U1的第二IO端连接电平转换器U3的第二端和第三端。

在具体实施例中，上述温湿度传感器U2可选用RS-WS-I20-TR土壤检测传感器，输出信号通过RS-485信号的方式传输；上述电平转换器U3可选用MAX3485芯片；上述第一二极管VD1、第二二极管VD2和第三二极管VD3均可选用瞬态抑制二极管SMBJ6.0AC，防止电压突变导致信号错误；上述第三电阻R3保证电平转换单元402空闲时仍处于稳定状态；上述第一控制器U1可选用STM32系列单片机。

本实用新型一种数字化农业机井灌溉控制箱，通过土壤温湿度采样单元401对土壤的温湿度进行采样，并由RS-485通信进行无线传输，由电平转换单元402中的RS-485接收器J1接收，由电平转换器U3将接收的RS-485信号转换为TTL信号，第一控制器U1接收TTL信号得知土壤的温湿度情况，并与第一控制器U1内部设定的温湿度阈值比较，当小于内部设定的温湿度阈值时，第一控制器U1则自主控制灌溉控制模块6工作，同时水电使用记录模块3实时记录灌溉所需的水流量数据和用电量数据，方便进行水电收费，其中该数字化农业机井灌溉控制箱的电源可由太阳能模块1和电源模块2提供，提高机井灌溉的续航能力，减小电能的消耗，同时显示模块8显示土壤温湿度数据和水电使用数据，报警模块9则在控制器故障、电源不足等情况下进行报警，通信模块7可将主控制模块5输出的数据信息无线传输给监控终端，实现远程监控。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。