一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)自動灌溉領(lǐng)域，具體地涉及一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]設(shè)施農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要體現(xiàn)，溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的典型代表，因此提高溫室的現(xiàn)代化水平是農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)的重要任務(wù)灌溉是設(shè)施農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，加上我國西北地區(qū)缺水現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設(shè)施落后，對水資源利用率低，所以研制一款節(jié)水智能的精細(xì)灌溉控制器顯得極其重要。
[0003]我國設(shè)施農(nóng)業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。目前，世界塑料大棚和溫室面積約36.576萬hm2，而我國面積最大，我國塑料大棚和溫室的建設(shè)面積已經(jīng)從20世紀(jì)90年代初的40多hm2發(fā)展到現(xiàn)在近15.67萬hm2，占世界42.8%。設(shè)施農(nóng)業(yè)同普通農(nóng)業(yè)相比，產(chǎn)業(yè)化程度高，效益好，接受新技術(shù)的能力強(qiáng)；而新的灌溉控制器的應(yīng)用對水資源有了更加充分的利用，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了勞動力，加上科學(xué)合理的灌溉策略，對作物增產(chǎn)增收起到了一定效果。
[0004]國內(nèi)有幾十個廠家有制造銷售大型溫室的能力，但市場占有量差距很大，目前形成較大規(guī)模的有4家，分別是上海長征、北京農(nóng)機(jī)所、廊坊九天、胖龍公司。雖然這些企業(yè)具有很強(qiáng)的溫室生產(chǎn)能力，但由于我國溫室發(fā)展起步較晚，室內(nèi)作物生長發(fā)育與環(huán)境因子關(guān)系等方面基礎(chǔ)研究薄弱，控制方法、手段落后，所以我國的溫室控制系統(tǒng)科研水平跟國外仍有較大差距。以以色列、美國、日本、澳大利亞等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家為代表，它們在灌溉技術(shù)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)大面積遠(yuǎn)程電話控制和噴微灌技術(shù)，充分節(jié)省了水資源，實(shí)現(xiàn)了灌溉自動化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是針對我國當(dāng)前設(shè)施農(nóng)業(yè)中自動灌溉水平低下的狀況，提出了一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器；本發(fā)明具有運(yùn)行穩(wěn)定、準(zhǔn)確性和快速性等指標(biāo)均滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，應(yīng)用于日光溫室、塑料大棚等設(shè)施農(nóng)業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)分布式灌溉。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器，包括單片機(jī)模塊、輸入模塊、輸出模塊、顯示器、通信模塊、電源電路和上下位PC機(jī)；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:所述單片機(jī)模塊包括控制器1、控制器2、控制器3，所述輸入模塊包括土壤溫濕度傳感器、霍爾流量傳感器、空氣溫度傳感器，所述輸出模塊包括電磁閥1、電磁閥2、電磁閥3、電磁閥4，所述通信模塊采用RS485串口通信；所述單片機(jī)模塊外部設(shè)置還包括顯示器和按鍵。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述控制器采用STC90C516 R D+單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，時鐘頻率在12MHz以下時，復(fù)位腳可直接接地。
[0009]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述顯示器采用IXD1602，外部存儲采用24C02芯片，所述按鍵由薄膜按鍵構(gòu)成。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述土壤溫濕度傳感器采用SHTlO傳感器，其供電電壓是2.4?5.5V，溫度測量范圍為一40?123.8°C，濕度測量范圍為O?100RH，誤差為 4.5%ο
[0011]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述空氣溫度傳感器采用DS18B20傳感器，供電電壓為3?5V，溫度測量范圍為一55?一125°C。
[0012]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述流量傳感器采用普通的霍爾流量計(jì)RG -1進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，額定供電電壓為5V，測量精度為I?60L /min，流量特性為f=4.8XQ，Q的單位為L/min。
[0013]本發(fā)明的有益效果是。
[0014]本發(fā)明灌溉控制器系統(tǒng)以單片機(jī)為控制器核心，實(shí)現(xiàn)了對土壤溫濕度檢測、空氣溫度檢測、水流量檢測和多個電磁閥的控制，可實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物的適時、適量灌溉，擺脫了傳統(tǒng)的大水漫灌方式，讓灌溉更加精細(xì)化、數(shù)字化，也可對作物現(xiàn)場進(jìn)行定時灌溉，從而使農(nóng)作物保持在最佳生長狀態(tài)，提高了作物產(chǎn)量和質(zhì)量。主要應(yīng)用于日光溫室、塑料大棚等設(shè)施農(nóng)業(yè)中，系統(tǒng)由控制器、電磁閥、土壤溫濕度傳感器、空氣溫度傳感器、水箱和滲管管網(wǎng)組成，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)分布式灌溉。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，準(zhǔn)確性和快速性等指標(biāo)均滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求；該系統(tǒng)成本低，外部還可以擴(kuò)展多個傳感器進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的檢測和控制。經(jīng)過長時間不斷電運(yùn)行，證實(shí)該控制器運(yùn)行可靠，應(yīng)用前景十分廣闊。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器主程序流程圖。
[0017]圖3是本發(fā)明一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器主程序流程圖土壤溫濕度傳感器程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，為本發(fā)明本發(fā)明一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器結(jié)構(gòu)示意圖；包括單片機(jī)模塊、輸入模塊、輸出模塊、顯示器、通信模塊、電源電路和上下位PC機(jī)；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:所述單片機(jī)模塊包括控制器1、控制器2、控制器3，所述輸入模塊包括土壤溫濕度傳感器、霍爾流量傳感器、空氣溫度傳感器，所述輸出模塊包括電磁閥1、電磁閥2、電磁閥
3、電磁閥4，所述通信模塊采用RS485串口通信；所述單片機(jī)模塊外部設(shè)置還包括顯示器和按鍵。
[0019]本發(fā)明所述控制器I采用STC90C516 R D+單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，時鐘頻率在12MHz以下時，復(fù)位腳可直接接地，單片機(jī)的PO 口為顯示器IXD1602的顯示端口，接Ik上拉電阻，其他端口內(nèi)部有上拉電阻，無需外接。所述單片機(jī)的晶振為
11.0592MHz，選擇12時鐘/機(jī)器周期，單片機(jī)執(zhí)行一行代碼的時間接近I μ s,復(fù)位按鍵的時間為2μ s以上可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)手動復(fù)位。所述顯示器采用IXD1602，外部存儲采用24C02芯片，所述按鍵由薄膜按鍵構(gòu)成。
[0020]本發(fā)明所述控制器1、控制器2、控制器3和上下位PC機(jī)之間采用485串口通信，所述上下位PC機(jī)通信選擇傳輸距離較長的485串口通信；RS485為半雙工通信，最大傳輸距離為1219m(波特率為9600bps)，RS485是半雙工模式，所以發(fā)送和接收需要有一定的控制。
[0021]本發(fā)明所述土壤溫濕度傳感器采用SHTlO傳感器，其供電電壓是2.4?5.5V，溫度測量范圍為一 40?123.8°C，濕度測量范圍為O?100RH，誤差為4.5% ;所述空氣溫度傳感器采用DS18B20傳感器，供電電壓為3?5V，溫度測量范圍為一 55?一 125°C;所述流量傳感器采用普通的霍爾流量計(jì)RG -1進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，額定供電電壓為5V，測量精度為I?60L/min,流量特性為f=4.8XQ, Q的單位為L/min。
[0022]所述控制器I單片機(jī)是接收傳感器的12位二進(jìn)制數(shù)字信息，通過一定的轉(zhuǎn)化和計(jì)算變?yōu)槭M(jìn)制，將信息顯示到顯示器LCD1602上，同時將信息以字符串形式通過串口傳送給PC機(jī)。單片機(jī)在運(yùn)行過程中中斷接收按鍵信息，將其與LCD1602配合現(xiàn)場控制電磁閥的開/關(guān)，并對每個電磁閥的開關(guān)時間進(jìn)行中斷計(jì)時，每次打開電磁閥就可以看到上一次的灌溉時間。所述輸入模塊主要是溫濕度傳感器的數(shù)字信號輸入和流量傳感器的脈沖輸入，即傳感器將采集到的信息以數(shù)字形式傳送給單片機(jī)，方便單片機(jī)進(jìn)行處理，簡化了電路和程序。所述輸出模塊是單片機(jī)通過I/O 口控制電磁閥的開與關(guān)。
[0023]本發(fā)明軟件采用模塊化軟件設(shè)計(jì)，各功能由相應(yīng)子程序來完成。軟件模塊主要由主程序模塊、LCD顯示模塊、土壤溫濕度傳感器模塊、串口通信模塊和繼電器模塊組成。各部分完成各自的功能，該系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、易調(diào)試、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。單片機(jī)上電后首先執(zhí)行的是初始化和自檢，包括各接口芯片的初始化、各種標(biāo)志位和變量的初始化及各個模塊的初始化等；然后程序進(jìn)入主程序，單片機(jī)把采集到的土壤溫濕度信息和空氣溫度信息進(jìn)行計(jì)算，由LCD顯示器顯示土壤溫濕度值和空氣溫度；單片機(jī)將采集到的信息通過串口發(fā)送給上位機(jī)，供上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取和處理。圖2為本發(fā)明一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器主程序流程圖。
[0024]如圖3所示，為本發(fā)明一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器主程序流程圖土壤溫濕度傳感器程序流程圖；開始，單片機(jī)首先對傳感器進(jìn)行初始化，然后傳感器發(fā)送一串14位的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行讀溫度數(shù)據(jù)，單片機(jī)對該數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與解析，將數(shù)據(jù)顯示到顯示器上并將其存儲到R OM中；此時單片機(jī)處于接收狀態(tài)，傳感器將檢測到的12位濕度值再傳送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到后進(jìn)行相似的處理，最后通過串口發(fā)送給PC機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器,包括單片機(jī)模塊、輸入模塊、輸出模塊、顯TK器、通信模塊、電源電路和上下位PC機(jī)；其特征在于:所述單片機(jī)模塊包括控制器1、控制器2、控制器3，所述輸入模塊包括土壤溫濕度傳感器、霍爾流量傳感器、空氣溫度傳感器，所述輸出模塊包括電磁閥1、電磁閥2、電磁閥3、電磁閥4，所述通信模塊采用RS485串口通信；所述單片機(jī)模塊外部設(shè)置還包括顯示器和按鍵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述控制器采用STC90C516 R D+單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述顯示器采用IXD1602，外部存儲采用24C02芯片，所述按鍵由薄膜按鍵構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述土壤溫濕度傳感器采用SHTlO傳感器，其供電電壓是2.4?5.5V，溫度測量范圍為一 40?123.8°C，濕度測量范圍為O?100RH，誤差為4.5%。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述空氣溫度傳感器采用DS18B20傳感器，供電電壓為3?5V，溫度測量范圍為一 55?一125。。。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器，其特征在于:所述流量傳感器采用普通的霍爾流量計(jì)RG — I進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，額定供電電壓為5V，測量精度為I?60L/min,流量特性為f=4.8 XQ, Q的單位為L/min。
【專利摘要】本發(fā)明一種設(shè)施農(nóng)業(yè)分布式智能灌溉控制器，具有運(yùn)行穩(wěn)定、準(zhǔn)確性和快速性等指標(biāo)均滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，應(yīng)用于日光溫室、塑料大棚等設(shè)施農(nóng)業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)分布式灌溉。包括單片機(jī)模塊、輸入模塊、輸出模塊、顯示器、通信模塊、電源電路和上下位PC機(jī)；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：所述單片機(jī)模塊包括控制器1、控制器2、控制器3，所述輸入模塊包括土壤溫濕度傳感器、霍爾流量傳感器、空氣溫度傳感器，所述輸出模塊包括電磁閥1、電磁閥2、電磁閥3、電磁閥4，所述通信模塊采用RS485串口通信；所述單片機(jī)模塊外部設(shè)置還包括顯示器和按鍵。
【IPC分類】G05B19/418
【公開號】CN105589418
【申請?zhí)枴緾N201410561438
【發(fā)明人】張學(xué)一
【申請人】張學(xué)一
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月22日