CN109744131A - 一种灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灌溉装置，属于自动化控制领域。本发明提供一种灌溉装置，包括水管、多个喷头、控制器、一个以上传感器、电磁阀驱动电路、电磁阀和云服务端；所述多个喷头设置于所述水管上；所述一个以上传感器设置于所述水管上；所述控制器包括微处理器、电池和无线通信模块；所述电池与所述微处理器连接；所述微处理器通过一个供电控制电路控制一个所述传感器的供电；所述供电控制电路和所述传感器一一对应；所述传感器将采集到的水流信息发送给所述微处理器；所述微处理器通过一个供电控制电路控制所述无线通信模块的供电；所述微处理器通过所述无线通信模块发送所述水流信息至所述云服务端。实现了减少灌溉装置体积。

Description

一种灌溉装置

技术领域

本发明涉及一种灌溉装置，属于自动化控制领域。

背景技术

灌溉装置是为地补充作物所需水分的技术措施，为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分。在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分要求。因此，必须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足。

申请号为201811144233.3的专利文献提供一种灌溉装置，包括控制箱，所述控制箱的一侧设置有水箱，所述水箱的一侧设置有升降机构，所述控制箱的顶端一侧固定安装支撑杆，所述支撑杆的顶端一侧固定安装有太阳能板，所述控制箱的外壁一侧设置有控制器，所述控制箱的内部一侧设置有多组蓄电池，所述水箱的内底部一侧设置有抽水泵，所述升降机构的内部一侧固定安装有电机，且升降机构的内部另一侧设置有丝杆，所述升降机构的外表面设置有滑块，所述滑块的外表面两端均设置有支撑臂，所述支撑臂顶端一侧设置多组喷头。上述专利文献所述的一种灌溉装置，能够使得整体装置灌溉的更加精密，节约资源，智能化操作的同时能够保证灌溉效果，带来更好的使用前景。

但是，现有的灌溉装置为了维持长时间正常运作，需要大容量、多组蓄电池，造成灌溉装置整体体积大，不便于在园地大批量、大面积部署灌溉装置。甚至须采用太阳能等其它充电方式，影响美观，增加了工程量及造价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何减小灌溉装置的体积。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种灌溉装置，包括水管、多个喷头、控制器、一个以上传感器、电磁阀驱动电路、电磁阀和云服务端；所述多个喷头设置于所述水管上；所述一个以上传感器设置于所述水管上；所述控制器通过电磁阀驱动电路控制所述电磁阀的开关；所述电磁阀设置于水管上，所述电磁阀控制水流的通断；其特征在于：

所述控制器包括微处理器、电池和无线通信模块；

所述电池与所述微处理器连接；

所述微处理器通过一个供电控制电路控制一个所述传感器的供电；所述供电控制电路和所述传感器一一对应；所述传感器将采集到的水流信息发送给所述微处理器；

所述微处理器通过一个供电控制电路控制所述无线通信模块的供电；所述微处理器通过所述无线通信模块发送所述水流信息至所述云服务端，以使所述云服务端根据所述水流信息调整灌溉策略或根据所述水流信息识别故障类型。

优选地，所述电池与所述微处理器连接，具体为：

所述电池通过磁控开关与所述微处理器连接；

当磁控开关由断电状态转换为通电状态时，所述微处理器查询预设的模块工作时间表，得到查询结果；所述模块工作时间表包括多个模块的工作开始时间和工作结束时间；所述查询结果包括已到达一模块的工作开始时间和未到达任一模块的工作开始时间；所述模块至少包括所述传感器和所述无线通信模块；

若所述查询结果为已到达一模块的工作开始时间，则所述微处理器发送通电指令至与所述一模块相连的供电控制电路；否则：

所述微处理器发送通电指令至与所述无线通信模块相连的供电控制电路，以使所述云服务端通过所述无线通信模块发送临时任务执行指令至所述微处理器。

优选地，所述一个以上传感器包括水压传感器和流速传感器；

当所述流速传感器在单位时间内的流量变化量大于预设的第一流量阈值时，所述微处理器发送水管破裂的提示信息至云服务端；

当所述流速传感器在单位时间内的流量变化量小于预设的第二流量阈值，且所述水压传感器在单位时间内的水压变化量小于预设的水压阈值时，所述微处理器发送水管堵塞的提示信息至云服务端。

优选地，还包括：

所述无线通信模块为NB-IOT。

优选地，还包括：

所述电池的容量范围为：10000mAh/3.6V至15000mAh/3.6V。

优选地，还包括壳体和上盖；

所述控制器固定于所述壳体的内表面；

所述一个以上传感器、所述电磁阀驱动电路和所述电磁阀位于所述壳体内部。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供一种灌溉装置，微控制器通过无线通信模块从云服务端获取灌溉策略，根据灌溉策略实施灌溉。例如，当土地需要水源滋润时，微处理器通过电磁阀驱动电路打开电磁阀的开关，并根据灌溉策略控制水流流速以及水流流量，电磁阀的开关打开后，水流会从出水口流向多个喷头，并浇灌到土地上。微处理器根据预设的模块工作时间表定时触发设置于水管上的传感器采集水流数据，并通过无线通信模块将所述水流数据发送至云服务端，以使云服务端调整灌溉策略。本发明的微处理器与无线通信模块、微处理器与每一个传感器之间都设置有一个供电控制电路。只有当无线通信模块或传感器需要工作时，微处理器才控制对应的供电控制电路处于通电状态。在无线通信模块或传感器不需要工作的时间段，微处理器控制对应的供电控制电路处于断开状态。例如，在早上5:00-5:05这一时间段内，云服务端需要将当地的天气预报发送给微处理器，则：在5:00时，微处理器控制与无线通信模块连接的供电控制电路处于通电状态，为无线通信模块供电，以使微处理器与云服务端进行数据交互；在数据交互完成后或5:06时，微处理器控制与无线通信模块连接的供电控制电路处于断电状态，以使无线通信模块进入休眠状态。本发明为每一个模块（包括但不仅限于传感器和无线通信模块）都配置一个供电控制电路，只有当一个模块需要工作时才通过供电控制电路为其供电，而不需要像现有技术那样持续地为每一个模块供电，极大程度上节省了耗电量，延长了电池的使用寿命，使得本发明提供的灌溉装置可使用远比现有技术中使用的电池容量少的电池以维持灌溉装置的长时间运行。在所使用的电池容量少的情况下，电池的体积自然减小，使得灌溉装置整体体积明显缩小，从而减少了灌溉工程量及造价。

2、进一步地，电池与微处理器通过磁控开关连接，使得只需将磁铁靠近灌溉装置壳体的外表面就能够实现停止为微处理器供电。通过断电，重新供电的操作，使得微处理器从休眠状态转换为工作状态，即使预设的模块工作时间表中没有当前时间段需要执行的工作任务，微处理器也会自动询问云服务端是否有临时任务。对于需要长时间按一套固定的时间表有序运行的设备而言，本发明提供的根据磁控开关控制微处理器状态的方法能够便利地、有效地处理临时的、紧急的任务。

3、进一步地，本发明的控制器与水压传感器和流速传感器连接，若流速传感器监测到单位时间内的流量突然变大，则发送水管破裂的提示信息；若流速传感器监测到单位时间内的流量突然变小，且水压传感器的值变化量小，则发送水管堵塞的提示信息。现有的灌溉装置只使用一个水压传感器监测水流信息，只能根据水压信息判断是否正常供水，而无法判断出故障的具体原因。本发明创新地同时使用水压传感器和流速传感器监测与灌溉装置相连的水管，能够及时发现水管故障，并上报具体的故障类型。

4、进一步地，NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。区别于现有技术需自行组建一个局域网管理一个区域范围内的多个灌溉装置，本发明直接利用通信公司部署的基站，实现对大范围内的灌溉装置管理，减少了部署灌溉装置的成本，且网速快。

5、进一步地，现有的灌溉装置电池容量一般在7AH/12V以上，由于现有的灌溉装置中的电池容量大，因此，其体积远大于本发明提供的电池的体积。本发明提供的电池在保证能够长时间维持灌溉装置正常工作的前提下，电池的体积远小于现有的灌溉装置电池的体积。

6、进一步地，本发明使用一个密封壳体封装灌溉装置的部件，使得灌溉装置具有较好的防水性，灌溉装置整体可埋于地下，不影响绿化景观，温度范围相对稳定，有利于设备寿命，且不容易遭受破坏。同时，上盖与壳体可拆分，便于检修。

附图说明

图1为本发明提供的一种灌溉装置的具体实施方式的结构图；

图2为本发明提供的一种灌溉装置的具体实施方式的结构图；

图3为本发明提供的控制器的具体实施方式的结构框图；

图4为本发明提供的灌溉装置工作流程图；

标号说明：

1、控制器；101、微处理器；102、电池；103、无线通信模块；2、检修阀；3、过滤器；4、电磁阀；5、传感器；501、水压传感器；502、流速传感器；6、壳体；7、上盖；8、云服务端；9、磁控开关；10、供电控制电路；11、电磁阀驱动电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

请参照图1至图4，

本发明的实施例为：

如图1至图3所示，本实施例提供一种灌溉装置，包括水管、多个喷头、控制器1、一个以上传感器5、电磁阀驱动电路11、电磁阀4、云服务端8、检修阀2和过滤器3；所述多个喷头设置于所述水管上；所述一个以上传感器5设置于所述水管上；所述控制器1通过电磁阀驱动电路11控制所述电磁阀4的开关；所述电磁阀4设置于水管上，所述电磁阀4控制水流的通断。

所述检修阀和所述过滤器3设置于所述水管上，所述过滤器用于过滤自来水里的污垢，长期使用后随着污垢的积累会影响过滤效果。在清洗过滤器等故障处理之前，先将检修阀2关闭，以免水流任意方向喷洒，提高了检修过程的便利性。

所述控制器1包括微处理器101、电池102和无线通信模块103。所述电池102与所述微处理器101连接。

所述微处理器101通过一个供电控制电路10控制一个所述传感器5的供电；所述供电控制电路10和所述传感器5一一对应；所述传感器5将采集到的水流信息发送给所述微处理器101。

所述微处理101器通过一个供电控制电路10控制所述无线通信模块103的供电；所述微处理器101通过所述无线通信模块103发送所述水流信息至所述云服务端8，以使所述云服务端根据所述水流信息调整灌溉策略或根据所述水流信息识别故障类型。

其中，灌溉装置的工作流程图如图4所示。当到达约定的采集时间时，微处理器发送通电指令给与传感器相连的供电控制电路，传感器采集水流信息。例如，水压传感器采集水压信息，流速传感器采集水流流速信息。当传感器数据采集完毕时，微处理器发送断电指令给与传感器相连的供电控制电路，使传感器处于休眠状态。微处理器发送通电指令给与无线通信模块相连的供电控制电路，使无线通信模块处于工作状态。微处理器通过无线通信模块发送水流信息至云服务端，并等待接收通信回复直至收到回复报文或超时。当数据传输结束后，微处理器控制发送断电指令至与无线通信模块连接的供电控制电路，以使无线通信模块进入睡眠模式。

例如，预设的模块工作时间表中的第一条记录为，水压传感器的工作开始时间为4:55，工作结束时间为5:00；第二条记录为，流速传感器的工作开始时间为4:55，工作结束时间为5:00；第三条记录为，无线通信模块的工作开始时间为5:01，工作结束时间为5:02。在4:55时，微处理器同时发送通电指令至与水压传感器相连的供电控制电路以及与流速传感器相连的供电控制电路，以使水压传感器和流速传感器通电，从休眠状态转换为工作状态，采集水压和水流流速信息。在5:00时，微处理器同时发送断电指令至与水压传感器相连的供电控制电路以及与流速传感器相连的供电控制电路，以使水压传感器和流速传感器断电，从工作状态转换为休眠状态。在5:01时，微处理器发送通电指令至与无线通信模块相连的供电控制电路，以使无线通信模块处于工作状态，使得微处理器与云服务端可交换数据，微处理器将水压信息和水流流速信息发送至云服务端，以使云服务端调整灌溉策略。当数据交互接收后，或到达5:02时，微处理器发送断电指令至与无线通信模块相连的供电控制电路，以使无线通信模块进入休眠状态。

本实施例为每一个模块（包括但不仅限于传感器和无线通信模块）都配置一个供电控制电路，只有当一个模块需要工作时才通过供电控制电路为其供电，而不需要像现有技术那样持续地为每一个模块供电，极大程度上节省了耗电量，延长了电池的使用寿命，使得本发明提供的灌溉装置可使用远比现有技术中使用的电池容量少的电池以维持灌溉装置的长时间运行。在所使用的电池容量少的情况下，电池的体积自然减小，使得灌溉装置整体体积明显缩小，从而减少了灌溉工程的造价。

优选地，所述电池102通过磁控开关9与所述微处理器101连接；

当磁控开关9由断电状态转换为通电状态时，所述微处理器101查询预设的模块工作时间表，得到查询结果；所述模块工作时间表包括多个模块的工作开始时间和工作结束时间；所述查询结果包括已到达一模块的工作开始时间和未到达任一模块的工作开始时间；所述模块至少包括所述传感器5和所述无线通信模块103；

若所述查询结果为已到达一模块的工作开始时间，则所述微处理器101发送通电指令至与所述一模块相连的供电控制电路10；否则：

所述微处理器101发送通电指令至与所述无线通信模块103相连的供电控制电路10，以使所述云服务端8通过所述无线通信模块103发送临时任务执行指令至所述微处理器101。

其中，电池与微处理器通过磁控开关连接，使得只需将磁铁靠近灌溉装置壳体的外表面就能够实现停止为微处理器供电。通过断电，重新供电的操作，使得微处理器从休眠状态转换为工作状态，即使预设的模块工作时间表中没有当前时间段需要执行的工作任务，微处理器也会自动询问云服务端是否有临时任务。对于需要长时间按一套固定的时间表有序运行的设备而言，本发明提供的根据磁控开关控制微处理器状态的方法能够便利地、有效地处理临时的、紧急的任务。

优选地，所述一个以上传感器5包括水压传感器501和流速传感器502；

当所述流速传感器502在单位时间内的流量变化量大于预设的第一流量阈值时，所述微处理器101发送水管破裂的提示信息至云服务端8；

当所述流速传感器502在单位时间内的流量变化量小于预设的第二流量阈值，且所述水压传感器501在单位时间内的水压变化量小于预设的水压阈值时，所述微处理器101发送水管堵塞的提示信息至云服务端8。

其中，本实施例的控制器与水压传感器和流速传感器连接，若流速传感器监测到单位时间内的流量突然变大，则发送水管破裂的提示信息；若流速传感器监测到单位时间内的流量突然变小，且水压传感器的值变化量小，则发送水管堵塞的提示信息。现有的灌溉装置只使用一个水压传感器监测水流信息，只能根据水压信息判断是否正常供水，而无法判断出故障的具体原因。本发明创新地同时使用水压传感器和流速传感器监测与灌溉装置相连的水管，能够及时发现水管故障，并上报具体的故障类型。

优选地，所述无线通信模块103为NB-IOT。

其中，NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。区别于现有技术需自行组建一个局域网管理一个区域范围内的多个灌溉装置，本发明直接利用通信公司部署的基站，实现对大范围内的灌溉装置管理，减少了部署灌溉装置的成本，且网速快。

优选地，所述电池102的容量范围为：10000mAh/3.6V至15000mAh/3.6V。

其中，现有的灌溉装置电池容量一般在7AH/12V以上，由于现有的灌溉装置中的电池容量大，因此，其体积远大于本发明提供的电池的体积。本实施例提供的电池在保证能够长时间维持灌溉装置正常工作的前提下，电池的体积远小于现有的灌溉装置电池的体积。

优选地，所述控制器1固定于所述壳体6的内表面；

所述一个以上传感器5、所述电磁阀驱动电路11和所述电磁阀4位于所述壳体6内部。

其中，本实施例使用一个密封壳体封装灌溉装置的部件，使得灌溉装置具有较好的防水性，灌溉装置整体可埋于地下，不影响绿化景观，温度范围相对稳定，有利于设备寿命，且不容易遭受破坏。同时，上盖与壳体可拆分，便于检修。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种灌溉装置，包括水管、多个喷头、控制器、一个以上传感器、电磁阀驱动电路、电磁阀和云服务端；所述多个喷头设置于所述水管上；所述一个以上传感器设置于所述水管上；所述控制器通过电磁阀驱动电路控制所述电磁阀的开关；所述电磁阀设置于水管上，所述电磁阀控制水流的通断；其特征在于：

所述控制器包括微处理器、电池和无线通信模块；

所述电池与所述微处理器连接；

所述微处理器通过一个供电控制电路控制一个所述传感器的供电；所述供电控制电路和所述传感器一一对应；所述传感器将采集到的水流信息发送给所述微处理器；

所述微处理器通过一个供电控制电路控制所述无线通信模块的供电；所述微处理器通过所述无线通信模块发送所述水流信息至所述云服务端,以使所述云服务端根据所述水流信息调整灌溉策略或根据所述水流信息识别故障类型。

2.根据权利要求1所述的灌溉装置，其特征在于，所述电池与所述微处理器连接，具体为：

所述电池通过磁控开关与所述微处理器连接；

当磁控开关由断电状态转换为通电状态时，所述微处理器查询预设的模块工作时间表，得到查询结果；所述模块工作时间表包括多个模块的工作开始时间和工作结束时间；所述查询结果包括已到达一模块的工作开始时间和未到达任一模块的工作开始时间；所述模块至少包括所述传感器和所述无线通信模块；

若所述查询结果为已到达一模块的工作开始时间，则所述微处理器发送通电指令至与所述一模块相连的供电控制电路；否则：

所述微处理器发送通电指令至与所述无线通信模块相连的供电控制电路，以使所述云服务端通过所述无线通信模块发送临时任务执行指令至所述微处理器。

3.根据权利要求1所述的灌溉装置，其特征在于，所述一个以上传感器包括水压传感器和流速传感器；

当所述流速传感器在单位时间内的流量变化量大于预设的第一流量阈值时，所述微处理器发送水管破裂的提示信息至云服务端；

当所述流速传感器在单位时间内的流量变化量小于预设的第二流量阈值，且所述水压传感器在单位时间内的水压变化量小于预设的水压阈值时，所述微处理器发送水管堵塞的提示信息至云服务端。

4.根据权利要求1所述的灌溉装置，其特征在于，还包括：

所述无线通信模块为NB-IOT。

5.根据权利要求1所述的灌溉装置，其特征在于，还包括：

所述电池的容量范围为：10000mAh/3.6V至15000mAh/3.6V。

6.根据权利要求1所述的灌溉装置，其特征在于，还包括壳体和上盖；

所述控制器固定于所述壳体的内表面；

所述一个以上传感器、所述电磁阀驱动电路和所述电磁阀位于所述壳体内部。