一种温室灌溉控制系统.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102668949 A (43)申请公布日 2012.09.19 CN 102668949 A *CN102668949A* (21)申请号 201210142271.1 (22)申请日 2012.04.28 A01G 25/16(2006.01) A01G 9/24(2006.01) (71)申请人 佳木斯大学 地址 154007 黑龙江省佳木斯市学府街 148 号 (72)发明人 杜云明 盖丽娜 颜兵兵 刘启生 (54) 发明名称 一种温室灌溉控制系统 (57) 摘要 本发明的一种温室灌溉控制系统属于农业节 水灌溉自动控制领域。该系统由数据采集模块、 信息通信模块

2、、 单片机、 人机交互模块、 控制驱动 模块组成。单片机将数据采集模块检测到的土壤 湿度信息， 经信息通信模块与上位 PC 机中的作物 专家库数据进行比较后， 生成灌溉控制信号和报 警信号。报警信号输入人机交互模块， 由人机交 互模块显示当前的土壤湿度， 并对土壤湿度超标 状态发出报警警示。灌溉控制信号输入控制驱动 模块， 用来启动或停止灌溉设备的运行， 从而实现 温室灌溉系统的智能控制。本发明可根据作物生 长周期差异， 对其进行适时和适量地浇灌， 减小人 工成本， 节约资源， 提高温室设施农业的自动化程 度， 具有较好的应用和推广前景。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2

3、 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 本发明一种温室灌溉控制系统， 它由五部分组成， 第一部分为数据采集模块， 第二部 分为信息通信模块， 第三部分为单片机， 第四部分为人机交互模块， 第五部分为控制驱动模 块。 2. 根据权利要求 1 所述的一种温室灌溉控制系统， 其特征在于 ： 数据采集模块由湿度 传感电路和模数转换电路组成， 其中湿度传感电路由传感器、 放大器、 信号选通器和采样保 持器组成， 采集的湿度信号以串行方式输入单片机。 3. 根据权利要求 1 所述的一种温室灌溉控

4、制系统， 其特征在于 ： 信息通信模块由通信 接口电路和上位 PC 机组成， 其中通信接口电路采用分立元件制作而成， 电路中采用三极管 Q1、 Q2， 将 PC 机输出的 232 电平整定为单片机使用的通信电平。 权 利 要 求 书 CN 102668949 A 2 1/2 页 3 一种温室灌溉控制系统 技术领域 ： 0001 本发明涉及节水灌溉领域的一种智能控制系统， 尤其是涉及一种温室设施农业条 件下的灌溉控制系统。 背景技术 ： 0002 温室是随着农村经济结构和种植结构调整而发展起来的新型设施农业， 相对大田 生产而言， 其具有占地面积小、 种植灵活和易于控制作物生长环境等优点。我国北

5、方地区 为缓解冬季新鲜果蔬生产和供应这一难题， 已经开始大规模地推广和发展温室农业。但目 前存在问题是多数温室的设施比较简陋， 温室灌溉仍然靠人工根据经验采用传统的灌溉方 式， 劳动强度大， 水资源浪费严重， 同时温室作物产量和质量的提高也极大地受到了制约。 0003 因此， 开发一款智能控制系统， 可根据作物生长周期差异， 对其进行适时和适量的 浇灌， 以减小人工成本， 节约水资源， 提高温室设施农业的自动化程度， 是当前亟待解决的 课题。 发明内容 ： 0004 本发明是针对上述问题提供的一种温室灌溉控制系统， 它由数据采集模块、 信息 通信模块、 单片机、 人机交互模块、 控制驱动模块组

6、成。 0005 数据采集模块由湿度传感电路和模数转换电路组成， 其中湿度传感电路由传感 器、 放大器、 信号选通器和采样保持器组成， 采集的信号以串行方式输入单片机。 0006 信息通信模块由通信接口电路和上位 PC 机组成， 其中通信接口电路采用分立元 件制作而成， 电路中采用三极管将 PC 机输出的 232 电平整定为单片机使用的通信电平。 0007 单片机将数据采集模块检测到的土壤湿度信息， 经信息通信模块与上位 PC 机中 的作物专家库数据进行比较后， 生成灌溉控制信号和报警信号。报警信号输入到人机交互 模块， 由人机交互模块显示当前的土壤湿度， 并对土壤湿度超标状态发出报警警示。 灌

7、溉控 制信号输入到控制驱动模块， 用以启动或停止浇灌设备的运行， 从而实现温室灌溉系统的 智能控制。 0008 本发明的有益效果是 ： 改善了温室传统粗放的灌溉管理手段和落后的灌溉方式， 实现根据作物生长周期差异， 对其进行适时和适量的浇灌， 减小了人工成本， 节约了水资 源， 提高了温室设施农业的自动化程度。 附图说明 ： 0009 图 1 是本发明的系统结构框图。 0010 图 2 是本发明的数据采集模块电路框图。 0011 图 3 是本发明的通信接口电路图。 0012 图 4 是本发明的控制驱动模块电路图。 0013 图 5 是本发明的显示电路接口图。 说 明 书 CN 10266894

8、9 A 3 2/2 页 4 0014 图 6 是本发明的报警电路图。 0015 图 7 是本发明的电源变换电路图。 具体实施方式 ： 0016 下面结合附图， 说明本发明的最佳实施例 ： 0017 图 1， 一种温室灌溉控制系统是由数据采集模块、 信息通信模块、 单片机、 人机交互 模块、 控制驱动模块等五部分组成。 数据采集模块由湿度传感电路和模数转换电路组成， 以 串行方式与单片机相连。信息通信模块由通信接口电路和上位 PC 机组成。控制驱动模块 由光藕隔离电路、 驱动放大电路和驱动执行器组成。人机交互模块由显示电路和报警电路 组成， 分别与单片机的 I/O 口相连。 0018 图 2，

9、数据采集模块中的湿度传感电路由湿度传感器、 放大器、 信号选通器和采样 保持器组成。传感器实时采集温室土壤的含水量信息， 通过信号放大、 选通和采样后， 以串 行方式进行传输， 经模数转换处理后， 送入单片机作为系统的输入信号。 0019 图 3， 是系统通信接口电路图。系统的输入信号由单片机 p3.1 口传给通信接口电 路， 通信接口电路通过 RS232 的端口 2 输入到上位 PC 机中， 在 PC 机中与作物专家数据库信 息进行比对后， 生成灌溉控制信号和报警信号。灌溉控制信号和报警信号由 RS232 的端口 3 经通信接口电路反传至单片机 p3.0 口。为了降低硬件成本， 本通信接口电

10、路采用分立元 件制作而成， 电路中采用三极管 Q1、 Q2， 将 PC 机输出的 232 电平整定为单片机使用的 5V 通 信电平。 0020 图 4， 是控制驱动模块电路。它由光藕隔离器 GOH、 驱动放大电路 Q10 和驱动执行 器 ZX 组成。驱动执行器 ZX 设有可控触点 K。灌溉控制信号由单片机 p1.0 口输入到光藕隔 离器 GOH 上， 经光藕隔离器 GOH 进入到驱动放大电路 Q10， 放大后的灌溉控制信号变为驱动 输出信号传送到驱动执行器ZX。 驱动执行器ZX在驱动输出信号的作用下开始动作， 使得可 控触点 K 闭合， 从而使灌溉设备运行， 进行浇灌。采用光藕隔离连接的好处是

11、可以避免驱动 执行器 ZX 工作时产生的干扰反窜到单片机电路中。 0021 图5， 是系统的显示电路接口图。 它利用5位8段LED数码管显示工作状态， 当实施 灌溉任务时显示当前湿度和灌溉时间， 停止灌溉时显示传感器实时采集的土壤湿度。系统 采用共阳极动态扫描显示方式， 即将多位 LED 的段选择线并联接在一起， 由 P0 口 (p0.0 p0.7)进行控制段选输出字型， 由P2口的低5位(p2.0p2.4)输出的高低电平实现位选。 为使数码管显示足够的亮度， 系统采用三极管 (Q3 Q7) 放大信号， 驱动 5 位数码管实现轮 流动态显示。 0022 图 6， 是系统的报警电路。报警信号由单

12、片机 p2.5 口输入， 经三极管 Q8、 Q9 放大 处理后， 驱动蜂鸣器和发光二极管实现声、 光报警提示。 0023 图 7， 是系统的电源变换电路。电路中引入了经变压器转换的 12V 交流电， 经过整 流处理后， 利用 7812 和 7805 两款三端稳压器输出标准的直流 12V 和 5V 电压， 为下位机和 相关器件提供稳定的直流电源。 说 明 书 CN 102668949 A 4 1/4 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102668949 A 5 2/4 页 6 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102668949 A 6 3/4 页 7 图 5 说 明 书 附 图 CN 102668949 A 7 4/4 页 8 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 102668949 A 8