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基本信息

项目名称:
太阳能智能节水灌溉控制系统
小类:
信息技术
简介:
本设计采用单片机为核心控制单元,通过太阳能电池板收集电能,提供给主控制器;通过湿度传感器采集土壤的湿度信号和通过温度传感器采集空气、土壤、水的温度信号,采集到的电平信号通过单片机的AD模块采样并转换成单片机能识别的信号后送入核心控制单元,核心控制单元通过适当的算法对信号进行处理后,实时对喷灌设备进行控制,调整喷灌时间、喷灌水量及温度上下限报警,以达到节水节能的目的。
详细介绍:
本系统就是针对国内灌溉系统的现状设计的,可以弥补当前许多灌溉系统的弊端。本系统采用市场运用广与价格低廉的51单片机为核心控制单元,主电源是通过太阳能电池板收集电能,提供给系统的各模块工作,以达到使用环保能源和节约能源的目的;温度采集模块采用单数据线的数字温度传感器DS18B20,测温范围达到了 -55℃~+125℃,固有测温分辨率0.5℃;我们通过放大比较器LM324自制湿度传感器电路能快速反映土壤的湿度变化,通过设定一个参考电压,实现土壤过湿时自动关闭喷水头,我们用了三个湿度传感器,CPU控制轮流检测三个湿度传感器,采集喷头周围不同地方的湿度,只要检测到一个过于干旱且满足温差条件就喷水,确保喷头的三个方位湿度都达到要求才不喷灌;核心控制单元通过收集各个传感器送过来的信号后,经过适当的算法对信号进行处理后,实时对喷灌设备进行控制,调整喷灌时间和喷灌水量,以达到节约成本,节水节能的目的。

作品图片

  • 太阳能智能节水灌溉控制系统
  • 太阳能智能节水灌溉控制系统

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

(一)作品设计、发明的目的 目前国内的灌溉系统大部分都是人工为主,使用起来费时费力,而且节水性能比较差;部分系统虽然实现了自动灌溉,但是在供电方面仍有许多缺陷。本设计能弥补当前许多系统的弊端,在温棚,园林,人工草地等处实现节能节水智能灌溉。 (二)基本思路 本设计采用51单片机为核心控制单元,通过太阳能电池板收集电能,提供给主控制器;通过湿度传感器采集土壤的湿度信号和通过温度传感器采集空气、土壤、水的温度信号,采集到的电平信号通过单片机的AD模块采样并转换成单片机能识别的信号后送入核心控制单元,核心控制单元通过适当的算法对信号进行处理后,实时对喷灌设备进行控制,调整喷灌时间、喷灌水量及温度上下限报警,以达到节水节能的目的。 (三)创新点 节能与智能化结合,应用与实际情况相结合,实现人工草地、园林等地的智能化节能化喷灌。 (四)技术关键 1.51 MCU的程序设计和应用编程。 2. 太阳能的稳定收集与智能储存。 3.对湿度信号和温度信号的实时采集。 4、系统稳定高效的运行。 5)技术指标: (1)要测量喷头周围的湿度,保证全方位都湿的时候才不喷水 (2)湿度的测量范围RH: 0%~65% (3)温度的测量范围:0℃~40℃ (4)电源供电电流达到: 470mA (5)实时显示干湿

科学性、先进性

目前国内的灌溉系统大部分都是人工为主,使用起来费时费力,而且节水性能比较差;部分系统虽然实现了自动灌溉,但是在供电方面仍有许多缺陷。本设计能弥补当前许多系统的弊端,在温棚,园林,人工草地等处实现节能节水智能灌溉。 本设计采用51单片机为核心控制单元,通过太阳能电池板收集电能,提供给主控制器;通过湿度传感器采集土壤的湿度信号和通过温度传感器采集空气、土壤、水的温度信号,采集到的电平信号通过单片机的AD模块采样并转换成单片机能识别的信号后送入核心控制单元,核心控制单元通过适当的算法对信号进行处理后,实时对喷灌设备进行控制,调整喷灌时间、喷灌水量及温度上下限报警,以达到节水节能的目的。 本文的创新点在于节能与智能化结合,应用与实际情况相结合,实现人工草地、园林等地的智能化节能化喷灌。

获奖情况及鉴定结果

作品所处阶段

完成

技术转让方式

作品可展示的形式

实物、现场演示

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

(一)使用说明 首先两个个温度传感器分别插到土壤里面和水里面。三组钢针插到需要灌溉的土壤里面。主电路放在控制室里面。太阳能板放在能采集到太阳的地方,系统就能自动工作。 (二)技术特点 本系统在湿度采集方面采用自制的湿度传感器,通过设定上下阀门,能实时的采集到土壤湿度信号,而且不怕水,腐蚀等优点。采集土壤、水的温度传感器是特制的优质不锈钢管封装,具有防水 、防潮 、防生锈等优点。 (三)作品优势(4)节省人力物力。(5)适用范围广。(6)灌溉质量好。(7)先进性。(8)可靠性。(9)易维修性。(10)经济性。 (四)适用范围 园林,草地,温棚等需灌溉场所。 (五)市场分析和经济效益预测 本系统实践了“节能减排,绿色能源”的理念,关注当前最新绿色能源的发展方向,注意到当前中国缺水但大部分城市草地还没实现自动喷灌或喷灌只是检测湿度,我们系统实现了太阳能、湿度检测与温度检测三者的整合,使自动喷灌系统更加环保、合理。国内有庞大的用户,因此应用前景明朗,市场广阔。

同类课题研究水平概述

目前国内主要的灌溉系统为人工灌溉系统和自动化灌溉系统。但它们有各自的缺点: 1.人工灌溉系统,需要人为的开启和关闭灌溉系统,浪费了大量的人力。而且通过人自己判断是否需要灌溉,误差很大,节水性能很差。 2.国内自动化灌溉系统,大部分采用昂贵的土壤湿度传感器,费用极高,难以普及到普通的花园草坪,温棚等中小型的灌溉区域,而且供电方面大多数采用市电,不能达到节约能源的目的。
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