太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)屬于道路隔離欄領(lǐng)域，包括花盆5、噴嘴2、供水管道9、供水端1、自動(dòng)控制模塊4、濕度傳感器3、太陽能供電模塊10，其中，連接到自動(dòng)控制模塊4的濕度傳感器3放入花盆5土壤中，太陽能供電模塊10給系統(tǒng)供電，花盆5之間用供水管道9連接，噴嘴2連接到每個(gè)花盆5內(nèi)的供水管道9上，供水管道9通過供水端1連接到自來水供水系統(tǒng)，連接花盆5的供水管連接在花盆5的上端。本系統(tǒng)解決了人工管理中人手不足的問題，隔離欄的花盆5之間通過供水管進(jìn)行在提供澆水的功能情況下防止目前隔離欄容易翻越，隔離欄采用自動(dòng)控制模塊4實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制澆水，節(jié)約了人力成本，種植花朵效果更好。
【專利說明】太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種道路隔離欄，尤其涉及一種太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的需要，馬路周邊有許多綠化草地和花盆等，但是炎炎夏天，如果長(zhǎng)期干旱地區(qū)，綠化設(shè)施長(zhǎng)期無人打理的話，植物就會(huì)枯萎，但是人工管理的缺陷是，工作量太大，現(xiàn)在中小城市的綠化花盆也是數(shù)以萬計(jì)，大片的草地，現(xiàn)在一般都采用人工控制電動(dòng)噴水方式，由于花盆不是集中擺放，這種電動(dòng)噴水方式顯然不能滿足，所以當(dāng)前馬路邊的花盆幾乎無人管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的以上問題，本專利提出了太陽能馬路花盆5自動(dòng)澆水系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度進(jìn)行澆水。
[0004]一種太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，包括花盆5、噴嘴2、供水管道9、供水端1、自動(dòng)控制模塊4、濕度傳感器3、太陽能供電模塊10，其中，連接到自動(dòng)控制模塊4的濕度傳感器3放入花盆5 土壤中，太陽能供電模塊10給系統(tǒng)供電，花盆5之間用供水管道9連接，噴嘴2連接到每個(gè)花盆5內(nèi)的供水管道9上，供水管道9通過供水端I連接到自來水供水系統(tǒng)，連接花盆5的供水管連接在花盆5的上端。
[0005]所述的太陽能供電模塊10包括太陽能電池板、太陽能控制器、鋰離子電池、備用電池，太陽能電池板通過太陽能控制器與鋰離子電池相連；太陽能控制器由微處理器、充電電路、放電電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路組成，它們與微處理器相連；充電電路輸入端連接太陽能電池板，輸出端連接鋰離子電池或者備用電池，放電電路輸入端連接鋰離子電池，輸出端連接用電設(shè)備，檢測(cè)電路連接鋰離子電池和用電設(shè)`備。
[0006]所述花盆5包括土壤箱6、水箱7、清泥裝置11、水泵、導(dǎo)水槽12、壓力傳感器8、水箱7連接管，水箱7置于土壤箱6下面，水箱7下部有清泥裝置11，水箱7連接管分別在花盆5水箱7的兩端，左右兩端的連接管有相互卡緊結(jié)構(gòu)，壓力傳感器8放置于水箱7底部，水泵放置于水箱7中，導(dǎo)水槽12安裝于水箱7的上沿。
[0007]所述的自動(dòng)控制模塊4包括CPU微處理器、數(shù)字控制面板、運(yùn)算放大器、太陽能供電模塊10隔離單元、濕度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)，太陽能供電模塊10通過太陽能供電模塊10隔離單元分別電連接濕度傳感器3、壓力傳感器8，濕度傳感器3、壓力傳感器8通過運(yùn)算放大器連入到CPU微處理器，數(shù)字控制面板由液晶顯示器和操作面板組成，數(shù)字控制面板連接到CPU微處理器。
[0008]所述供水端I有閥門。
[0009]所述CPU微處理器為單片機(jī)，包括信號(hào)采樣單元、識(shí)別單元、運(yùn)算單元、處理單元、輸出單元。信號(hào)采樣單元把采樣的系統(tǒng)濕度信號(hào)送到CPU微處理器的識(shí)別單元，經(jīng)其識(shí)別后由運(yùn)算單元處理，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，形成CPU微處理器能識(shí)別的一系列數(shù)據(jù)代碼，通過處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)放大單元放大后，通過輸出單元把控制信號(hào)輸出到數(shù)字控制面板和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行澆水。
[0010]所述自動(dòng)控制模塊4的濕度控制系統(tǒng)采用模糊PID控制。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，隔離欄的花盆5之間通過供水管進(jìn)行在提供澆水的功能情況下防止目前隔離欄容易翻越，隔離欄采用自動(dòng)控制模塊4實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制澆水，節(jié)約了人力成本，種植花朵效果更好，本發(fā)明采用水箱7供水，能接雨水供水，節(jié)約了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 圖2自動(dòng)控制模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖3CPU微處理結(jié)構(gòu)圖 圖4PID模糊控制器系統(tǒng)框圖
其中，I為供水端、2為噴嘴、3為濕度傳感器、4為自動(dòng)控制模塊、5為花盆、6為土壤箱、7為水箱、8為壓力傳感器、9為供水管道、10為太陽能供電模塊、11為清泥裝置、12為導(dǎo)水槽。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0014]如圖1，一種太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，包括花盆5、噴嘴2、供水管道9、供水端1、自動(dòng)控制模塊4、濕度傳感器3、`太陽能供電模塊10，其中，連接到自動(dòng)控制模塊4的濕度傳感器3放入花盆5 土壤中，太陽能供電模塊10給系統(tǒng)供電，花盆5之間用供水管道9連接，噴嘴2連接到每個(gè)花盆5內(nèi)的供水管道9上，供水管道9通過供水端I連接到自來水供水系統(tǒng)?；ㄅ?包括土壤箱6、水箱7、清泥裝置11、導(dǎo)水槽12、壓力傳感器8、水箱7連接管，土壤箱6用于栽花，水箱7置于土壤箱6下面，用于儲(chǔ)備水用，水箱7下部有清泥裝置11，清泥裝置11主要用于定期清理水箱7里沉底的泥土，水泵放置于水箱7中，用于控制噴嘴2出水，水箱7連接管分別在花盆5水箱7的兩端，左右兩端的連接管能相互卡緊連接，為了道路花盆5式隔離欄美觀性，花盆5之間的水箱7連接管可以有一組進(jìn)行水質(zhì)的流通；壓力傳感器8放置于水箱7底部，用于確定水位的高低，水箱7儲(chǔ)水，雨天通過導(dǎo)水槽12把雨水流到水箱7里，當(dāng)水箱7水少于最低的水位線時(shí)，通過自來水進(jìn)行補(bǔ)水，自來水補(bǔ)水到壓力傳感器8設(shè)置的最高水位線停止。由于花盆5結(jié)構(gòu)相同，受日照強(qiáng)度基本相同，本系統(tǒng)采用50個(gè)花盆5為一組，每組放一個(gè)濕度傳感器3、供水管一個(gè)供水端1，連接花盆5的供水管連接在花盆5的上端，這樣方便澆水和防止行人跨域隔離欄。
[0015]如圖2，自動(dòng)控制模塊4包括CPU微處理器、數(shù)字控制面板、運(yùn)算放大器、太陽能供電模塊10隔離單元、濕度控制系統(tǒng)，壓力控制系統(tǒng)，太陽能供電模塊10通過太陽能供電模塊10隔離單元分別電連接濕度傳感器3、壓力傳感器8，濕度傳感器3、壓力傳感器8通過運(yùn)算放大器連入到CPU微處理器，數(shù)字控制面板由液晶顯示器和操作面板組成，液晶顯示器用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，操作面板用于設(shè)計(jì)濕度值、壓力的最大和最小值、選擇手動(dòng)和自動(dòng)檔進(jìn)行控制，連接到CPU微處理器。道路花盆5式隔離欄的供水管道9通過供水端I連接到自來水，供水端I和自來水連接處有閥門，用于控制水量。
[0016]如圖3，CPU微處理器為單片機(jī)，信號(hào)采樣單元把采樣的系統(tǒng)濕度、系統(tǒng)壓力信號(hào)送到CPU微處理器的識(shí)別單元，經(jīng)其識(shí)別后由運(yùn)算單元處理，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，形成CPU微處理器能識(shí)別的一系列數(shù)據(jù)代碼，通過處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)放大單元放大后，通過輸出單元把控制信號(hào)輸出到數(shù)字控制面板和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行澆水或者補(bǔ)水。
[0017]如圖4，太陽能供電模塊10包括太陽能電池板、太陽能控制器、鋰離子電池、備用電池。太陽能電池板通過太陽能控制器與鋰離子電池相連；太陽能控制器由微處理器、充電電路、放電電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路組成，它們與微處理器相連；充電電路輸入端連接太陽能電池板，輸出端連接鋰離子電池，放電電路輸入端連接鋰離子電池，輸出端連接用電設(shè)備，檢測(cè)電路連接鋰離子電池和用電設(shè)備。
[0018]太陽能供電模塊10給各模塊提供供電，太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能在充電電路的作用下，將該能量存儲(chǔ)在鋰離子電池中，備用電設(shè)備使用；當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到有用電設(shè)備需要工作用電時(shí)，經(jīng)過放電電路將鋰離子電池中的電能提供給用電設(shè)備；當(dāng)遇到連續(xù)的陰雨天氣，檢測(cè)電路檢測(cè)到鋰離子電池中的電能不能滿足用電設(shè)備所需的電能時(shí)，此時(shí)啟用備用電池保證用電設(shè)備正常工作；當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到用電設(shè)備過載、短路、過流等異常情況時(shí)，保護(hù)電路關(guān)閉輸出，鋰離子電池停止供電，等異常排除，供電系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。
[0019]由于在澆水過程中，針對(duì)土壤設(shè)定的濕度，在澆水的過程中信號(hào)采樣單元按照數(shù)字面板的各項(xiàng)操作功能進(jìn)行采集，其特征是只要某操作按鍵有高電平信號(hào)，就將信號(hào)送到識(shí)別單元，經(jīng)識(shí)別確認(rèn)為所用功能后，在處理單元內(nèi)進(jìn)行處理，其特征在于把經(jīng)設(shè)計(jì)者預(yù)先設(shè)定的功能和采集到信號(hào)進(jìn)行特殊處理，分別送到輸出單元和信號(hào)采集單元。輸出單元把處理后得到的信號(hào)，送到液晶顯示器和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；另外，信號(hào)采集單元收到處理后得到的信號(hào)后，對(duì)按鍵進(jìn)行功能性封鎖，使得不同操作模式，某些按鍵不起作用。
[0020]具體設(shè)置如下:
1、濕度、壓力設(shè)定部分:根據(jù)不通季節(jié)，設(shè)置濕度數(shù)據(jù)期望值或者控制面板設(shè)置；壓力設(shè)定的最低水位線壓力和最高水位線壓力。`
[0021]2、系統(tǒng)濕度傳感器3，采用全密封精密簧片式濕度傳感器3作為系統(tǒng)濕度的信號(hào)采樣，具有采樣精度高，工作穩(wěn)定可靠，不銹鋼材料制作，耐腐蝕，抗震動(dòng)、標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口 ；
3、手動(dòng)\自動(dòng)工作狀態(tài)
CPU根據(jù)面板按鍵選擇后自動(dòng)識(shí)別工作在自動(dòng)、手動(dòng)狀態(tài)。
[0022]手動(dòng)狀態(tài)；
CPU正確顯示系統(tǒng)濕度、壓力，系統(tǒng)不進(jìn)行濕度或者壓力比較，顯示屏不顯示“設(shè)定濕度”而顯示“手動(dòng)”
自動(dòng)狀態(tài)；
CPU正確顯示系統(tǒng)濕度，面板上設(shè)定濕度或者壓力按鍵起作用并顯示設(shè)定濕度或者壓力，進(jìn)行系統(tǒng)值與設(shè)定值比較，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)使整個(gè)系統(tǒng)工作在全自動(dòng)濕度平衡模式下。
[0023]4、比較信號(hào)輸出
自動(dòng)工作模式下，系統(tǒng)值與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出連續(xù)變化的電壓信號(hào)去控制供水端1，調(diào)節(jié)供水端I閥門，直到系統(tǒng)值與設(shè)定值達(dá)到要求。[0024]5、CPU外掛顯示系統(tǒng)
系統(tǒng)濕度、壓力顯示；是一個(gè)變量，根據(jù)濕度、壓力隨時(shí)都在改變，真實(shí)反映出系統(tǒng)濕度、壓力。設(shè)定濕度、壓力顯示；一旦設(shè)定后，自動(dòng)鎖存為一常量，除非重新設(shè)定，并且能在運(yùn)行中動(dòng)態(tài)設(shè)定，系統(tǒng)又工作在新設(shè)定的濕度、壓力下。
[0025]濕度、壓力控制系統(tǒng)采用模糊PID控制，濕度控制系統(tǒng)設(shè)定濕度設(shè)定值，壓力控制系統(tǒng)設(shè)定壓力設(shè)定最小值和最大值，控制系統(tǒng)采用模糊自適應(yīng)PID，將與根據(jù)濕度傳感器
3、壓力傳感器8的輸出量匯總計(jì)算，然后送到系統(tǒng)分配模塊，按適當(dāng)?shù)囊?guī)則分配給各分支，是通過濕度、壓力等參數(shù)的感應(yīng)，將感應(yīng)轉(zhuǎn)變成信號(hào)傳輸給系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的濕度、壓力參數(shù)，發(fā)出指令對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)通過傳感器即時(shí)傳遞濕度、壓力動(dòng)態(tài)和系統(tǒng)設(shè)定的濕度、壓力參數(shù)比較，防止過度澆水的情況。該道路花盆5式隔離欄不僅可以根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)還可以隨時(shí)修改數(shù)據(jù)。因此反饋?zhàn)詣?dòng)控制理論應(yīng)用的關(guān)鍵就是:做出正確的測(cè)量和比較后，如何才能更好地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的響應(yīng)。PID(比例-積分-微分)控制器就是采用比例、積分、微分的關(guān)系來調(diào)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)的自動(dòng)控制器。濕度控制系統(tǒng)所采取的模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖4所示。模糊PID控制器以系統(tǒng)的偏差e和偏差變化率為輸入量，經(jīng)過模糊化處理后分別得到模糊量E和EC，以此為依據(jù)進(jìn)行模糊推理，得到的輸出量為PID控制參數(shù)Kp，Ki, Kd的增量Λ Κρ，Λ Ki, Λ Kd在線調(diào)整PID參數(shù)。Κ1，Κ2，Κ3，Κ4，Κ5為比例因子。
[0026]模糊PID控制器調(diào)整PID參數(shù)計(jì)算為:
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，包括花盆(5)、噴嘴(2)、供水管道(9)、供水端(I)、自動(dòng)控制模塊(4)、濕度傳感器(3 )、太陽能供電模塊(10 )，其中，連接到自動(dòng)控制模塊(4 )的濕度傳感器(3 )放入花盆(5 ) 土壤中，太陽能供電模塊(10 )給系統(tǒng)供電，花盆(5 )之間用供水管道(9)連接，噴嘴(2)連接到每個(gè)花盆(5)內(nèi)的供水管道(9)上，供水管道(9)通過供水端(I)連接到自來水供水系統(tǒng)，其特征在于:連接花盆(5)的供水管連接在花盆(5)的上端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，其特征是:所述的太陽能供電模塊(10)包括太陽能電池板、太陽能控制器、鋰離子電池、備用電池；太陽能電池板通過太陽能控制器與鋰離子電池相連；太陽能控制器由微處理器、充電電路、放電電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路組成，它們與微處理器相連；充電電路輸入端連接太陽能電池板，輸出端連接鋰離子電池或者備用電池，放電電路輸入端連接鋰離子電池，輸出端連接用電設(shè)備，檢測(cè)電路連接鋰離子電池和用電設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述花盆(5)包括土壤箱(6)、水箱(7)、清泥裝置(11)、導(dǎo)水槽(12)、壓力傳感器(8)、水箱(7)連接管，水箱(7)置于土壤箱(6)下面，水箱(7)下部有清泥裝置(11)，水箱(7)連接管分別在花盆(5)水箱(7)的兩端，左右兩端的連接管有相互卡緊結(jié)構(gòu)，壓力傳感器(8)放置于水箱(7)底部，水泵放置于水箱(7)中，導(dǎo)水槽(12)安裝于水箱(7)的上沿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述供水端(I)有閥門。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述的自動(dòng)控制模塊(4)包括CPU微處理器 、數(shù)字控制面板、運(yùn)算放大器、太陽能供電模塊(10)隔離單元、濕度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)，太陽能供電模塊(10)通過太陽能供電模塊(10)隔離單元分別電連接濕度傳感器(3)、壓力傳感器(8)，濕度傳感器(3)、壓力傳感器(8)通過運(yùn)算放大器連入到CPU微處理器，數(shù)字控制面板由液晶顯示器和操作面板組成，數(shù)字控制面板連接到CPU微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述CPU微處理器為單片機(jī)，包括信號(hào)采樣單元、識(shí)別單元、運(yùn)算單元、處理單元、輸出單元；信號(hào)采樣單元把采樣的系統(tǒng)濕度信號(hào)送到CPU微處理器的識(shí)別單元，經(jīng)其識(shí)別后由運(yùn)算單元處理，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，形成CPU微處理器能識(shí)別的一系列數(shù)據(jù)代碼，通過處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)放大單元放大后，通過輸出單元把控制信號(hào)輸出到數(shù)字控制面板和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行燒水。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述自動(dòng)控制模塊(4)的濕度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)采用模糊PID控制。
【文檔編號(hào)】A01G27/00GK103875510SQ201410076255
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】陳俊, 強(qiáng)俊 申請(qǐng)人:安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院