基于32单片机控制的智能灌溉系统
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摘 要
智能灌溉装置包括蓄水箱、控制箱和均匀分布在待灌溉区域的多组喷水装置，喷水装置包括喷头组件、微控制器以及与微控制器电性连接的土壤湿度传感器和水泵。这款新型智能灌溉装置，能够根据土壤湿度情况进行自动化灌溉，实现智能控制，节省人力与水资源，提高灌溉效率。
关键词
智能灌溉;STM32单片机;LoRa通信模块;GPS定位模块
中图分类号： S277.9 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.038
1 智能灌溉系统技术介绍
1.1 技术领域
本实用新型涉及农业灌溉技术领域，特别是涉及一种智能灌溉装置。
1.2 背景技术
在农业作物种植过程中，灌溉是一项不可缺少的步骤，天气热的时候几乎每天需要灌溉，且每种农作物的灌溉时间也是不一样的，灌溉多少水分也不一样，大大增加劳动力与成本。
随着中国工业水平的发展，农业灌溉对自动化机器灌溉的需求越来越大，但是现有的自动化灌溉装置仍存在很多的不足：无法对供水装置进行智能控制，灌溉水量过大且容易损伤农作物，并在一定程度上浪费了水资源，灌溉水量过少且无法实现良好的浇灌效果，灌溉效率较低，浪费大量的人力物力。
2 智能灌溉系统特征
智能灌溉装置特征在于，蓄水箱、控制箱和均匀分布在待灌溉区域的多组喷水装置，控制箱固定连接在蓄水箱上，控制箱内设置有中央处理器以及与中央处理器电性连接的显示屏;喷水装置包括喷头组件、微控制器以及与微控制器电性连接的土壤湿度传感器和第一水泵，喷头组件通过输水管与第一水泵连通，土壤湿度传感器用于采集土壤湿度;微控制器与中央处理器通信连接，微控制器将土壤湿度数据实时传输给中央处理器，并通过显示屏显示;土壤湿度传感器为RS485湿度传感器。微控制器为STM32ZET6单片机。下面对几个重要的部分进行特征解析：
2.1 喷水装置特征及构造
喷头组件包括竖直管道、三通管和两个雾化喷头，三通管包括竖直管口和两个水平管口，三通管的竖直管口与竖直管道可转动连接，水平管口与雾化喷头连接，竖直管道与输水管道相连通，雾化喷头朝向向上，并与水平管口的水平延伸方向呈设定角度，雾化喷头喷水时，雾化喷头和三通管在水流离心力和反作用力的推动作用下旋转。喷水装置还包括GPS定位模块，GPS定位模块与微控制器电性连接。
2.2 蓄水装置特征及构造
蓄水箱上连接有进水管道，进水管道通过第二水泵与水井或水塔连通，第二水泵与中央处理器电性连接。蓄水箱内设置有液位传感器，液位传感器与中央处理器电性连接。蓄水箱上连接有出水管道，出水管道与第一水泵相连通。
2.3 控制系统特征及构造
控制箱内设置有LoRa通信模块，LoRa通信模块与中央处理器电性连接，中央处理器通过LoRa通信模块与用户终端通信连接。土壤湿度传感器将土壤湿度数据传输给微控制器，若数据低于微控制器设定湿度阈值，微控制器控制第一水泵开启。土壤湿度传感器为RS485湿度传感器。微控制器为STM32ZET6单片机。
3 智能灌溉系统实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种智能灌溉装置，能够根据土壤湿度情况进行自动化灌溉，实现了智能控制，节省人力与水资源，提高了灌溉效率。
3.1 实用新型方案
智能灌溉装置以传感器和微控制器相结合的方式，通过土壤湿度传感器实时采集土壤湿度信息，在土壤湿度低于设定阈值时，微控制器控制水泵工作，及时为农作物供水;喷水装置均匀分布在待灌溉区域不同位置，实现不同位置的供水控制，只有湿度低于设定阈值的区域才会供水，有针对性地进行灌溉，确保农作物获得正常生长所需水分;喷头组件设置有两个喷头，喷头以设定倾角设置在水平管口一端，这种角度设置使得喷头和三通阀能够在水流的离心力和反作用力的推动作用下，实现快速旋转，提高灌溉效率;微控制器可以将实时的土壤湿度数据传输给中央处理器，工作人员可以通过显示屏直观了解灌溉区域的土壤湿度情况，更加方便灌溉工作管理。
4 具体实施方式
如图1-图2所示，本实用新型实施例提供的智能灌溉装置，包括：蓄水箱控制箱2和均匀分布在待灌溉区域的多组喷水装置，控制箱2固定连接在蓄水箱1上，控制箱2内设置有中央处理器以及与中央处理器电性连接的显示屏;喷水装置包括喷头组件5、微控制器4以及与微控制器4电性连接的土壤湿度传感器7和第一水泵3，喷头组件5通过输水管与第一水泵3连通，土壤湿度传感器7用于采集土壤湿度，设置在喷水装置附近的地下;微控制器4与中央处理器通信连接，微控制器4将土壤湿度数据实时传输给中央处理器，并通过显示屏显示;其中，微控制器4通过有线或无线的通信方式与中央处理器通信连接，采用现有的通信技术即可，例如wifi、ZigBee、LoRa等无线通信模块。
蓄水箱1上连接有进水管道，进水管道通过第二水泵8与水井或水塔连通，第二水泵8与中央处理器电性连接，蓄水箱1内设置有液位传感器，液位传感器与中央处理器电性连接，如果液位传感器采集到的数值低于中央处理器设定的数值，中央处理器控制第二水泵8工作，从水井或水塔为蓄水箱1供水;蓄水箱1的作用在于储备水资源，如果水井或水塔或第二水泵损坏，还能够为喷水装置提供备用水源。
喷水装置还包括GPS定位模块6，GPS定位模块6与微控制器4电性连接，其定位信息可以通过微控制器4传输给中央处理器。微控制器為STM32单片机。
控制箱内还设置有LoRa通信模块，中央处理器通过LoRa通信模块与用户终端通信连接。用户终端为工作人员使用的计算机服务器。利用LoRa无线网络通信技术进行数据传输，具有通信距离长、通信效率高、运行安全可靠、低成本、低功耗的特点。
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