基于4G数据传输的低功耗灌溉控制器的制作方法
基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器
技术领域
1.本实用新型涉及灌溉设备，具体涉及一种基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器。
背景技术：
2.在农业大田灌溉的应用中，受到户外先天条件影响和供水面积需求制约，使得灌溉设备的取电和安装相对困难；若灌概工程的设施不齐全，一方面搭建成本极大，同时使得水资源利用率很低，可能造成水资源严重浪费。
3.随着当前灌溉技术的发展，更多需要对灌溉设备进行监管，避免农田出现灌溉过度或缺水的情况，影响正常的农业生产。使得灌溉设备在灌溉过程中往往需要对灌溉数据进行上传，一般通过无线通讯技术阻建局域网将数据传输至中心设备，再由中心设备式与物联网平台进行数据交互，从而将数据规模化传递至物联网中，由于该方式受制于设备成本以及设备能耗因素，使得内建的无线通讯模块普遍使用效率较低，最终导致覆盖面积有限，同时由于农村地势，地貌的遮挡，导致局域网的搭建效果并不理想。
4.更为重要的是， 中心设备一般为了降低能耗，采用唤醒机制进行浇灌，使得中心设备和多个执行端的控制器通讯前存在延迟，在局域网条件下，中心设备的控制命令下发和执行动作存在秒级延时，从使得用户使用效果不甚理想。因此如何在户外对浇灌进行有效控制是值得研究的。
技术实现要素：
5.本实用新型的目的在于提供一种基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器，以期望改善当前的智能浇灌系统采用局域网交互，运用过程整体能耗较高，同时部分设备受限于指令延迟，使得用户使用效果不理想的问题。
6.为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器，包括供电模块、4g模块、mcu控制器、电量采集模块、电控阀门和传感器；上述电控阀门用于释放水源，上述供电模块分别与4g模块、mcu控制器和传感器电连接，上述传感器与mcu控制器信号连接，由传感器用于向mcu控制器传输感知数据；上述mcu控制器与电量采集模块信号连接，由电量采集模块采集供电模块的电量信息并将电量信息传输到mcu控制器；上述4g模块与mcu控制器信号连接，上述4g模块用于使mcu控制器与物联网数据连接。
8.作为优选，上述供电模块包括蓄电池、太阳能板和光伏控制器，上述太阳能板通过光伏控制器接入蓄电池；由太阳能板将光能转化为电能并通过光伏控制器将电能储存到蓄电池中。
9.作为优选，上述低功耗灌溉控制器还包括升压模块a和升压模块b，上述升压模块a连接传感器，上述升压模块a用于启动传感器，升压模块b连接电控阀门，上述升压模块b用于驱动电控阀门。
10.进一步的技术方案是，上述mcu控制器通过驱动电路与升压模块a和升压模块b电
连接，由mcu控制器通过升压模块b和升压模块a驱动传感器和电控阀门工作，上述电量采集模块用于采集蓄电池的电量信息。
11.作为优选，上述电控阀门为电磁阀或电开关阀的任意一种。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少是如下之一：
13.本实用新型通过mcu控制器进行整体控制，利用电控阀门的开闭实现水源的释放，通过传感器采集外部数据，整个装置可以通过进行定时唤醒和，基于4g模块的通讯低延时特性，使得单个mcu控制器能够直接利用4g模块进行数据交互，且mcu控制器能够通过4g模块进行外部主动唤醒。当使得利用设备仅需要运行低功耗元件运行设备，并采用休眠机制其他能耗元件处于非工作状态，极大的节约了能耗，同时设备整个系统可以中心化，通过电磁阀的每一个mcu控制器利用4g模块直接与物联网平台连接，实现低时延数据交互，有利于提高用户使用效果。
附图说明
14.图1为本实用新型结构示意图。
15.图2为本实用新型供电示意图。
16.图3为本实用新型信号传递示意图。
17.图4为实施例中升压模块示意图。
18.图5为实施例中控制电路示意图。
具体实施方式
19.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
20.本实用新型的一个实施例是，参考图1至图5所示，一种基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器，包括供电模块、4g模块1、mcu控制器2、电量采集模块、电控阀门3和传感器4；上述电控阀门3用于释放水源，上述供电模块分别与4g模块1、mcu控制器2和传感器4电连接，上述传感器4与mcu控制器2信号连接，由传感器4用于向mcu控制器2传输感知数据；上述mcu控制器2与电量采集模块信号连接，由电量采集模块采集供电模块的电量信息并将电量信息传输到mcu控制器2；上述4g模块1与mcu控制器2信号连接，上述4g模块1用于使mcu控制器2与物联网数据连接。
21.其中mcu控制器2为现有商品，mcu控制器2的型号可以是efn32222f128低功耗控制器，也可以是mcu-pic24fj128ga306,其4g模块可以是现有的通讯模组，其通讯模组芯片可以采用m6310系列，使得休眠模式下能耗低至1.3ma。
22.其中，电控阀门3安装装供水管路上，利用供水管路输出水源，通过电控阀门3的开启和关闭使得供水管路完成开合，达到浇灌的目的。
23.通过供电模块向4g模块1、mcu控制器2和传感器4输出必要的工作用电，非工作时，其4g模块1、mcu控制器2可以处于休眠状态，其传感器4处于断电状态。
24.其中mcu控制器2可以采用rtc定时的方式，进行自主启动，当mcu控制器自主启动后，rtc定时中断，mcu控制器控制传感器4启动，其中，传感器4为现有商品，其传感器4主要
用于感知触发条件，其传感器4可以采用单一传感元件，也是两个以上的感知元件的组合，例如传感器4采集储水罐信息，使得储水罐的储水信息能够作为浇灌的触发条件。其传感器也可以是温度传感器，通过传感器4采集温度数据，并将温度作为浇灌触发条件。从而mcu控制器通过传感器信号启动电控阀门3
25.为了工作人员可以通过物联网对装置进行远程监控和操作，其中4g模块1主要用户唤醒mcu控制器2，并且和物联网平台进行交互。工作人员需要通过物联网控制浇灌时，通过物联网向4g模块1输出唤醒指令， 4g模块1接收到平台指令，由4g模块1唤醒mcu控制器2，mcu控制器2被唤醒后，暂停rtc定时唤醒功能，mcu控制器2开始接收控制指令，通过mcu控制器2执行控制指令，使得电控阀门3开始工作，同时，mcu控制器2生成执行反馈数据包，通过4g模块1传递至物联网平台。该方式的使用，使控制命令的下发执行动，不存在中转，极大来的改善了指定传递过程中的延迟风险，从而保证了用户的使用体验。
26.基于上述实施例，参考图2所示，本实用新型的另一个实施例是，上述供电模块包括蓄电池5、太阳能板6和光伏控制器7，上述太阳能板6通过光伏控制器7接入蓄电池5；由太阳能板6将光能转化为电能并通过光伏控制器7将电能储存到蓄电池5中；由于低功耗灌溉控制器的采用的蓄电池5供能，其蓄电池5内阻较低 , 蓄电池5还可以可实现大功率电流输出，从而保证设备满负荷运行时的用电需求。
27.值得注意的是，若太阳能板6采光条件良好，单一太阳能板6能够满足蓄电池容量使用，则可以采用单一太阳能板6进行光能转化。若蓄电池容量较大，且太阳能板6采光周期较短，为了提高太阳能板6的光电转化量，太阳能板6可以为两个以上，由于多个太阳能电池板等效并联电阻较大，故多个太阳能板6可以采用等效串联的方式降低电阻，使得太阳能板6本身能耗不会对整个工程应用造成影响。
28.其中，太阳能板6可以现有的光伏板，通过光伏控制器7将太阳能板6产生电能传递至蓄电池5，其光伏控制器7为现有商品，一方面光伏控制器7可以避免蓄电池逆向供电，另一方面光伏控制器7可以采用mppt算法，控制能够实时检测太阳能电池板的发电电压，并追踪最高电压电流值，以最高的效率对蓄电池5进行充电。
29.进一步的，参考图1至图3所示，上述低功耗灌溉控制器还包括升压模块a和升压模块b，上述升压模块a连接传感器4，上述升压模块a用于启动传感器4，升压模块b连接电控阀门3，上述升压模块b用于驱动电控阀门3
30.其中，升压模块a和升压模块b可以现有的升压电路也可以是现有的升压器。升压模块a和升压模块b的电路结构主要目的是升压输出，其中，传感器4和电控阀门3分别通过升压模块a和升压模块b进行电流导通，通过升压模块a和升压模块b实现了电流的升压控制与蓄电池5输出电源电压的稳定。其升压模块b的设置可以控制电控阀门3提供较大能量输出，有利于实现对电控阀门3操作的有效控制。
31.值得注意的是，还可以在升压模块a和升压模块b的前端和后端各设置前级滤波电路与后级滤波电路，以便于降低输入输出电压纹波。当负载发生变化时，能够使输入和输出电压保持稳定。必要时还可以加入过流保护电路，使得当电控阀门3或传感器4发生故障或短路时，避免整个系统产生大电流而损坏。
32.进一步的，上述mcu控制器2通过驱动电路与升压模块a和升压模块b电连接，由mcu控制器2通过升压模块b和升压模块a驱动传感器4和电控阀门3工作，上述电量采集模块用
于采集蓄电池5的电量信息。
33.其中，电量采集模块为现有商品，通过电量采集模块接入到蓄电池5上，从而通过电量采集模块采集蓄电池5的电能信号，并将信息传递至mcu控制器2。
34.驱动电路为现有的供电控制电路，mcu控制器2主要控制驱动电路的供电控制，其驱动电路设置在升压模块a和升压模块b前端 , 并且通过mcu控制器2的单片机 i/o 口控制。使得在不需要进行阀门开关阀操作时，mcu控制器2可以切断整个电路系统的供电 , 达到降低功耗的目的。
35.参见图4和图5所示，升压模块的升压芯片采用 lmr62421 控制芯片，其lmr62421是一款简单易用且空间利用率较高的开关稳压器，从而在尽可能小的 pcb板内提供局部dc/dc 转换以及快速瞬态响应和准确调节所需的功能。
36.其芯片引脚en通过上拉电阻r3接到q1，其q1导通后即可开始工作，在一定程度上节省控制引脚。电感l1可实现电能和磁能相互转换,当sw引脚置低时,电感将电能转换为磁能储存起来,当sw引脚置高时,电感将储存的磁能转换为电能,并且这个能量与输入电源电压叠加,通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压,提供给负载,该电压是输入电源电压和电感的磁能转换为电能叠加后形成的电压,使得输出电压高于输入电压,从而达到升压目的。
37.进一步的，上述电控阀门3为电磁阀或电开关阀的任意一种。其中电磁阀和电开关阀均可以通过控制电路进行控制。
38.在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、
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实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。
39.尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
技术特征：
1.一种基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器，其特征在于，包括供电模块、4g模块（1）、mcu控制器（2）、电量采集模块、电控阀门（3）和传感器（4）；所述电控阀门（3）用于释放水源，所述供电模块分别与4g模块（1）、mcu控制器（2）和传感器（4）电连接，所述传感器（4）与mcu控制器（2）信号连接，由传感器（4）用于向mcu控制器（2）传输感知数据；所述mcu控制器（2）与电量采集模块信号连接，由电量采集模块采集供电模块的电量信息并将电量信息传输到mcu控制器（2）；所述4g模块（1）与mcu控制器（2）信号连接，所述4g模块（1）用于使mcu控制器（2）与物联网数据连接。2.根据权利要求1所述的基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器，其特征在于：所述供电模块包括蓄电池（5）、太阳能板（6）和光伏控制器（7），所述太阳能板（6）通过光伏控制器（7）接入蓄电池（5）；由太阳能板（6）将光能转化为电能并通过光伏控制器（7）将电能储存到蓄电池（5）中。3.根据权利要求1所述的基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器，其特征在于：所述低功耗灌溉控制器还包括升压模块a和升压模块b，所述升压模块a连接传感器（4），所述升压模块a用于启动传感器（4），升压模块b连接电控阀门（3），所述升压模块b用于驱动电控阀门（3）。4.根据权利要求3所述的基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器，其特征在于：所述mcu控制器（2）通过驱动电路与升压模块a和升压模块b电连接，由mcu控制器（2）通过升压模块b和升压模块a驱动传感器（4）和电控阀门（3）工作，所述电量采集模块用于采集蓄电池（5）的电量信息。5.根据权利要求1所述的基于4g数据传输的低功耗灌溉控制器，其特征在于：所述电控阀门（3）为电磁阀或电开关阀的任意一种。
技术总结
本实用新型公开了一种基于4G数据传输的低功耗灌溉控制器，包括供电模块、4G模块、MCU控制器、电量采集模块、电控阀门和传感器；所述电控阀门用于释放水源，所述供电模块分别与4G模块、MCU控制器和传感器电连接，所述传感器与MCU控制器信号连接，由传感器用于向MCU控制器传输感知数据；所述MCU控制器与电量采集模块信号连接，由电量采集模块采集供电模块的电量信息并将电量信息传输到MCU控制器；所述4G模块与MCU控制器信号连接，所述4G模块用于使MCU控制器与物联网数据连接；以期望改善当前的智能浇灌系统采用局域网交互，运用过程整体能耗较高，同时部分设备受限于指令延迟，使得用户使用效果不理想的问题。使用效果不理想的问题。使用效果不理想的问题。
