一种农用机井用水控制装置的制作方法

本实用新型涉及农业技术领域，尤其涉及一种农用机井用水控制装置。

背景技术：

我国淡水资源紧缺，地下水过度开采，其中农业用水占到地下水资源开采的30％以上。对农田灌溉用水的有效计量，并通过收取阶梯水费的方法能够有效管理农业灌溉用水开采，减小地下水资源损耗。

全国很多地区开展了农用机井计量设备改造，通过计量水量或电量的方式，实现了农业机井用水的管理。此类计量设备一般只有一个出水管路，其上设有电磁阀，通过控制设备控制水泵以及电磁阀的开关，实现供水。

在机井的实际应用中，往往出现一口井由多个农户共用的情况，农户刷卡后，虽然水泵和阀门(指上述电磁阀)打开，但水的流向不可控，通常需要人工改变管路，调整水的流向，才能实现对自家田地的灌溉。这造成了农户间抢水、偷水的可能性，阻碍了机井计量设备的推广应用。

技术实现要素：

本实用新型提供一种农用机井用水控制装置，由于包括多个电磁阀和多条出水管路，可根据IC卡的信息读取用户的管路信息，通过继电器控制打开水泵的同时，再通过控制对应的电磁阀驱动电路而控制对应的电磁阀闭合，最终使对应的出水管路导通，给该用户的农田供水，即控制水的流向，杜绝了农户间偷水、抢水的可能性。

第一方面，本实用新型提供一种农用机井用水控制装置，包括：主控制器、读取IC卡信息的IC卡读写器、至少两个电磁阀驱动电路、至少两个电磁阀、隔离驱动电路、继电器、水泵和至少两条出水管路；

所述IC卡读写器与所述主控制器双向通信连接，所述主控制器的输出分别连接所述至少两个电磁阀驱动电路和继电器驱动电路，所述至少两个电磁阀驱动电路和所述至少两个电磁阀一一对应连接，所述继电器驱动电路连接所述继电器的线圈，所述继电器的常开触点连接在所述水泵的电源电路中，所述水泵的出水口通过主管道分别连接所述至少两条出水管路。

优选的，所述装置还包括：用于和服务器进行通信的手机模块；

所述手机模块和所述主控器双向通信连接。

优选的，所述装置还包括：磁吸式按键和显示模块；

所述磁吸式按键连接所述主控器的输入，所述主控器的输出连接所述显示模块。

优选的，所述显示模块包括：点阵式显示屏、数码管驱动电路、八段数码管和LED指示灯；

所述主控制器的输出分别连接所述点阵式显示屏、所述数码管驱动电路和所述LED指示灯，所述数码管驱动电路连接所述八段数码管。

优选的，所述显示模块上设置有茶色玻璃，所述磁吸式按键设置在所述茶色玻璃上。

优选的，所述装置还包括：存储装置；

所述主控制器的输出连接所述存储装置。

优选的，所述存储装置包括：闪存和电可擦除只读存储器；

所述主控制器的输出分别连接所述闪存和所述电可擦除只读存储器。

优选的，所述装置还包括：USB驱动芯片和USB数据传输端口；

所述主控制器的输出连接所述USB驱动芯片，所述USB驱动芯片连接所述USB数据传输端口。

优选的，所述装置还包括：语音芯片；

所述主控制器的输出连接所述语音芯片。

优选的，所述装置还包括：传感器采集模块；

所述传感器采集模块连接所述主控制器的输入。

由上述技术方案可知，本实用新型的农用机井用水控制装置中包括多个电磁阀和多条出水管路。当用户用IC卡在农用机井用水控制装置刷卡后，农用机井用水控制装置根据IC卡的信息读取用户的管路信息，通过继电器控制打开水泵的同时，再通过控制对应的电磁阀驱动电路而控制对应的电磁阀闭合，最终使对应的出水管路导通，给该用户的农田供水，即控制水的流向，杜绝了农户间偷水、抢水的可能性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的一种农用机井用水控制装置的原理框图；

图2为本实用新型一实施例提供的农用机井用水控制装置的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的农用机井用水控制装置的外观图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1为本实用新型一实施例提供的一种农用机井用水控制装置的原理框图；

图2为本实用新型一实施例提供的农用机井用水控制装置的结构示意图。

如图1和图2所示的一种农用机井用水控制装置，包括：主控制器101、读取IC卡信息的IC卡读写器112、至少两个电磁阀驱动电路118、至少两个电磁阀119、隔离驱动电路、继电器121、水泵122和至少两条出水管路206；

所述IC卡读写器112与所述主控制器101双向通信连接，所述主控制器101的输出分别连接所述至少两个电磁阀驱动电路118和继电器驱动电路120，所述至少两个电磁阀驱动电路118和所述至少两个电磁阀119一一对应连接，所述继电器驱动电路120连接所述继电器121的线圈，所述继电器121的常开触点连接在所述水泵122的电源电路中，所述水泵122的出水口通过主管道205分别连接所述至少两条出水管路206。

图2为本实用新型一实施例提供的农用机井用水控制装置的结构示意图，其中，控制器201(包括农用机井用水控制装置的控制部分中除电磁阀外的结构)，其中农用机井203与水泵122连接。

本实用新型实施例的农用机井用水控制装置中包括多个电磁阀和多条出水管路206。用户的管路信息同用水权限、账户余额一同存储在IC卡中，当用户用IC卡在本实用新型的农用机井用水控制装置刷卡后，农用机井用水控制装置首先验证用户的用水权限，然后获取账户余额，最后读取用户的管路信息(即具体该用户对应的是哪条出水管路)，通过继电器121控制打开水泵122的同时，再通过控制对应的电磁阀驱动电路118而控制对应的电磁阀闭合，最终使对应的出水管路206导通，给该用户的农田供水，即控制水的流向，杜绝了农户间偷水、抢水的可能性。

本实用新型实施例可以设置各电磁阀开关的时长、间隔等信息，实现基于时序的自动灌溉。上述电磁阀主要为有线的直流电磁阀，除了支持有线的直流电磁阀外，控制器还能将控制指令传输到485串口115，配合使用无线阀门控制器，就能实现对用户田间阀门的控制。

作为一种优选实施例，所述装置还包括：用于和服务器进行通信的手机模块104；

所述手机模块104和所述主控器双向通信连接。

作为一种优选实施例，所述装置还包括：磁吸式按键107和显示模块；

所述磁吸式按键107连接所述主控器的输入，所述主控器的输出连接所述显示模块。

可以理解的是，磁吸式按键107可在不破坏设备放水性能的同时，为用户提供方便的操作方式。

本实用新型实施例提供磁吸式按键107，用户利用磁性操作棒控制实现磁吸式按键的触发动作，可以向主控制器101输入指令，主控制器101接收到该指令后，会将相应信息显示在显示模块上，从而可以查看基本信息。

作为一种优选实施例，所述显示模块包括：点阵式显示屏108、数码管驱动电路109、八段数码管110和LED指示灯111；

所述主控制器101的输出分别连接所述点阵式显示屏108、所述数码管驱动电路109和所述LED指示灯111，所述数码管驱动电路109连接所述八段数码管110。

本实用新型实施例采用点阵式显示屏、八段数码管和LED指示灯三种形式提示用户用水状态和用户账户等信息，可以在大田中为用户提供清晰明确的信息显示，从而可以给用户提供良好的用户体验。

作为一种优选实施例，所述显示模块上设置有茶色玻璃，所述磁吸式按键107设置在所述茶色玻璃上。

作为一种优选实施例，所述装置还包括：存储装置；

所述主控制器101的输出连接所述存储装置。

作为一种优选实施例，所述存储装置包括：闪存117和电可擦除只读存储器116；

所述主控制器101的输出分别连接所述闪存117和所述电可擦除只读存储器116。

作为一种优选实施例，所述装置还包括：USB驱动芯片105和USB数据传输端口106；

所述主控制器101的输出连接所述USB驱动芯片105，所述USB驱动芯片105连接所述USB数据传输端口106。

作为一种优选实施例，所述装置还包括：语音芯片113；

所述主控制器101的输出连接所述语音芯片113。

作为一种优选实施例，所述装置还包括：传感器采集模块；

所述传感器采集模块连接所述主控制器101的输入。

作为一种优选实施例，所述装置还包括：RTC时钟芯片103，所述RTC时钟芯片103和所述主控制器101双向通信连接。

所述装置还包括：AC-DC供电电路102，所述AC-DC供电电路102连接所述主控制器101的电源端。

本实用新型实施例中，主控制器是农用机井用水控制装置的核心，主要负责整个系统功能的实现，它接收传感器通过传感器采集模块传输的数据，控制继电器121开关，实现数据的远程上传，同时通过IC卡与显示功能实现与用户的交互。通讯模块实现设备的远程通讯功能，将用户的用水信息上传到远程用水管理服务器。显示模块与用户进行交互，主要显示用户的用水信息。传感器采集模块主要负责采集电量、水量等信息，从而实现水费电费的计量。主控制器通过控制继电器121的开关，实现对水泵122启停的控制。IC卡读写器112实现用户刷卡操作时对用户卡内容的读写。

本实用新型农用机井用水控制装置采用220V交流供电，内置AC/DC电压转换电路。以M3内核ARM作为主控制器，运行嵌入式实时操作系统uC/OS II实现各功能的同步运行。RTC时钟芯片103为系统提供标准的时间计时，RTC时钟芯片103独立的供电系统在设备掉电的情况下不影响设备时间，主控制器通过I²C接口获取和设置RTC时钟芯片103的时间。内置手机模块通过UART串口与主控制器通讯，主控制器采用AT指令控制手机模块104数据的收发。存储装置包括擦写寿命长、读写效率高的电可擦除只读存储器116EEPROM和容量充足的闪存117FLASH组成，EEPROM和FLASH都通过SPI接口与主控制器通讯，其中EEPROM主要用来存取如系统参数、设备状态等经常擦写修改的信息，FLASH主要用于存储用水记录、传感器采集数据等信息。显示模块包括点阵式显示屏108、八段数码管110和LED指示灯111，它们分别由主控制器控制显示内容。其中八段数码管110有锁存器(即数码管驱动电路109)驱动，显示数字内容。主控制器利用USB驱动芯片105驱动一个Mico USB数据传输端口(USB数据传输端口106可为Mico USB数据传输端口)，USB驱动芯片105与主控制器之间SPI通讯，主控制器可以通过Mico USB数据传输端口与电脑连接，实现数据的导出和主控制器基本参数的设置。传感器采集模块通过模拟AI输入114和支持Modbus协议的485串口115(图1中的485MODBUS)组成。模拟AI输入114利用主控制器内部的A/D实现对电流、电压信号的采集，485串口115能够采集数字式传感器信号。传感器采集模块可采集主管道205的压力、流量以及水位等参数。另外主控制器具备语音提示功能，采用语音芯片113实现数据的播报，语音芯片113通过串口与主控制器通讯。

本实现例采用STM32F103ZET6作为主控制器,嵌入实时操作系统uc/OS II V2.90。所采用的RTC时钟芯片103为PCF8563，RTC时钟芯片103的I²C通讯端口SCL、SDA分别与主控制器STM32F103ZET6的GPIO相连，程序内部才用虚拟I2C接口的形式实现时钟的读写。EEPROM采用具有1M Byte存储空间的M95M02，FLASH采用W25Q64，它们的通讯接口同时与主控制器STM32F103ZET6的硬件SPI接口相连，通过片选实现分别通讯。点阵式显示屏108采用OLED自发光显示屏HGS128322_Y_EH_LV，OLED的数据端口和控制端分别与主控制器STM32F103ZET6的GPIO相连。八段数码管110显示长度为十位，采用74HC595驱动。数据交互部分，USB驱动芯片105采用CH340G，它的通讯端口分别与主控制器STM32F103ZET6的UART接口相连。语音芯片113采用SYN6288，同样与主控制器STM32F103ZET6的UART相连，接收主控制器发出的语音指令，并驱动喇叭朗读。IC卡读写芯片(IC卡读写器112可采用IC卡读写芯片)采用MF522B，其通讯端口与主控制器STM32F103ZET6的SPI接口相连，实现IC卡的读写。手机模块104采用了内置TCP/IP协议栈的GPRS手机模块SIM900A，主控制器STM32F103ZET6通过串口发送AT指令方式实现对其的控制。继电器121控制采用TLP291光耦隔离控制，直接由主控制器STM32F103ZET6的GPIO驱动。直流电磁阀采用L9110驱动芯片驱动。传感器采集模块的AI输入114由主控制器STM32F103ZET6内部的AD实现，485串口115则由MAX485驱动主控制器STM32F103ZET6上的一个UART串口实现。

如图3，在结构上，农用机井用水控制装置包括壳体301，在壳体301的面板上设有IC卡读写感应区302，用户可拿IC卡在IC卡读写感应区302刷卡。为了在大田露天环境下显示更清晰，由于OLED、八段数码管和LED指示灯都为自发光器件，因此在包括OLED、八段数码管和LED指示灯的显示模块上设置有茶色玻璃，所述磁吸式按键设置在所述茶色玻璃上，即面板上显示模块的上面为茶色玻璃板，该结构使农用机井用水控制装置外观更美观也提升了强光下的显示效果。茶色玻璃的四角设置了磁吸式按键，用户可以通过磁性操作棒查看设备基本参数和传感器采集数值。SIM卡槽303和Mico USB数据传输端口304设置在了壳体301的右侧。另外壳体301保留语音提示发声孔305。

值得说明的是，本实用新型中的手机模块、显示模块和传感器采集模块等模块均可用可实现上述功能的具体电路或硬件设备实现。

本实用新型的上述各个模块和主控制器集成在一块电路板上，简化设备安装的难度，提高了设备的稳定性。

上文中所指的双向通信连接指双向通信连接的第第一设备的输出连接与所述第一设备双向通信连接的第二设备的输入，第二设备的输出连接第一设备的输入。如：所述IC卡读写器与所述主控制器双向通信连接，即为：IC卡读写器的输出连接主控制器的输入，IC卡读写器的输入连接主控制器的输出。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。