本实用新型涉及一种喷淋系统，具体是一种能够根据环境灰尘浓度和湿度控制电机转速从而实现控制喷淋泵喷水量的农业用喷淋系统，属于农业自动化设备领域。
背景技术：
在农业生产中，尤其是在大棚蔬菜、花卉、果树的生产中为了促进农作物生长需要将大棚内的环境温湿度控制在合理范围。通常控制大棚内湿度的方法主要是喷水、吹风和加热等。要实现大棚内的喷水、吹风和加热作业必须依赖相应设备，例如水泵和喷淋头组成的喷淋设备，吹风机和加热器。
温室大棚的加热设备有多种类型，较多采用的是燃煤锅炉，以2吨和4吨的链条型热水锅炉为主。然而现有技术中广泛采用的加热设备燃煤锅炉工作过程中又会产生大量的粉尘，粉尘附着在农作物叶面上又会影响农作物生长(影响植物光合作用)，并且飘散在大棚内的灰尘也会对在棚内种植的工作人员健康造成危害。
此外现有技术中使用喷水方式对大棚内空气温湿度进行控制的过程中，主要也是以为主观经验判断温湿度为主，缺少客观精确的测量温湿度数据，并且也不能根据实际温湿度情况精确控制喷水量(普通电机和水泵系统无法实现喷水量精确控制)。
综上所述，现有技术中需要一种能够实时精确监控农业大棚内温湿度数据和灰尘浓度数据并根据温湿度与灰尘浓度精确控制喷淋泵喷水量实现智能调节大棚内温湿度并去灰除尘的自动化喷淋系统。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是：怎样提供一种能够实时精确监控农业大棚内温湿度数据和灰尘浓度数据并根据温湿度与灰尘浓度精确控制喷淋泵喷水量实现智能调节大棚内温湿度并去灰除尘的自动化喷淋系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案。
一种农业自动化喷淋系统，其特征在于：它主要由喷淋泵、电机和喷淋控制系统组成；喷淋控制系统能够驱动电机工作，电机能够带动喷淋泵进行喷淋灌溉；
所述喷淋控制系统包括：微控制单元、电机驱动芯片、空气温湿度检测单元和灰尘浓度检测单元；
所述空气温湿度检测单元主要由温湿度检测芯片组成，所述温湿度检测芯片具有I2C接口，温湿度检测芯片通过I2C总线与微控制单元电连接；
所述灰尘浓度检测单元主要灰尘检测芯片构成，所述灰尘检测芯片的数据输出口能够输出灰尘浓度数字信号，所述灰尘检测芯片的数据输出口与微控制单元的输入口相连接；
所述电机驱动芯片为ULN2003型集成电路；所述电机驱动芯片的第一输入端B1与微控制单元的第一输出口相连接，电机驱动芯片的第二输入端B2与微控制单元的第二输出口相连接，电机驱动芯片的第三输入端B3与微控制单元的第三输出口相连接，电机驱动芯片的第四输入端B4与微控制单元的第四输出口相连接，电机驱动芯片的第一输出端C1、第二输出端C2、第三输出端C13和第四输出端C4均与电机相连接。
进一步的，所述微控制单元为MSP430G2553芯片。
进一步的，所述微控制单元还与LCD显示屏相连接，所述LCD显示屏用于显示环境灰尘浓度数值、空气湿度数值和电机转速。
更进一步的，所述电机为步进电机。
相比现有技术，本实用新型具有如下优点：本实用新型中采用温湿度检测芯片(SHT2X芯片)同时实现了温度和湿度两种环境参数的测量，并且采用灰尘浓度检测单元(DSM501型模块)检测环境灰尘浓度参数，以上数据均能实时被微控制单元采集，微控制单元通过电机驱动芯片(ULN2003型集成电路)向步进电机发送PWM波控制信号从而精确控制电机转速，电机驱动喷淋泵工作，因此能够实现根据环境参数精确控制喷淋系统喷水量，一方面进行了正常的农作物灌溉，另一方面实现了大棚内环境温湿度精确调节和及时的除灰抑尘。因此本实用新型具有能够实时智能调节大棚内温湿度并去灰除尘的优点。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种农业自动化喷淋系统，它主要由喷淋泵、电机和喷淋控制系统组成；
喷淋泵采用常规水泵，与水泵相配套的喷头和水雾分配器等构件采用常规设计即可，泵系统不属于本实用新型改进之处，均可采用现有成熟技术，在此不再赘述。
电机可采用步进电机，步进电机是一个把电脉冲转换成离散的机械运动的装置，具有很好的数据控制特性，因此，计算机成为步进电机的理想驱动源，随着计算机技术的发展，软硬件结合的控制方式成为了主流，即通过程序产生控制脉冲驱动硬件电路，例如微控制单元通过软件来控制步进电机是一种主流的电机智能控制方式。
喷淋控制系统主要负责采集大棚内的环境温湿度以及灰尘浓度数据并根据采集数据对电机转速进行精确控制，从而实现对喷淋泵的精确控制。
上述三大主要模块之间的驱动控制关系是：喷淋控制系统能够驱动电机工作，电机能够带动喷淋泵进行喷淋灌溉。
喷淋控制系统包括：微控制单元、电机驱动芯片、空气温湿度检测单元和灰尘浓度检测单元；
空气温湿度检测单元主要由温湿度检测芯片组成，由温湿度检测芯片次用SHT2X芯片，它具有超小型的体积，特别适合移动测量设备。传感器输出经过标定的数字信号，是标准的I2C总线格式，它内置放大器、A/D转换器、内存单元和数字处理单元，能同时检测温度和湿度。此外，SHT2X的分辨率可以通过输入命令进行改变，传感器可以检测到电池低电量状态，有极低功耗的节能模式，具有优异的长期稳定性。SHT2X温湿度检测芯片具有I2C接口，SHT2X温湿度检测芯片通过I2C总线与微控制单元电连接。此外，SHT2X芯片的电源端VCC可以通过一个电阻与微控制单元的IO连接，并将该微控制单元IO设置为强推挽，很多微控制单元输出电流可达20mA，而SHT2X的最大工作电流为330uA，IO口高电平电压约为3V，这是SHT2X的推荐工作电压，因此从供电电压和供电电流两方面分析，用单片机的一个引脚能提供为SHT2X供电的可控电源，并能将SHT2X的静态电流减小到0，因此以上设计往往能够实现温湿度检测单元的低功耗工作，这在便携式仪器中往往又广泛的应用，本实用新型虽然不需要过分强调低功耗、便携式设计，但是这样的设计对简化电路结构也能产生有益效果。
灰尘浓度检测单元主要灰尘检测芯片构成，检测芯片DSM501一共有5个脚：第1脚为测量精度控制脚，第2脚为普通输出脚，第3脚为正电源脚，第4脚为精度可调输出脚，第5脚为电源地脚。其中，第2脚和第4脚都是输出脚，第2脚输出灵敏度已预设定，最小粒子检出能力为1μm；第4脚灵敏度可通过控制脚(即是第1脚)来调整，默认为第2脚的2.5倍，即最小粒子检出能力为2.5μm；具体的，通过在第1脚与地之间加一个电阻可调整第4脚的最小粒子检出水平，调整电阻值可调整第4脚的灵敏度。通常有三个灵敏度调整范围。本实用新型采用第2脚为灰尘浓度检测芯片的数据输出口，该数据输出口能够输出灰尘浓度数字信号，灰尘检测芯片的数据输出口与微控制单元的输入口相连接。
电机驱动芯片为ULN2003型集成电路；ULN2003是一个单片高电压、高电流的达林顿晶体管阵列集成电路。它是由7对NPN达林顿管组成的，它的高电压输出特性和阴极箝位二极管可以转换感应负载。单个达林顿对的集电极电流是500mA，达林顿管并联可以承受更大的电流。本实用新型中，电机驱动芯片的第一输入端B1与微控制单元的第一输出口相连接，电机驱动芯片的第二输入端B2与微控制单元的第二输出口相连接，电机驱动芯片的第三输入端B3与微控制单元的第三输出口相连接，电机驱动芯片的第四输入端B4与微控制单元的第四输出口相连接，电机驱动芯片的第一输出端C1、第二输出端C2、第三输出端C13和第四输出端C4均与电机相连接。
其中，上述微控制单元为MSP430G2553芯片。微控制单元还与LCD显示屏相连接，LCD显示屏用于显示环境灰尘浓度数值、空气湿度数值和电机转速。并且还可以增设与微控制单元相连接的矩阵键盘用于手动调整电机转速。
本实用新型工作原理与工作过程如下：
为了能够实现实时精确监控农业大棚内温湿度数据和灰尘浓度数据并根据温湿度与灰尘浓度精确控制喷淋泵喷水量实现智能调节大棚内温湿度并去灰除尘，本实用新型的工作原理或者工作过程要点主要包括：如何实现实时监测环境温湿度与灰尘浓度参数以及如何实现对喷淋泵喷水量进行精确控制两方面。
(一)环境温湿度与灰尘浓度参数的实时监测
温湿度参数检测的工作过程要点是：SHT2X芯片采用标准的I2C总线协议进行通信，SHT2X芯片测量得到的温度和湿度数据直接以数字形式通过I2C总线传入微控制单元进行处理得到实际的温度和湿度数据，通常SDA数据线上的后两位(通常为第43和44位用来传输相关的状态信息，第43位表示测量的类型，“0”表示测量温度，“1”表示测量湿度)。SHT2X芯片串行数据端SDA输出数据经固定公式转换后可以得到实际的温度和湿度数据，例如采用公式T＝﹣46.85+175.72×(ST/216)就可以直接计算出实际的温度，其中ST是SHT2X芯片通过串行数据端SDA输出的相对温度数据。
灰尘浓度参数检测的工作过程要点是：
灰尘浓度参数检测模块DSM501采用光感应原理进行灰尘浓度检测，其内部设有发光二极管和光检测单元等构件，灰尘在内置加热器的作用下被吸入传感器后，反射发光二极管发出的光线，被反射的光线照射在光检测单元的感光器件上，光检测单元采用粒子计数的原理进行计数，传感器输出信号为PWM脉宽调制波，PWM脉宽调制波的低脉冲率便与粒子数量相对应。如果当空气为洁净空气时，输出信号为持续高电平4.5V，如果空气中存在灰尘粒子，则输出信号PWM脉宽调制波，在计量总时长UT(30S)内，PWM脉宽调制波中低电平脉冲的总时长为LT，那么低脉冲率则可以表示为RT＝LT/UT×100％，而环境中灰尘粒子数与低脉冲率存在确定对应关系(该对应关系可以在DSM501的使用手册中查询)。微控制单元根据低脉冲率所对应的粒子数就可以得到灰尘浓度数据：上述转换得出的粒子数对应的空间大小为283ml，也即是灰尘浓度为根据低脉冲率求出的粒子数量与283ml的比值(传感器模块灵敏度为15000个/283ml)。
(二)喷淋泵喷水量的精确控制
本实用新型中，喷淋泵喷水量的控制是过程是这样的：喷淋控制系统驱动电机工作，电机带动喷淋泵进行喷淋灌溉。因此喷水量的精确控制要点在于如何精确控制电机的转速。本实用新型中电机采用步进电机，步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，它的的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由微控制单元产生。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，控制换相顺序，即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的。控制步进电机的转向，即给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，若按反序通电换相，则电机就反转。因此要控制步进电机的速度就需要给步进电机发送控制脉冲：给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步，两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。也就是说步进电机是通过输入脉冲信号来进行控制的，即步进电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而步进电机的转速由脉冲信号频率决定。本实用新型中，采用微控制单元对四相六线制步进电机(内阻33欧，步进1.8度，额定电压12V)进行控制。通微控制单元过IO输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机，从而带动喷淋泵转动，实现对喷水量的精确控制。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方。案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。