基于手机拨号的远程灌溉控制系统的制作方法

本实用新型涉及通信与控制技术领域，具体涉及一种远程灌溉控制系统。

背景技术：

传统农业经过许多年的发展，早已经实现了从人工管理到远程农业灌溉、喷灌及喷洒农药等作业方式的转变。目前市面上的远程控制系统主要包含以下几种类型：1、采用350MHZ或者433MHZ近程无线遥控到控制系统，这种采用无线遥控控制系统，存在有效控制范围近，系统灵敏度低的缺点，可能需要较长的收发天线来提高控制范围，发射器体积大携带不方便，目前该类型的控制器多采用遥控器通用编码/解码方式，因此容易出现干扰与误触发或者被其他遥控器控制。2、采用GSM(CDMA)通信模块的控制系统，这种控制系统采用GSM(CDMA) 通信模块多采用短信发送对应指令模式，一来需要一张固定的SIM卡或者每次使用都要安装一次SIM卡，二来发送短信还需要编辑，对农民灌溉或喷灌现场实为不便，最后使用短信均需要一笔短信通信费。3、采用物联网数据芯片的指令控制系统，这种采用物联网卡基于APP的远程控制系统，由于系统通过数据流量实现远程控制，需要采用P2P技术或者借助第三方数据中转站，不仅费用安全性存在问题，还对客户端手机有一定的要求，甚至还需要额外付费平台费用，最关键的是现在的智能机均为触屏手机在灌溉或喷洒农药时，全身湿透在所难免，届时APP可用性较差，因此该系统不太适用与农业灌溉、喷灌及喷洒农药等场所。4、配合原始的双人工作，采用现代通信技术告诉管理机器的人员开关设备，这种工作模式需要双人操作，并且还需要通过人工告诉管理人员进行开关操作，明显不能解决一个人进行农业灌溉、喷灌、喷洒农药时对设备的控制难题，不利于农业的工业化和现代化的发展。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于手机拨号的远程灌溉控制系统，该控制系统安全可靠，除了现场实体物理按键控制只能通过制定手机号码对设备进行控制，并且可以轻松实现一个人进行农业灌溉与设备控制、节约人工成本、节约水资源和电力资源。

一种基于手机拨号的远程灌溉控制系统，包括强电线路部分和弱电微控制线路部分；所述强电线路部分采用物理继电器和交流接触器隔离220V的交流电 12V直流电；所述弱电微控制部分包括微处理器控制模块、辅助电源供电模块、通信模块、输入控制模块和输出控制模块；

其中，所述微处理器控制模块作为系统的主控芯片，包括MCU主控芯片U2、使用防反向供电二极管D3和限流保护电阻R7构成的程序下载电路，用于对系统的各路输出进行精确控制；进一步地，所述微处理器控制模块的MCU主控芯片U1采用一块STC15F2K60S2芯片。

所述辅助电源供电模块，连接至微处理器控制模块，用于完成电源从DC12V 到DC5V的转换；所述辅助电源供电模块可以解决转换效率和散热两个问题，同时该芯片外文元器件极少在节约成本的同时也降低系统故障概率。进一步地，所述辅助电源供电模块采用降压型集成开关电源器件LM2596作为核心降压元件，在续流二极管D1、储能电感L1、反馈网络R2和R3及相应的储能滤波电容的共同作用下完成DC12V到DC5V的高效转换。

所述通信模块，通过通讯芯片U3与微处理器控制模块和蓝牙模块的对接，再通过蓝牙与手机连接，实现远程控制实现；进一步地，所述通讯芯片U3采用 U3RS232-TTL来实现微处理器和蓝牙模块的对接。该方案既可避免SIM的不断拔插也可避免设备挑运营商等问题，真正实现即连即用。

所述输入控制模块，采用多组光耦隔离器U4-U7来实现外部输入与微处理器控制模块之间的隔离，防止外部不确定因素造成微处理器引脚击穿等问题。

所述输出控制模块，连接至微处理器控制模块和220V电源，该输出控制模块采用多组继电器K1-K4作为强弱电隔离，再分别连接多个三极管Q1-Q4实现输出控制；进一步地，所述三极管Q1-Q4采用NPN型三极管8050S来作为输出驱动电路。这样的方案既可实现强弱电分离也能提高输出带载能力。

进一步地，所述接口模块包括DC12V输入端接口P5、按钮开关接口P2、220V 供电端接口P3，系统控制交互界面接口P4和程序下载调试接口P1。

进一步地，所述基于手机拨号的远程灌溉控制系统，还可以对人机交互界面上系统内部通过指示灯、各级供电指示灯D4-D8、声音状态报告蜂鸣器LS1和程序下载指示灯D3，外部采用工控级点动按钮开关S1-S4、工控信号PL1-PL2 和工控闪光蜂鸣器Bell等方便了解系统状态。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、解决一个人进行农业灌溉、喷灌、喷洒农药时对设备的控制难题，达到节省人力资源、节约灌溉前后能源、水资源及相应肥料或农药等资源的浪费，进一步减少对环境的污染；节约人工成本：可以轻松实现一个人进行农业灌溉与设备控制；

2、本系统采用打电话的方式进行远程控制，对终端设备没有任何要求，只要能正常拨打电话即可无需特殊操作，特别是在农场普遍使用非智能机情况下更适合本系统；另外该系统采用的是电话呼叫方式进行控制，当系统收到设定电话号码的呼叫之后即执行相应操作并挂断电话，无需任何通讯费；节省平台费用、数据费、通讯费等其他第三方费用；

3、本系统采用的是外接蓝牙通讯接口，只需要一部带蓝牙通话功能的手机即可，无需每次拆装SIM卡或者固定一张SIM卡浪费资源，同时该系统对手机的运行商不做任何限制，如果采用内置GSM(CDMA)通信模块则严格要求运营商，若要改变这种情况则需要采用全网通的通信模块，成本大大提高；

4、系统采用远程控制加本地实体按键相结合的控制方式，当人员在设备边上时无需拨打电话，直接按相应按键启动或关闭系统即可；安全可靠，除了现场实体物理按键控制只能通过制定手机号码对设备进行控制，不存在其他设备干扰或者系统遭遇入侵无法正常使用等问题；

5、系统内置看门狗可以防止意外导致系统宕机无法控制；采用微处理器控制方式，精确控制各路输出精确稳定；可节约水资源、电力资源；减少农药、化肥浪费，减轻环境污染；采用150KHZ工作频率的开关降压辅助电源，经济节能的同时减少因发热过大导致的次生事故；简单方便实用，不需要额外的使用培训费或设备费用；

6、通过实际情况可以设置在设定时间内未关闭系统则自动关闭系统，达到闹钟效果，可以避免因工作太认真而忘记休息时间，保证身体健康；

7、系统设置灯光和声音指示，可以简单明了观看到系统状态，对相应故障还能做自检警告提示。

附图说明

图1为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的强电部分的电气接线图；

图2为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的弱电部分的电路接线图；

图3为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的微处理器控制模块电路图；

图4为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的辅助电源供电模块电路图；

图5为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的通信模块的电路图；

图6为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的输入控制模块的电路图；

图7为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的输出控制模块的电路图；

图8为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的指示灯模块的电路图；

图9为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的接口模块、声音状态报告蜂鸣器以及按钮开关模块的电路连接图。

具体实施方式

为了更好的对本实用新型进行阐述，下面将结合附图作详细说明。

本实用新型提供的一种基于手机拨号的远程灌溉控制系统，包括强电线路部分和弱电微控制线路部分；本系统采用强弱电分离控制的原则，将所有弱电微控制系统集中在同一电路板上，如图1，所述强电线路部分采用物理继电器 KM1和交流接触器隔离220V的交流电和12V直流电。如图2，所述弱电微控制部分包括微处理器控制模块、辅助电源供电模块、通信模块、输入控制模块、输出控制模块以及各接口模块；同时，所述基于手机拨号的远程灌溉控制系统，还可以对人机交互界面上系统内部通过指示灯、各级供电指示灯D4-D8、声音状态报告蜂鸣器LS1和程序下载指示灯D3，外部采用工控级点动按钮开关S1-S4、工控信号PL1-PL2和工控闪光蜂鸣器Bell等方便了解系统状态。

如图3，为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的微处理器控制模块电路图，所述微处理器控制模块作为系统的主控芯片，包括MCU主控芯片U2、使用防反向供电二极管D3和限流保护电阻R7构成的程序下载电路，用于对系统的各路输出进行精确控制；进一步地，所述微处理器控制模块的MCU主控芯片U1采用一块南通宏晶科技自主研发的STC15F2K60S2芯片，该微处理器仅使用防反向供电二极管D3和限流保护电阻R7构成程序下载电路，包括系统时钟在内均采用芯片内置电路，其外围元器件少，在节约成本的同时能够最大限度降低故障概率。

如图4，为本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的辅助电源供电模块的电路图，所述辅助电源供电模块，连接至微处理器控制模块，用于完成电源从DC12V到DC5V的转换；所述辅助电源供电模块可以解决转换效率和散热两个问题，同时该芯片外文元器件极少在节约成本的同时也降低系统故障概率。进一步地，所述辅助电源供电模块采用降压型集成开关电源器件LM2596作为核心降压元件，在续流二极管D1、储能电感L1、反馈网络R2和R3及相应的储能滤波电容的共同作用下完成DC12V到DC5V的转换。

如图5，是本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的通信模块的电路图，所述通信模块，通过通讯芯片U3与微处理器控制模块和蓝牙模块的对接，再通过蓝牙与手机连接，实现远程控制实现；进一步地，所述通讯芯片U3采用 U3RS232-TTL来实现微处理器和蓝牙模块的对接。该方案既可避免SIM的不断拔插也可避免设备挑运营商等问题，真正实现即连即用。

如图6，是本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的输入控制模块的电路图，所述输入控制模块，采用多组光耦隔离器U4-U7来实现外部输入与微处理器控制模块之间的隔离，防止外部不确定因素造成微处理器引脚击穿等问题。

如图7，是本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的输出控制模块的电路图，所述输出控制模块，连接至微处理器控制模块和220V电源，该输出控制模块采用多组继电器K1-K4作为强弱电隔离，再分别连接多个三极管Q1-Q4 实现输出控制；进一步地，所述三极管Q1-Q4采用NPN型三极管8050S来作为输出驱动电路。这样的方案既可实现强弱电分离也能提高输出带载能力。

如图8，是本实用新型基于手机拨号的远程灌溉控制系统的各接口模块的电路图，所述接口模块包括DC12V输入端接口P5、按钮开关接口P2、220V供电端接口P3，系统控制交互界面接口P4和程序下载调试接口P1。

所述基于手机拨号的远程灌溉控制系统等工作原理如下：如图1，本系统对外仅保留电源供电接线排和负载输出接线排，其余均为系统内部线路无需用户干预，用户只需按照相序接好强电部分线路即可；本系统中设置的是三相四线制供电线，可以对外输出三相四线电源，但农村地区多采用单相电源，此时只需连接好A相和中线即可。当系统线路全部连接好之后可以通过按启动按键S2 实现开机，按停止按键S3实现关机，当系统故障时还能通过复位键S1实现系统复位以及蓝牙复位，另外当需要使用远程操作时通过蓝牙配对按键S4实现蓝牙系统与用户蓝牙电话匹配后进行远程控制。

当需要远程操作时，默认采用的是拨打用户蓝牙电话来实现状态翻转功能，即通过远程拨打用户蓝牙电话后，每打一次电话更改一次系统状态：关机-开机 -关机-开机。本系统采用的是外接蓝牙通讯接口，只需要一部带蓝牙通话功能的手机即可，使用非常方便可靠。

通过上述系统的操作，就可以有效解决一个人进行农业灌溉、喷灌、喷洒农药时对设备的控制难题，达到节省人力资源、节约灌溉前后能源、水资源及相应肥料或农药等资源的浪费，进一步减少对环境的污染。同时，由于本系统是采用的是电话呼叫方式进行控制，当系统收到设定电话号码的呼叫之后即执行相应操作并挂断电话，无需任何通讯费，还可以节省大量经济成本。

上述具体实施方式不能认为是对本实用新型的进一步限定，本领域技术人员根据本实用新型内容作出的非实质性改变均应落入本实用新型保护范围内。