行业领域

农、林、牧、渔业,农业

需求描述

1.服务需求背景:

近年来，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水与水资源短缺成为我国经济和社会发展的重要制约因素。管道灌溉、喷灌、滴灌和渗灌等技术应运而生，有效地解决了干旱缺水地区的农业灌溉问题。但由于自动化控制技术和工程费用的限制，大部分节水灌溉系统还处于人工操作阀门进行灌溉的状态，自动化程度不高，经济效益并不显著。目前，针对节水灌溉的自动控制系统大多数都是基于有线式控制，电磁阀常用交流和直流两种供电方式，连接方式有星形连接和环形连接。其不足之处：交流电磁阀打开时，需要一直有电流维持，且只能采用星形连接，控制中心与现场电磁阀的距离不同会导致各电磁阀处的交流电压相差很多，使得电磁阀不能很好地被控制，甚至导致电磁阀损坏；直流脉冲电磁阀可以采用星形连接和环形连接两种方式，星形连接存在与交流电磁阀同样的问题，且布线成本较高。环形连接可以降低布线成本，但如果某一处出现故障，会导致后面的电磁阀处于失控状态。另外上述灌溉系统缺少数据采集功能，其工作状态无法实时监控。

2.服务需求具体内容:

一种智能型直流脉冲电磁阀中央处理器，其特征在于：由中央处理单元及与其连接的压力传感器单元、信号调理电路模块、充电控制电路模块、放电保护电路模块、电磁阀控制电路模块、无线通讯模块构成；信号调理电路模块及充电控制电路模块分别于太阳能电池单元连接，信号调理电路模块、充电控制电路模块及放电保护电路模块分别与蓄电池连接，中央处理单元对太阳能能电池单元的电压、蓄电池电流信号进行数据采集，根据采集的数据对充电控制电路模块和放电保护电路模块进行控制，实现能量的转换与传输；中央处理单元通过压力传感器采集电磁阀出口压力，通过电磁阀控制电路模块控制各电磁阀的开闭。所述的中央处理单元还与温度传感器单元连接，用于对环境的温度和湿度进行测量。所述的中央处理单元采用ATMEGA16芯片。而且，所述的电磁阀均为直流脉冲电磁阀。

3.具体的服务需求完成后所要达到的标准或效果:

(1)本智能型直流脉冲电磁阀中央处理器，为解决中央处理单元和电磁阀的供电问题及降低布线成本，解决环形连接系统易瘫痪的问题，采用无线连接方式，中央处理单元和电磁阀由太阳能电池单元和蓄电池组合供电。白天阳光充足时，中央处理单元和电磁阀所需要的电流均来自于太阳能板，太阳能板可将多余的电能给蓄电池充电；夜间或阳光不充足时，中央处理单元就由蓄电池供电。中央处理单元对蓄电池的充放电和保护进行集中管理，采用PWM信号控制CMOS开关管进行充放电的设计方案，充电分为快速、恒压和浮充三种控制工作方式；根据监测蓄电池的电压和电流对电池实行过放和短路保护。

(2)本智能型直流脉冲电磁阀中央处理器，为实现现场参数的实时采集和状态监测，中央处理单元采用ATMEGA16芯片，利用AVR单片机的AD通道对太阳能板电压、蓄电池电压、蓄电池电流、电磁阀出口压力以及环境温度和湿度等参数进行测量，利用过采样技术提高AD转换器的分辨率，系统具有测量参数多、速度快、精度高等优点。这些参数用于蓄电池的充放电管理和电磁阀动作的控制，同时也可通过无线模块上传给上位机进行状态显示和存储，并用于数据的二次处理。

(3)本智能型直流脉冲电磁阀中央处理器，可实现直流脉冲电磁阀的实时/定时控制，直流脉冲电磁阀在阀门动作时需要电路提供一定宽度的正/负脉冲信号，不需要维系电流，因此其优点是节约电能。为实现负脉冲信号而又不增加额外的负电源电路，采用DPDT继电器实现电磁阀电流的换向功能。利用单片机控制COMS管的开/关产生脉冲信号，脉冲宽度由单片机的定时器设定。系统工作时，中央处理单元接收上位机发出的控制信号，根据命令可实现电磁阀的即时开关控制，也可以将电磁阀的开阀和关阀时刻储存起来，等待系统时间到达时再进行电磁阀的定时开关操作。

4.发明人

刘全玺，李智辉

联系人：宋巍；刘胜斌

联系电话：022-60600153；022-60600161