水質(zhì)ph值智能化處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水質(zhì)PH值智能化處理裝置，其包括蓄水池和酸液箱，在酸液箱設(shè)置用于檢測其內(nèi)部醋酸液位的第一液位傳感器，在酸液箱的出液口設(shè)置第一電磁閥，在蓄水池設(shè)置用于檢測其內(nèi)部液位的第二液位傳感器，蓄水池內(nèi)設(shè)置用于檢測其內(nèi)部液體PH值的PH檢測模塊，同時蓄水池還設(shè)置有攪拌裝置，攪拌電機(jī)由第一繼電器控制，同時在蓄水池的進(jìn)水口設(shè)置第二電磁閥，在蓄水池的出水口設(shè)置排水泵，排水泵的開啟狀態(tài)由第二繼電器控制；PH檢測模塊、第一液位傳感、第二液位傳感、第一電磁閥、第二電磁閥、第一繼電器和第二繼電器與CC2530主控芯片連接，通過CC2530實現(xiàn)對水質(zhì)PH值智能化處理裝置的自動化、智能化控制。
【專利說明】
水質(zhì)PH值智能化處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水質(zhì)PH值智能化處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)莓具有獨特的營養(yǎng)價值，較高的經(jīng)濟(jì)效益，被譽(yù)為“水果中的皇后”，國際市場供不應(yīng)求。天津區(qū)域不斷擴(kuò)大其栽培面積。
[0003]與其他果樹相比，藍(lán)莓喜酸性、有機(jī)質(zhì)含量高的土壤和冷涼的氣候條件。藍(lán)莓的生長尤其是對土壤的PH值要求較高。土壤的PH值是藍(lán)莓栽培中的一個重要的因素，藍(lán)莓生長要求強(qiáng)酸性土壤條件，半高叢藍(lán)莓和矮叢藍(lán)莓要求土壤PH值為4.0-5.2的適比范圍，最好為4.3-4.8。同時，土壤PH值對藍(lán)莓生長與產(chǎn)量有顯著影響，其中PH值過高是限制藍(lán)莓栽培范圍過大的一個重要原因。土壤PH值大于5.5時，往往導(dǎo)致植株產(chǎn)生因缺鐵失綠癥，而且隨著PH值的上升，失綠癥狀趨于嚴(yán)重。當(dāng)PH值接近中性時，所有植株死亡。土壤PH值較高時，不僅影響鐵的吸收，還容易引起吸收Na、Ca過量，對植株生長不利。當(dāng)PH值低于4時，土壤中的重金屬元素供應(yīng)增加，造成重金屬吸收過量而中毒如(Fe、Zn、Cu、Mn、Al)等，導(dǎo)致生長勢衰弱甚至死亡。
[0004]而天津區(qū)域土壤多呈中性或偏堿性，可用灌溉技術(shù)來改善藍(lán)莓種植土壤酸堿環(huán)境，但用于藍(lán)莓灌溉的天津區(qū)域地下水呈偏堿性、且鹽分偏高。
[0005]由于我國在水質(zhì)在線自動監(jiān)測技術(shù)起步較晚，在實際工作中，大量采用的監(jiān)測手段仍然是傳統(tǒng)手工分析方法，手工勾兌，且酸性溶液在水中自由擴(kuò)散速度緩慢，測得的水質(zhì)實時PH值誤差較大，導(dǎo)致灌溉水的PH值并不是其真實值;隨著互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)監(jiān)測與改良趨向自動化、智能化。因此研制一種水質(zhì)PH值智能處理裝置，具有廣泛的實際應(yīng)用價值和市場前景。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種水質(zhì)PH值智能化處理裝置。
[0007]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種水質(zhì)PH值智能化處理裝置，包括蓄水池和酸液箱，蓄水池分別設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，酸液箱設(shè)置有注液口和出液口，酸液箱的出液口通過管道與蓄水池內(nèi)部相連通；酸液箱設(shè)置有用于檢測其內(nèi)部酸液液位的第一液位傳感器，酸液箱的出液口設(shè)置有用于控制其開閉狀態(tài)的第一電磁閥，蓄水池設(shè)置有用于檢測其內(nèi)部液位的第二液位傳感器，蓄水池內(nèi)設(shè)置有用于檢測其內(nèi)部液體PH值的PH檢測模塊，蓄水池內(nèi)還設(shè)置有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌槳通過軸與攪拌電機(jī)相連，攪拌電機(jī)與第一繼電器相連，在蓄水池的進(jìn)水口設(shè)置有用于控制其開閉狀態(tài)的第二電磁閥，在蓄水池的出水口設(shè)置有用于向外排水進(jìn)行澆灌的排水栗，排水栗與第二繼電器相連;所述PH檢測模塊、第一液位傳感、第二液位傳感、第一電磁閥、第二電磁閥、第一繼電器和第二繼電器與CC2530主控芯片連接。
[0009]在上述技術(shù)方案中，水質(zhì)PH值智能化處理裝置的CC2530主控芯片還連接無線通訊模塊，水質(zhì)PH值智能化處理裝置的CC2530主控芯片通過無線通訊模塊與CC2530協(xié)調(diào)器進(jìn)行無線連接，從而形成ZigBee通訊網(wǎng)絡(luò)，CC2530協(xié)調(diào)器通過串口與一上位機(jī)連接，從而實現(xiàn)上位機(jī)與水質(zhì)PH值智能化處理裝置的通訊。
[0010]在上述技術(shù)方案中，PH檢測模塊通過RS485協(xié)議與CC2530主控芯片進(jìn)行通訊，PH檢測模塊通過信號調(diào)理電路連接SP485R接口芯片的A引腳和B引腳，SP485R接口芯片的RO引腳連接CC2530的Pl_7引腳，SP485R接口芯片的DI引腳連接CC2530的Pl_6引腳，SP485R接口芯片的/RE和DE引腳連接CC2530的Pl_5引腳，通過SP485R接口芯片實現(xiàn)PH檢測模塊和CC2530的RS485通訊。
[0011]在上述技術(shù)方案中，第一液位傳感和第二液位傳感分別通過RS232協(xié)議與CC2530進(jìn)行通訊，第一液位傳感通過一 MAX232接口芯片與CC2530的Pl_4引腳和Pl_3引腳連接;第二液位傳感通過另一 MAX232接口芯片與CC2530的Pl_2引腳和Pl_l引腳連接。
[0012]在上述技術(shù)方案中，第一電磁閥和第二電磁閥分別通過一個L7010驅(qū)動芯片與CC2530連接。
[0013]水質(zhì)PH值智能化處理裝置的運行方法:首先CC2530通過第二液位傳感器讀取蓄水池內(nèi)的水位檢測信號，若水位檢測信號小于CC2530程序設(shè)定的低位水位閾值，則CC2530向第二電磁閥發(fā)送開啟信號控制第二電磁閥打開向蓄水池內(nèi)注水，隨著水位的升高，當(dāng)?shù)诙何粋鞲衅鳈z測的水位信號大于CC2530程序設(shè)定的高位水位閾值時，CC2530向第二電磁閥發(fā)送關(guān)閉信號控制第二電磁閥關(guān)閉；然后CC2530通過第一液位傳感器讀取酸液箱內(nèi)的酸液液位檢測信號，若酸液液位檢測信號小于CC2530程序設(shè)定的低位酸液閾值，則CC2530通過無線收發(fā)模塊和協(xié)調(diào)器向上位機(jī)發(fā)送警告信息(管理人員可根據(jù)警告信息向酸液箱內(nèi)及時注入酸液)，當(dāng)?shù)谝灰何粋鞲衅鳈z測的酸液液位信號大于CC2530程序設(shè)定的高位酸液閾值時，C C 2 5 3 O向第一電磁閥發(fā)送開啟信號控制第一電磁閥打開向蓄水池內(nèi)注入酸液，注入酸液的同時，CC2530向第一繼電器發(fā)送開啟信號使攪拌機(jī)啟動，促進(jìn)酸液和水的從分混合，同時CC2530讀取PH檢測模塊所測得PH值來判斷是否繼續(xù)注入醋酸溶液，若PH值達(dá)到設(shè)定范圍，則CC2530向第一電磁閥發(fā)送關(guān)閉信號停止向蓄水池內(nèi)注入酸液，同時CC2530向第一繼電器發(fā)送關(guān)閉信號使攪拌機(jī)停止工作；
[0014]水質(zhì)PH值智能化處理裝置的蓄水池的出水口的開啟由上位機(jī)控制，上位機(jī)通過CC2530協(xié)調(diào)器向水質(zhì)PH值智能化處理裝置的CC2530發(fā)送澆水控制命令，CC2530根據(jù)澆水控制命令向與其相連的第二繼電器發(fā)送開啟信號使排水栗啟動進(jìn)行澆水，直至第二液位傳感器檢測的水位信號小于CC2530程序設(shè)定的低位水位閾值，則CC2530主控芯片向與其相連的第二繼電器發(fā)送關(guān)閉信號使排水栗關(guān)閉。
[0015]本實用新型的優(yōu)點和有益效果為:
[0016]I，本實用新型中的水質(zhì)PH值智能化處理裝置自動化程度高，可以對灌溉用水的PH值進(jìn)行自動化精準(zhǔn)調(diào)配，同時較大程度降低了因酸液擴(kuò)散速度慢導(dǎo)致的測得的PH值誤差，使灌溉水的PH值更適應(yīng)藍(lán)莓等植物的生長。
[0017]2，本實用新型利用ZigBee無線通訊技術(shù)將水質(zhì)PH值智能化處理裝置和上位機(jī)進(jìn)行有效可靠組網(wǎng)，實現(xiàn)了對農(nóng)田土壤PH值灌溉的自動化、智能化調(diào)控。
【附圖說明】
[0018]圖1是水質(zhì)PH值智能化處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是水質(zhì)PH值智能化處理裝置的電控連接結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖3是CC2530芯片的引腳圖。
[0021 ]圖4是水質(zhì)PH值智能化處理裝置的PH檢測模塊與CC2530芯片的電路連接結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖5是水質(zhì)PH值智能化處理裝置的第一液位傳感與CC2530芯片的電路連接結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖6是水質(zhì)PH值智能化處理裝置的第一電磁閥與CC2530芯片的電路連接結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖7是水質(zhì)PH值智能化處理裝置的第一繼電器與CC2530芯片的電路連接結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖8是水質(zhì)PH值智能化處理裝置的無線通訊模塊與CC2530芯片的電路連接結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0027]參見附圖1，一種水質(zhì)PH值智能化處理裝置，包括蓄水池I和酸液箱2，蓄水池I的池壁兩側(cè)分別設(shè)置有進(jìn)水口 4和出水口 5，蓄水池I的頂部設(shè)置有頂蓋1-1;酸液箱2固定設(shè)置在蓄水池I的一側(cè)頂端，酸液箱設(shè)置有注液口 2-1和出液口 2-2，出液口 2-2通過管道貫穿蓄水池I的頂蓋1-1與蓄水池I內(nèi)部相連通，以使其內(nèi)部的酸液注入蓄水池為蓄水池提供調(diào)配PH值用的酸液；
[0028]為了使所述水質(zhì)PH值智能化處理裝置具備自動化，在酸液箱2的頂端設(shè)置用于檢測其內(nèi)部醋酸液位的第一液位傳感器a，在酸液箱2的出液口 2-2設(shè)置用于控制其開閉狀態(tài)的第一電磁閥，在蓄水池I的頂端設(shè)置用于檢測其內(nèi)部液位的第二液位傳感器b，在蓄水池I內(nèi)設(shè)置用于檢測其內(nèi)部液體PH值的PH檢測模塊C，同時蓄水池I還設(shè)置有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌電機(jī)3-1固定在蓄水池的頂蓋1-1中心位置，攪拌裝置的攪拌槳3-2通過軸與攪拌電機(jī)3-1相連，攪拌電機(jī)3-1由第一繼電器控制，同時在蓄水池I的進(jìn)水口4設(shè)置用于控制其開閉狀態(tài)的第二電磁閥，在蓄水池I的出水口5設(shè)置用于向外排水進(jìn)行澆灌的排水栗，排水栗的開啟狀態(tài)由第二繼電器控制；
[0029]水質(zhì)PH值智能化處理裝置的電控連接結(jié)構(gòu)參見附圖2，每個水質(zhì)PH值智能化處理裝置由一塊CC2530芯片作為主控芯片(CC2530芯片的引腳圖如圖3所示)，CC2530是專門針對IEEE 802.15.4和ZigBee應(yīng)用的芯片，CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM和許多其它強(qiáng)大的功能；
[0030]其中，PH檢測模塊通過RS485協(xié)議與CC2530進(jìn)行通訊，其具體電路連接結(jié)構(gòu)參見附圖5，PH檢測模塊通過信號調(diào)理電路(即圖4中由二極管V4、V5、V6，電感L1、L2，電容C1、C2，以及電阻R7、R8、R9組成的信號調(diào)理電路)連接SP485R接口芯片的A引腳和B引腳，SP485R接口芯片的RO引腳連接CC2530的Pl_7引腳，SP485R接口芯片的DI引腳連接CC2530的Pl_6引腳，SP485R接口芯片的/RE和DE引腳連接CC2530的Pl_5引腳，通過SP485R接口芯片實現(xiàn)PH檢測模塊和CC2530的RS485通訊；
[0031 ]第一液位傳感和第二液位傳感分別通過RS232協(xié)議與CC2530進(jìn)行通訊，其具體電路連接結(jié)構(gòu)參見附圖5，第一液位傳感通過一 MAX232接口芯片與CC2530連接(第一液位傳感通過DB9連接MAX232的TlOUT引腳和1?1預(yù)引腳，]\^乂232的1'1預(yù)引腳和1?101]1'引腳分別連接CC2530的Pl_4引腳和Pl_3引腳)；第二液位傳感按照同樣的連接方式通過另一MAX232接口芯片與CC2530的Pl_2引腳和Pl_l引腳連接(圖中未標(biāo)出)，從而通過MAX232接口芯片實現(xiàn)第一液位傳感和第二液位傳感與CC2530的RS232通訊；
[0032]控制酸液箱出液口 2-2開閉狀態(tài)的第一電磁閥通過一個L7010驅(qū)動芯片與CC2530連接，參見附圖6，L7010為電機(jī)驅(qū)動模塊，其工作電壓最低可以達(dá)到1.8V，持續(xù)驅(qū)動電流達(dá)IA，尖峰工作電流可以達(dá)到2A，并且可以方便地控制磁閥電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，其中VM接電機(jī)電源，VCC接芯片電源，L7010驅(qū)動芯片的INl引腳和IN2引腳分別連接CC2530的P0_1引腳和Pl_2引腳，L7010驅(qū)動芯片的OUTl引腳和0UT2引腳通過J2接頭連接第一電磁閥的輸入端;控制蓄水池進(jìn)水口 4開閉狀態(tài)的第二電磁閥按照同樣的連接方式通過另一 L7010驅(qū)動芯片與CC2530的P0_3引腳和P0_4引腳連接(圖中未標(biāo)出)；從而通過L7010驅(qū)動芯片實現(xiàn)CC2530驅(qū)動第一電磁閥和第二電磁閥，進(jìn)而實現(xiàn)對酸液箱出液口 2-2和蓄水池進(jìn)水口 4開閉狀態(tài)的控制;
[0033]參見附圖7，控制攪拌電機(jī)的第一繼電器Kl通過一個三極管Ql和電阻R3與CC2530的P0_5引腳連接，第一繼電器還串接有指示用發(fā)光二級管LED1，通過CC2530的P0_5引腳驅(qū)動第一繼電器，第一繼電器連接攪拌電機(jī)Pl，控制其運轉(zhuǎn);控制排水栗的第二繼電器按照上述方式與CC2530的P0_6引腳連接(圖中未標(biāo)出)，通過CC2530的P0_6引腳驅(qū)動第二繼電器，第二繼電器連接排水栗，控制其運轉(zhuǎn)；
[0034]參見附圖8，CC2530的32引腳、33引腳和34引腳連接無線通訊模塊，通過無線通訊模塊CC2530與CC2530協(xié)調(diào)器(CC2530協(xié)調(diào)器即ZigBee協(xié)調(diào)器)進(jìn)行無線通訊，從而形成ZigBee通訊網(wǎng)絡(luò)(ZigBee技術(shù)是一種近距離、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)，其主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用)，CC2530協(xié)調(diào)器通過串口與一上位機(jī)連接，從而實現(xiàn)上位機(jī)與水質(zhì)PH值智能化處理裝置的通訊。
[0035]使用時，首先CC2530通過第二液位傳感器讀取蓄水池內(nèi)的水位檢測信號，若水位檢測信號小于CC2530程序設(shè)定的低位水位閾值，則CC2530向第二電磁閥發(fā)送開啟信號控制第二電磁閥打開向蓄水池內(nèi)注水，隨著水位的升高，當(dāng)?shù)诙何粋鞲衅鳈z測的水位信號大于CC2530程序設(shè)定的高位水位閾值時，CC2530向第二電磁閥發(fā)送關(guān)閉信號控制第二電磁閥關(guān)閉；然后CC2530通過第一液位傳感器讀取酸液箱內(nèi)的酸液液位檢測信號，若酸液液位檢測信號小于CC2530程序設(shè)定的低位酸液閾值，則CC2530通過無線收發(fā)模塊和協(xié)調(diào)器向上位機(jī)發(fā)送警告信息(管理人員可根據(jù)警告信息向酸液箱內(nèi)及時注入酸液)，當(dāng)?shù)谝灰何粋鞲衅鳈z測的酸液液位信號大于CC2530程序設(shè)定的高位酸液閾值時，CC2530向第一電磁閥發(fā)送開啟信號控制第一電磁閥打開向蓄水池內(nèi)注入酸液，注入酸液的同時，CC2530向第一繼電器發(fā)送開啟信號使攪拌機(jī)啟動，促進(jìn)酸液和水的從分混合，同時CC2530讀取PH檢測模塊所測得PH值來判斷是否繼續(xù)注入醋酸溶液，若PH值達(dá)到4.3-4.8范圍，則CC2530向第一電磁閥發(fā)送關(guān)閉信號停止向蓄水池內(nèi)注入酸液，同時CC2530向第一繼電器發(fā)送關(guān)閉信號使攪拌機(jī)停止工作；
[0036]水質(zhì)PH值智能化處理裝置的蓄水池I的出水口 5的開啟由上位機(jī)控制，上位機(jī)通過CC2530協(xié)調(diào)器向水質(zhì)PH值智能化處理裝置的CC2530發(fā)送澆水控制命令，CC2530根據(jù)澆水控制命令向與其相連的第二繼電器發(fā)送開啟信號使排水栗啟動進(jìn)行澆水，直至第二液位傳感器檢測的水位信號小于CC2530程序設(shè)定的低位水位閾值，則CC2530主控芯片向與其相連的第二繼電器發(fā)送關(guān)閉信號使排水栗關(guān)閉。
[0037]以上對本實用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本實用新型的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種水質(zhì)PH值智能化處理裝置，其特征在于:包括蓄水池和酸液箱，蓄水池分別設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，酸液箱設(shè)置有注液口和出液口，酸液箱的出液口通過管道與蓄水池內(nèi)部相連通;酸液箱設(shè)置有用于檢測其內(nèi)部酸液液位的第一液位傳感器，酸液箱的出液口設(shè)置有用于控制其開閉狀態(tài)的第一電磁閥，蓄水池設(shè)置有用于檢測其內(nèi)部液位的第二液位傳感器，蓄水池內(nèi)設(shè)置有用于檢測其內(nèi)部液體PH值的PH檢測模塊，蓄水池內(nèi)還設(shè)置有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌槳通過軸與攪拌電機(jī)相連，攪拌電機(jī)與第一繼電器相連，在蓄水池的進(jìn)水口設(shè)置有用于控制其開閉狀態(tài)的第二電磁閥，在蓄水池的出水口設(shè)置有用于向外排水進(jìn)行澆灌的排水栗，排水栗與第二繼電器相連;所述PH檢測模塊、第一液位傳感、第二液位傳感、第一電磁閥、第二電磁閥、第一繼電器和第二繼電器與CC2530主控芯片連接。2.一種水質(zhì)PH值智能化處理裝置，其特征在于:CC2530主控芯片還連接無線通訊模塊，水質(zhì)PH值智能化處理裝置的CC2530主控芯片通過無線通訊模塊與CC2530協(xié)調(diào)器進(jìn)行無線連接，形成ZigBee通訊網(wǎng)絡(luò)，CC2530協(xié)調(diào)器通過串口與一上位機(jī)連接。3.—種水質(zhì)PH值智能化處理裝置，其特征在于:PH檢測模塊通過信號調(diào)理電路連接SP485R接P芯片的A引腳和B引腳，SP485R接口芯片的RO引腳連接CC2530的Pl_7引腳，SP485R接口芯片的DI引腳連接CC2530的Pl_6引腳，SP485R接口芯片的/RE和DE引腳連接CC2530 的 Pl_5引腳。4.一種水質(zhì)PH值智能化處理裝置，其特征在于:第一液位傳感通過一MAX232接口芯片與CC2530的Pl_4引腳和Pl_3引腳連接;第二液位傳感通過另一 MAX232接口芯片與CC2530的Pl_2引腳和Pl_l引腳連接。5.—種水質(zhì)PH值智能化處理裝置，其特征在于:第一電磁閥和第二電磁閥分別通過一個L7010驅(qū)動芯片與CC2530連接。
【文檔編號】C02F1/66GK205442754SQ201620271599
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】劉同海, 趙憲文
【申請人】天津農(nóng)學(xué)院, 天津德發(fā)科技有限公司