[發明專利]一種單片機控制的智能農田排水系統

有效

• 申請號: 201711081277.1
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107724352B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 周亞同;李民;李夢瑤;翁麗源;李玲玲
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: E02B11/00
• 分類號: E02B11/00;G06V20/10;G06V10/56;H04N23/90;G05B19/042;C02F9/00;C02F1/38;C02F1/52
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種單片機控制的智能農田排水系統，其特征在于該系統包括積水收集裝置、積水凈化處理裝置、蒸餾結晶裝置、圖像采集裝置、積水重復利用裝置和單片機控制裝置；所述積水收集裝置位于中間，所述蒸餾結晶裝置位于所述積水收集裝置的上方，蒸餾結晶裝置的排出口連接積水重復利用裝置的進口，所述圖像采集裝置安裝在積水重復利用裝置的上方；單片機控制裝置控制積水收集裝置、積水凈化處理裝置、蒸餾結晶裝置、圖像采集裝置、積水重復利用裝置進行相應動作；積水收集裝置的出口與積水凈化裝置的入口連接，積水凈化裝置的出水口通過冷凝管與蒸餾結晶裝置的入口連接；

所述積水收集裝置利用濃度差進行吸水，包括多個相互分離的集水袋、中空導流管、滑塊、滑軌、電磁線圈、滑輪以及旋轉滑桿，中空導流管上均勻設有多個對外凹槽，在每個凹槽中均設置有滑軌和固定桿，固定桿位于滑軌的一端，在固定桿上方通過橫桿固定有滑輪，滑輪連接旋轉滑桿的一端，旋轉滑桿的另一端連接集水袋一端，滑塊嵌套在滑軌上，滑塊與該集水袋的另一端連接；在固定桿上安裝有電磁線圈，電磁線圈位于滑輪的正下方且貫穿整個固定桿；所述集水袋由滲透膜制成，內部填充易溶于水的鹽；在集水袋的內部安裝有分光光度計，所述中空導流管內部含有多條通道，通道的數量與集水袋的數量相匹配，每個通道通過一個小軟管連接一個相應滑塊的輸鹽口，輸鹽口與集水袋內部相通；

所述積水凈化處理裝置包括吸水管、抽水泵、彎曲管、三通管、螺旋管、沉淀池、絮凝劑池和旋流分離器；一個集水袋連接一個吸水管，吸水管的另一端通過抽水泵與三通管的一口連接；所述絮凝劑池通過管道與三通管的二口連接；所述三通管的三口與螺旋管的一端螺紋連接，螺旋管的另一端通過彎曲管、導水管與沉淀池連接；沉淀池通過抽水管及另一個抽水泵與旋流分離器的旋流分離器進水口連接；所述旋流分離器的底部為排液口，中部引出溢流口，溢流口通過溢流管與蒸餾結晶裝置連接；

所述蒸餾結晶裝置包括結晶罐體和冷凝罐體，兩個罐體并列放置，上部通過冷凝管連接；在結晶罐體內安裝有水位探測器，結晶罐體的進口連接溢水管，結晶罐體的下端排出口正對中空導流管上端；

所述積水重復利用裝置包括蓄水池和抽水機，所述蓄水池的進口與冷凝罐體的冷凝罐體排水口通過排水管連接，蓄水池內部安裝有抽水機，抽水機上連接噴水管，且噴水管穿出蓄水池，由噴水管噴水為農田灌溉使用；

所述圖像采集裝置包括四組CCD相機，四組CCD相機分別通過相機支架固定安裝在蓄水池上部的前后左右方位上；

所述相機支架通過底托固定在蓄水池上部，相機支架上部設有相機放置槽，相機放置槽內安裝CCD相機；

所述結晶罐體內部安裝有旋轉桿，旋轉桿上安裝有攪拌扇葉，旋轉桿的上端連接旋轉電機，且旋轉電機位于結晶罐體外部，結晶罐體的內壁上設有導熱墻，導熱墻內有電熱網。

2.根據權利要求1所述的單片機控制的智能農田排水系統，其特征在于所述單片機控制裝置包括單片機、單片機信號接收器、單片機信號發射器、積水收集裝置信號發射器、蒸餾結晶裝置信號接收器、警報器和圖像處理模塊，所述單片機安裝在控制室內，單片機信號接收器、單片機信號發射器、圖像處理模塊均與單片機連接，單片機同時與四個CCD相機、警報器、電磁線圈、抽水機電連接；單片機信號接收器放在屋頂，單片機信號發射器放在單片機旁邊，積水收集裝置信號發射器安裝在積水收集裝置附近，蒸餾結晶裝置信號接收器安裝在蒸餾結晶裝置上，積水收集裝置信號發射器分別與單片機信號接收器及集水袋內部的分光光度計電連接，單片機信號發射器與蒸餾結晶裝置信號接收器電連接。

3.根據權利要求2所述的單片機控制的智能農田排水系統，其特征在于所述單片機的具體實現流程是：首先單片機將CCD相機拍攝到的目標轉換成圖像信號，傳送給圖像處理模塊，得到拍攝目標的形態信息，根據像素分布、亮度、顏色信息，將其轉換成數字信號，然后圖像處理模塊對數字信號進行處理，并對提取目標的特征進行判別，從而確定種植的植物種類，然后調出關于該植物的正常狀態、患病狀態的各種信息，通過將拍攝的圖片進行閾值分割標定顏色，與已知的關于該植物的圖片進行對比，從而確定該植物是否缺失微量元素，或者缺水分，若缺水分，單片機會控制抽水機將水噴出，若缺微量元素，單片機則會控制警報器示警。

4.根據權利要求1-3任一所述的單片機控制的智能農田排水系統，其特征在于所述中空導流管上有八個凹槽，分成兩組，一組凹槽的滑輪安裝在相應滑軌的上端，另一組凹槽的滑輪安裝在相應滑軌的下端，相鄰兩個滑輪在上端的凹槽之間的夾角為90°，相鄰兩個滑輪在上端的凹槽之間設置滑輪在下端的凹槽，相鄰兩個滑輪在下端的凹槽之間的夾角也為90°。