水质ph值智能化处理装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水质PH值智能化处理装置，其包括蓄水池和酸液箱，在酸液箱设置用于检测其内部醋酸液位的第一液位传感器，在酸液箱的出液口设置第一电磁阀，在蓄水池设置用于检测其内部液位的第二液位传感器，蓄水池内设置用于检测其内部液体PH值的PH检测模块，同时蓄水池还设置有搅拌装置，搅拌电机由第一继电器控制，同时在蓄水池的进水口设置第二电磁阀，在蓄水池的出水口设置排水泵，排水泵的开启状态由第二继电器控制；PH检测模块、第一液位传感、第二液位传感、第一电磁阀、第二电磁阀、第一继电器和第二继电器与CC2530主控芯片连接，通过CC2530实现对水质PH值智能化处理装置的自动化、智能化控制。
【专利说明】
水质PH值智能化处理装置
技术领域
[0001]本实用新型属于农业物联网技术领域，具体涉及一种水质PH值智能化处理装置。
【背景技术】
[0002]蓝莓具有独特的营养价值，较高的经济效益，被誉为“水果中的皇后”，国际市场供不应求。天津区域不断扩大其栽培面积。
[0003]与其他果树相比，蓝莓喜酸性、有机质含量高的土壤和冷凉的气候条件。蓝莓的生长尤其是对土壤的PH值要求较高。土壤的PH值是蓝莓栽培中的一个重要的因素，蓝莓生长要求强酸性土壤条件，半高丛蓝莓和矮丛蓝莓要求土壤PH值为4.0-5.2的适比范围，最好为4.3-4.8。同时，土壤PH值对蓝莓生长与产量有显著影响，其中PH值过高是限制蓝莓栽培范围过大的一个重要原因。土壤PH值大于5.5时，往往导致植株产生因缺铁失绿症，而且随着PH值的上升，失绿症状趋于严重。当PH值接近中性时，所有植株死亡。土壤PH值较高时，不仅影响铁的吸收，还容易引起吸收Na、Ca过量，对植株生长不利。当PH值低于4时，土壤中的重金属元素供应增加，造成重金属吸收过量而中毒如(Fe、Zn、Cu、Mn、Al)等，导致生长势衰弱甚至死亡。
[0004]而天津区域土壤多呈中性或偏碱性，可用灌溉技术来改善蓝莓种植土壤酸碱环境，但用于蓝莓灌溉的天津区域地下水呈偏碱性、且盐分偏高。
[0005]由于我国在水质在线自动监测技术起步较晚，在实际工作中，大量采用的监测手段仍然是传统手工分析方法，手工勾兑，且酸性溶液在水中自由扩散速度缓慢，测得的水质实时PH值误差较大，导致灌溉水的PH值并不是其真实值;随着互联网+、物联网技术的发展，农业灌溉水质监测与改良趋向自动化、智能化。因此研制一种水质PH值智能处理装置，具有广泛的实际应用价值和市场前景。
【实用新型内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水质PH值智能化处理装置。
[0007]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种水质PH值智能化处理装置，包括蓄水池和酸液箱，蓄水池分别设置有进水口和出水口，酸液箱设置有注液口和出液口，酸液箱的出液口通过管道与蓄水池内部相连通；酸液箱设置有用于检测其内部酸液液位的第一液位传感器，酸液箱的出液口设置有用于控制其开闭状态的第一电磁阀，蓄水池设置有用于检测其内部液位的第二液位传感器，蓄水池内设置有用于检测其内部液体PH值的PH检测模块，蓄水池内还设置有搅拌装置，搅拌装置的搅拌桨通过轴与搅拌电机相连，搅拌电机与第一继电器相连，在蓄水池的进水口设置有用于控制其开闭状态的第二电磁阀，在蓄水池的出水口设置有用于向外排水进行浇灌的排水栗，排水栗与第二继电器相连;所述PH检测模块、第一液位传感、第二液位传感、第一电磁阀、第二电磁阀、第一继电器和第二继电器与CC2530主控芯片连接。
[0009]在上述技术方案中，水质PH值智能化处理装置的CC2530主控芯片还连接无线通讯模块，水质PH值智能化处理装置的CC2530主控芯片通过无线通讯模块与CC2530协调器进行无线连接，从而形成ZigBee通讯网络，CC2530协调器通过串口与一上位机连接，从而实现上位机与水质PH值智能化处理装置的通讯。
[0010]在上述技术方案中，PH检测模块通过RS485协议与CC2530主控芯片进行通讯，PH检测模块通过信号调理电路连接SP485R接口芯片的A引脚和B引脚，SP485R接口芯片的RO引脚连接CC2530的Pl_7引脚，SP485R接口芯片的DI引脚连接CC2530的Pl_6引脚，SP485R接口芯片的/RE和DE引脚连接CC2530的Pl_5引脚，通过SP485R接口芯片实现PH检测模块和CC2530的RS485通讯。
[0011]在上述技术方案中，第一液位传感和第二液位传感分别通过RS232协议与CC2530进行通讯，第一液位传感通过一 MAX232接口芯片与CC2530的Pl_4引脚和Pl_3引脚连接;第二液位传感通过另一 MAX232接口芯片与CC2530的Pl_2引脚和Pl_l引脚连接。
[0012]在上述技术方案中，第一电磁阀和第二电磁阀分别通过一个L7010驱动芯片与CC2530连接。
[0013]水质PH值智能化处理装置的运行方法:首先CC2530通过第二液位传感器读取蓄水池内的水位检测信号，若水位检测信号小于CC2530程序设定的低位水位阈值，则CC2530向第二电磁阀发送开启信号控制第二电磁阀打开向蓄水池内注水，随着水位的升高，当第二液位传感器检测的水位信号大于CC2530程序设定的高位水位阈值时，CC2530向第二电磁阀发送关闭信号控制第二电磁阀关闭；然后CC2530通过第一液位传感器读取酸液箱内的酸液液位检测信号，若酸液液位检测信号小于CC2530程序设定的低位酸液阈值，则CC2530通过无线收发模块和协调器向上位机发送警告信息(管理人员可根据警告信息向酸液箱内及时注入酸液)，当第一液位传感器检测的酸液液位信号大于CC2530程序设定的高位酸液阈值时，C C 2 5 3 O向第一电磁阀发送开启信号控制第一电磁阀打开向蓄水池内注入酸液，注入酸液的同时，CC2530向第一继电器发送开启信号使搅拌机启动，促进酸液和水的从分混合，同时CC2530读取PH检测模块所测得PH值来判断是否继续注入醋酸溶液，若PH值达到设定范围，则CC2530向第一电磁阀发送关闭信号停止向蓄水池内注入酸液，同时CC2530向第一继电器发送关闭信号使搅拌机停止工作；
[0014]水质PH值智能化处理装置的蓄水池的出水口的开启由上位机控制，上位机通过CC2530协调器向水质PH值智能化处理装置的CC2530发送浇水控制命令，CC2530根据浇水控制命令向与其相连的第二继电器发送开启信号使排水栗启动进行浇水，直至第二液位传感器检测的水位信号小于CC2530程序设定的低位水位阈值，则CC2530主控芯片向与其相连的第二继电器发送关闭信号使排水栗关闭。
[0015]本实用新型的优点和有益效果为:
[0016]I，本实用新型中的水质PH值智能化处理装置自动化程度高，可以对灌溉用水的PH值进行自动化精准调配，同时较大程度降低了因酸液扩散速度慢导致的测得的PH值误差，使灌溉水的PH值更适应蓝莓等植物的生长。
[0017]2，本实用新型利用ZigBee无线通讯技术将水质PH值智能化处理装置和上位机进行有效可靠组网，实现了对农田土壤PH值灌溉的自动化、智能化调控。
【附图说明】
[0018]图1是水质PH值智能化处理装置的结构示意图。
[0019]图2是水质PH值智能化处理装置的电控连接结构图。
[0020]图3是CC2530芯片的引脚图。
[0021 ]图4是水质PH值智能化处理装置的PH检测模块与CC2530芯片的电路连接结构图。
[0022]图5是水质PH值智能化处理装置的第一液位传感与CC2530芯片的电路连接结构图。
[0023]图6是水质PH值智能化处理装置的第一电磁阀与CC2530芯片的电路连接结构图。
[0024]图7是水质PH值智能化处理装置的第一继电器与CC2530芯片的电路连接结构图。
[0025]图8是水质PH值智能化处理装置的无线通讯模块与CC2530芯片的电路连接结构图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
[0027]参见附图1，一种水质PH值智能化处理装置，包括蓄水池I和酸液箱2，蓄水池I的池壁两侧分别设置有进水口 4和出水口 5，蓄水池I的顶部设置有顶盖1-1;酸液箱2固定设置在蓄水池I的一侧顶端，酸液箱设置有注液口 2-1和出液口 2-2，出液口 2-2通过管道贯穿蓄水池I的顶盖1-1与蓄水池I内部相连通，以使其内部的酸液注入蓄水池为蓄水池提供调配PH值用的酸液；
[0028]为了使所述水质PH值智能化处理装置具备自动化，在酸液箱2的顶端设置用于检测其内部醋酸液位的第一液位传感器a，在酸液箱2的出液口 2-2设置用于控制其开闭状态的第一电磁阀，在蓄水池I的顶端设置用于检测其内部液位的第二液位传感器b，在蓄水池I内设置用于检测其内部液体PH值的PH检测模块C，同时蓄水池I还设置有搅拌装置，搅拌装置的搅拌电机3-1固定在蓄水池的顶盖1-1中心位置，搅拌装置的搅拌桨3-2通过轴与搅拌电机3-1相连，搅拌电机3-1由第一继电器控制，同时在蓄水池I的进水口4设置用于控制其开闭状态的第二电磁阀，在蓄水池I的出水口5设置用于向外排水进行浇灌的排水栗，排水栗的开启状态由第二继电器控制；
[0029]水质PH值智能化处理装置的电控连接结构参见附图2，每个水质PH值智能化处理装置由一块CC2530芯片作为主控芯片(CC2530芯片的引脚图如图3所示)，CC2530是专门针对IEEE 802.15.4和ZigBee应用的芯片，CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其它强大的功能；
[0030]其中，PH检测模块通过RS485协议与CC2530进行通讯，其具体电路连接结构参见附图5，PH检测模块通过信号调理电路(即图4中由二极管V4、V5、V6，电感L1、L2，电容C1、C2，以及电阻R7、R8、R9组成的信号调理电路)连接SP485R接口芯片的A引脚和B引脚，SP485R接口芯片的RO引脚连接CC2530的Pl_7引脚，SP485R接口芯片的DI引脚连接CC2530的Pl_6引脚，SP485R接口芯片的/RE和DE引脚连接CC2530的Pl_5引脚，通过SP485R接口芯片实现PH检测模块和CC2530的RS485通讯；
[0031 ]第一液位传感和第二液位传感分别通过RS232协议与CC2530进行通讯，其具体电路连接结构参见附图5，第一液位传感通过一 MAX232接口芯片与CC2530连接(第一液位传感通过DB9连接MAX232的TlOUT引脚和1?1預引脚，]\^乂232的1'1預引脚和1?101]1'引脚分别连接CC2530的Pl_4引脚和Pl_3引脚)；第二液位传感按照同样的连接方式通过另一MAX232接口芯片与CC2530的Pl_2引脚和Pl_l引脚连接(图中未标出)，从而通过MAX232接口芯片实现第一液位传感和第二液位传感与CC2530的RS232通讯；
[0032]控制酸液箱出液口 2-2开闭状态的第一电磁阀通过一个L7010驱动芯片与CC2530连接，参见附图6，L7010为电机驱动模块，其工作电压最低可以达到1.8V，持续驱动电流达IA，尖峰工作电流可以达到2A，并且可以方便地控制磁阀电机的正反转，其中VM接电机电源，VCC接芯片电源，L7010驱动芯片的INl引脚和IN2引脚分别连接CC2530的P0_1引脚和Pl_2引脚，L7010驱动芯片的OUTl引脚和0UT2引脚通过J2接头连接第一电磁阀的输入端;控制蓄水池进水口 4开闭状态的第二电磁阀按照同样的连接方式通过另一 L7010驱动芯片与CC2530的P0_3引脚和P0_4引脚连接(图中未标出)；从而通过L7010驱动芯片实现CC2530驱动第一电磁阀和第二电磁阀，进而实现对酸液箱出液口 2-2和蓄水池进水口 4开闭状态的控制;
[0033]参见附图7，控制搅拌电机的第一继电器Kl通过一个三极管Ql和电阻R3与CC2530的P0_5引脚连接，第一继电器还串接有指示用发光二级管LED1，通过CC2530的P0_5引脚驱动第一继电器，第一继电器连接搅拌电机Pl，控制其运转;控制排水栗的第二继电器按照上述方式与CC2530的P0_6引脚连接(图中未标出)，通过CC2530的P0_6引脚驱动第二继电器，第二继电器连接排水栗，控制其运转；
[0034]参见附图8，CC2530的32引脚、33引脚和34引脚连接无线通讯模块，通过无线通讯模块CC2530与CC2530协调器(CC2530协调器即ZigBee协调器)进行无线通讯，从而形成ZigBee通讯网络(ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，其主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用)，CC2530协调器通过串口与一上位机连接，从而实现上位机与水质PH值智能化处理装置的通讯。
[0035]使用时，首先CC2530通过第二液位传感器读取蓄水池内的水位检测信号，若水位检测信号小于CC2530程序设定的低位水位阈值，则CC2530向第二电磁阀发送开启信号控制第二电磁阀打开向蓄水池内注水，随着水位的升高，当第二液位传感器检测的水位信号大于CC2530程序设定的高位水位阈值时，CC2530向第二电磁阀发送关闭信号控制第二电磁阀关闭；然后CC2530通过第一液位传感器读取酸液箱内的酸液液位检测信号，若酸液液位检测信号小于CC2530程序设定的低位酸液阈值，则CC2530通过无线收发模块和协调器向上位机发送警告信息(管理人员可根据警告信息向酸液箱内及时注入酸液)，当第一液位传感器检测的酸液液位信号大于CC2530程序设定的高位酸液阈值时，CC2530向第一电磁阀发送开启信号控制第一电磁阀打开向蓄水池内注入酸液，注入酸液的同时，CC2530向第一继电器发送开启信号使搅拌机启动，促进酸液和水的从分混合，同时CC2530读取PH检测模块所测得PH值来判断是否继续注入醋酸溶液，若PH值达到4.3-4.8范围，则CC2530向第一电磁阀发送关闭信号停止向蓄水池内注入酸液，同时CC2530向第一继电器发送关闭信号使搅拌机停止工作；
[0036]水质PH值智能化处理装置的蓄水池I的出水口 5的开启由上位机控制，上位机通过CC2530协调器向水质PH值智能化处理装置的CC2530发送浇水控制命令，CC2530根据浇水控制命令向与其相连的第二继电器发送开启信号使排水栗启动进行浇水，直至第二液位传感器检测的水位信号小于CC2530程序设定的低位水位阈值，则CC2530主控芯片向与其相连的第二继电器发送关闭信号使排水栗关闭。
[0037]以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种水质PH值智能化处理装置，其特征在于:包括蓄水池和酸液箱，蓄水池分别设置有进水口和出水口，酸液箱设置有注液口和出液口，酸液箱的出液口通过管道与蓄水池内部相连通;酸液箱设置有用于检测其内部酸液液位的第一液位传感器，酸液箱的出液口设置有用于控制其开闭状态的第一电磁阀，蓄水池设置有用于检测其内部液位的第二液位传感器，蓄水池内设置有用于检测其内部液体PH值的PH检测模块，蓄水池内还设置有搅拌装置，搅拌装置的搅拌桨通过轴与搅拌电机相连，搅拌电机与第一继电器相连，在蓄水池的进水口设置有用于控制其开闭状态的第二电磁阀，在蓄水池的出水口设置有用于向外排水进行浇灌的排水栗，排水栗与第二继电器相连;所述PH检测模块、第一液位传感、第二液位传感、第一电磁阀、第二电磁阀、第一继电器和第二继电器与CC2530主控芯片连接。2.一种水质PH值智能化处理装置，其特征在于:CC2530主控芯片还连接无线通讯模块，水质PH值智能化处理装置的CC2530主控芯片通过无线通讯模块与CC2530协调器进行无线连接，形成ZigBee通讯网络，CC2530协调器通过串口与一上位机连接。3.—种水质PH值智能化处理装置，其特征在于:PH检测模块通过信号调理电路连接SP485R接P芯片的A引脚和B引脚，SP485R接口芯片的RO引脚连接CC2530的Pl_7引脚，SP485R接口芯片的DI引脚连接CC2530的Pl_6引脚，SP485R接口芯片的/RE和DE引脚连接CC2530 的 Pl_5引脚。4.一种水质PH值智能化处理装置，其特征在于:第一液位传感通过一MAX232接口芯片与CC2530的Pl_4引脚和Pl_3引脚连接;第二液位传感通过另一 MAX232接口芯片与CC2530的Pl_2引脚和Pl_l引脚连接。5.—种水质PH值智能化处理装置，其特征在于:第一电磁阀和第二电磁阀分别通过一个L7010驱动芯片与CC2530连接。
【文档编号】C02F1/66GK205442754SQ201620271599
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】刘同海, 赵宪文
【申请人】天津农学院, 天津德发科技有限公司