1.本发明涉及灌溉设备技术领域，特别是一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置。
背景技术：2.在农业领域中，为了实现果园等的无人化智能化灌溉管理，一般会安装基于水泵、湿度探头等的设备，工作时，湿度探头实时探测相应区域土壤的湿度，当土壤干燥度过大时控制水泵等得电工作，水泵将池塘或者水箱内的水、再或者地下水抽出为果树进行浇灌，待果园湿度达到要求后关闭水泵的工作电源。
3.虽然现有的果园用智能水泵系统一定程度上实现了智能化灌溉，但是受到结构所限，其整体设备采用输电线路供电，不但架设线路成本高，且相对的存在不节能的缺点。随着技术的发展，目前也有通过太阳能电池板供电的灌溉设备，但是其采用单一方式供电，在长时间连续阴天时由于太阳能电池板的发电性能变差，将会造成整体设备无法正常工作；且由于无法对太能电池板的性能进行自检，这样，在太阳能电池板性能变差时，也会造成整体设备无法正常工作。综上所述，提供一种能采用风力及太阳能电池板协同供电，实现节能目的及保证电能供给，还能自动检测太阳能电池板及风力发电机性能，保证整体设备正常工作的水泵装置显得尤为必要。
技术实现要素：4.为了克服现有果园智能浇灌用水泵设备因结构所限，存在如背景所述弊端，本发明提供了基于水泵本体，通过太阳能电池板、风力发电机及蓄电池等协同供电，节省了电能，且能实时监测太阳能电池板及风力发电机的性能，在两者任一出现问题时能及时短信提示远端使用者进行维护，由此实现了节能目的，并给使用者带来了便利，且有效保证了果树不会因土壤干燥而影响生长的一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，包括潜水泵本体、蓄电池、太阳能电池板、风力发电机、短信模块；其特征在于还具有第一检测电路、第二检测电路、湿度探测电路、稳压电路、检测机构、探测机构；所述蓄电池、短信模块、第一检测电路、第二检测电路、湿度探测电路、稳压电路安装在电控箱内；所述检测机构包括磁铁和线圈，磁铁安装在风力发电机的转轴外侧端，线圈安装在风力发电机的壳体侧端、且磁铁位于线圈内并和线圈内侧间隔距离；所述风力发电机的电源输出端和稳压电路的电源输入端电性连接，稳压电路的电源输出端和蓄电池的电源输入端以及第一检测电路的信号输入端电性连接，太阳能电池板的电源输出端和蓄电池的电源输入端以及第二检测电路的信号输入端电性连接；所述第一检测电路、第二检测电路的信号输出端和短信模块的两路信号输入端分别电性连接，湿度探测电路的电源输出端和潜水泵本体的电源输入端电性连接，线圈的电源输出端和第一检测电路的触发端电性连接；所述探测机构的两个信号端电性串联在湿度探
测电路的两个信号输入端之间。
7.进一步地，所述第一检测电路包括电性连接的两只继电器，第一只继电器的控制电源输入端和第二只继电器负极电源输入端连接，第一只继电器常开触点端和第二只继电器控制电源输入端连接。
8.进一步地，所述稳压电路包括电性连接的整流桥堆、电容、二极管，整流桥堆的电源输出端正极和二极管正极、电容正极连接，电容负极和整流桥堆的负极电源输出端连接；太阳能电池板的正极电源输出端和一只二极管正极电性连接。
9.进一步地，所述第第二检测电路包括电性连接的光敏电阻、电阻、继电器、npn三极管、光敏电阻一端和第一只继电器正极电源输入端连接，光敏电阻另一端和第一只npn三极管基极连接，第一只npn三极管发射极和第一只继电器控制电源输入端、第一只电阻一端、第二只npn三极管发射极连接，第二只电阻一端和第二只继电器正极电源输入端连接，第二只电阻另一端和第一只电阻另一端、第三只电阻一端连接，第三只电阻另一端和第二只npn三极管基极连接，第二只npn三极管集电极和第二只继电器负极电源输入端连接，第一只npn三极管集电极和第一只继电器负极电源输入端连接，第一只继电器常开触点端和第二只继电器控制电源输入端连接。
10.进一步地，所述湿度探测电路包括电性连接的运放、电阻、npn三极管和继电器，第一只电阻一端和第二只电阻一端、运放的反相输入端连接，运放的同相输入端和第三只电阻一端、第四只电阻一端连接，第三只电阻另一端和运放的正极电源输入端7脚、继电器正极电源输入端及控制电源输入端连接，第二只电阻另一端和第四只电阻另一端、运放的负极电源输入端、npn三极管基极两极，运放的输出端和第五只电阻一端连接，第五只电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接。
11.进一步地，所述探测机构包括一只下端为尖锥形的支撑杆，支撑杆外侧安装有两只金属片，支撑杆插入土壤之下。
12.本发明有益效果是：本发明基于水泵本体，通过太阳能电池板、风力发电机及蓄电池等协同供电，节省了电能，且能实时经第一检测电路、第二检测电路监测太阳能电池板及风力发电机的性能，在两者任一出现问题时能及时通过短信模块短信提示远端使用者进行维护，且在果园土壤干燥时能自动控制水泵得电工作对果树进行浇灌。本发明实现了节能目的，并给使用者带来了便利，且有效保证了果树不会因土壤干燥而影响生长。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。
附图说明
13.以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
14.图1、2是本发明整体结构及局部放大结构示意图。
15.图3是本发明电路图。
具体实施方式
16.图1、2、3所示，一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，包括潜水泵本体m1(也可采用自吸水泵)、蓄电池g2、太阳能电池板g1、风力发电机m、短信模块a3，潜水泵本体m1(投入水池内)的出水管和果园内的浇水管进水端经管道连接，浇水管的多个出水
端分别位于每棵果树的侧端，太阳能电池板g1、风力发电机m分别安装在果园附近高处向阳及迎风的位置；还具有第一检测电路1、第二检测电路2、湿度探测电路3、稳压电路4、检测机构、探测机构；所述蓄电池g1、短信模块a3、第一检测电路1、第二检测电路2、湿度探测电路3、稳压电路4安装在电控箱5内电路板上，电控箱5安装在太阳能电池板g1机架后侧端；所述检测机构包括圆形永久磁铁ct和环形中空线圈m2，磁铁ct用胶粘接在风力发电机m的转轴后外侧端，线圈m2骨架外侧经螺杆螺母安装在风力发电机m的后壳体内中部、且磁铁ct位于线圈m2中部内并和线圈m2内侧间隔一定距离(1毫米)。
17.图1、2、3所示，第一检测电路包括经电路板连接的两只继电器k4及k5，第一只继电器k4的控制电源输入端和第二只继电器k5负极电源输入端连接，第一只继电器k4常开触点端和第二只继电器k5控制电源输入端连接。稳压电路包括经电路板布线连接的整流桥堆a1、电容c、二极管vd，整流桥堆a1的电源输出端正极3脚和二极管vd正极、电容c正极连接，电容c负极和整流桥堆a1的负极电源输出端4脚连接；太阳能电池板g1的正极电源输出端3脚和一只二极管vd1正极经导线连接。第二检测电路包括经电路板布线连接的光敏电阻rl，电阻r6、r7、r8，继电器k2及k3、npn三极管q2及q3，光敏电阻rl一端和第一只继电器k2正极电源输入端连接，光敏电阻rl另一端和第一只npn三极管q2基极连接，第一只npn三极管q2发射极和第一只继电器k2控制电源输入端、第一只电阻r7一端、第二只npn三极管q3发射极连接，第二只电阻r6一端和第二只继电器k3正极电源输入端连接，第二只电阻r6另一端和第一只电阻r7另一端、第三只电阻r8一端连接，第三只电阻r8另一端和第二只npn三极管q3基极连接，第二只npn三极管q3集电极和第二只继电器k3负极电源输入端连接，第一只npn三极管q2集电极和第一只继电器k2负极电源输入端连接，第一只继电器k2常开触点端和第二只继电器k3控制电源输入端连接；光敏电阻rl的受光面位于电控箱前端第一个开孔外。湿度探测电路包括经电路板布线连接的运放a2，电阻r1、r2、r3、r4、r5，npn三极管q1和继电器k1，第一只电阻r1一端和第二只电阻r2一端、运放a2的反相输入端2脚连接，运放a2的同相输入端3脚和第三只电阻r3一端、第四只电阻r4一端连接，第三只电阻r3另一端和运放a2的正极电源输入端7脚、继电器k1正极电源输入端及控制电源输入端连接，第二只电阻r2另一端和第四只电阻r4另一端、运放a2的负极电源输入端4脚、npn三极管q1基极两极，运放a2的输出端6脚和第五只电阻r5一端连接，第五只电阻r5另一端和npn三极管q1基极连接，npn三极管q1集电极和继电器k1负极电源输入端连接。探测机构包括一只下端为尖锥形的塑料杆6，塑料杆6的前端下部有两个凹槽，两个凹槽内分别用胶粘接有一只金属铜片t1，和金属片t1连接的导线经由金属片后端进入塑料杆内并从塑料杆上端引，探测机构插入果园中央土壤之下。
18.图1、2、3所示，风力发电机m的电源输出端和稳压电路的电源输入端整流桥堆a1的1及2脚分别经导线连接。稳压电路的电源输出端二极管vd负极及电容c负极和蓄电池g2的电源输入端以及第一检测电路的信号输入端分别经导线连接(二极管vd正极和继电器k5正极电源输入端连接)。太阳能电池板的电源输出端二极管vd1负极和蓄电池g2的正极电源输入端以及第二检测电路的信号输入端(二极管vd1正极和继电器k3正极电源输入端连接)经导线连接。蓄电池g2的电源输出端和第一检测电路的电源输入端继电器k4控制电源输入端、第二检测电路的电源输入端继电器k2正极电源输入端及npn三极管q2发射极、短信模块a3的电源输入端1及2脚、湿度探测电路的电源输入端继电器k1正极电源输入端及npn三极
管q1发射极分别经导线连接；第一检测电路的信号输出端继电器k5的常闭触点端、第二检测电路的信号输出端继电器k3常闭触点端和短信模块a3的两路信号输入端3及4脚分别经导线连接，湿度探测电路的电源输出端继电器k1常开触点端及npn三极管q1发射极和潜水泵本体m的电源输入两端分别经导线连接，线圈m2的电源输出端和第一检测电路的触发端继电器k4两个电源输入端分别经导线连接；探测机构的两个信号端两只金属片t1经导线串联在湿度探测电路的两个信号输入端电阻r1另一端及电阻r3一端之间。
19.图1、2、3所示，平时太阳能电池板g1受光照产生12v以上直流电源经二极管vd1单向导通为蓄电池g2进行充电，风力发电机本体m受到风力作用产生交流电源经整流桥堆a1整流、电容c滤波后输出12v以上直流电源经二极管vd单向导通为蓄电池g2充电，这样本发明协同太阳能电池板g1及风力发电机m为蓄电池充电，保证了用电设备的用电需要，工作更为可靠，防止了单一采用太阳能电池板g1供电，受到天气影响容易因为供电不足造成整体设备无法正常工作的弊端。湿度探测电路中，当现场土壤内湿度较小时，两只金属片t1(铜片)之间的电阻值相对大，这样，蓄电池g2输出的12v电源通过土壤降压，再经电阻r1、r2分压后进入运放的反相输入端2脚电压低于运放a2的同相输入端3脚电压，这样，运放a2的6脚输出高电平，高电平经电阻r1限流降压进入npn三极管q1的基极，npn三极管q1导通集电极输出低电平进入继电器k1负极电源输入端，继电器k1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而，水泵本体m1得电工作将水抽出加压泵入浇水管内，浇水管的多个出水端分别流出水对每棵果树进行灌溉。灌溉一段时间后，当位于果园中部地面之下的两只金属片t1侧端的土壤被水浸湿后，蓄电池g2输出的12v电源经电阻r1、较大湿度的土壤降压限流，通过两只金属片t1进入运放反向输入端2脚电压高于运放a2的同相输入端3脚电压，这样，运放a2的6脚输出低电平，npn三极管q1截止，继电器k1失电不再吸合，进而水泵本体m失电不再工作。通过上述，本发明就能在土壤干燥度过大时，自动控制水泵本体m1为果树进行浇灌(电阻r2可更换为可调电阻，可调电阻的电阻调节得相对小时、分压小，那么现场土壤湿度相对大时、运放a2的6脚才会输出高电平进入npn三极管q1的基极，也就是说本发明对土壤的湿度探测阈值变大；可调电阻的电阻调节得相对大时、分压大，那么现场土壤湿度相对小时、运放a2的6脚就会输出高电平进入npn三极管q1的基极，也就是说本发明对土壤的湿度探测阈值变小)。
20.图1、2、3所示，第二检测电路中，太阳电池板g1受光照(二极管vd1单向导通、防止蓄电池g2电源返流)产生的电能会进入电阻r6一端，当太阳电池板g1没有发生故障时其发出的电能经电阻r6及r7分压后，再通过电阻r8限流降压进入npn三极管q3基极高于0.7v，npn三极管q3导通集电极输出低电平进入继电器k3负极电源输入端，继电器k3得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，那么12v电源负极不会经继电器k2控制电源输入端及常开触点端、继电器k3控制电源输入端及常闭触点端进入短信模块a3的3脚、短信模块不会为使用者发送短信，代表太阳能电池板g1性能完好。当太阳电池板g1发生故障时其发出的电能很低(低于5v，太阳能电池板白天即使阴天也会输出5v以上电源)，或者不发电，电源经电阻r6及r7分压后，此时过低电源通过电阻r8限流降压进入npn三极管q3基极低于0.7v，npn三极管q3截止集电极不再输出低电平进入继电器k3负极电源输入端，继电器k3失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合，那么12v电源负极会经继电器k2控制电源输入端及常开触点端、继电器k3控制电源输入端及常闭触点端进入短信模块a3的3脚、短信模
块a3于是会为使用者发送一条短信，代表太阳能电池板g1性能不好需要维护(和短信模块建立连接的远端使用者手机接收到短信后，就能实时了解太阳能电池板g1的情况)。本发明中，当白天时光敏电阻rl受光照强度相对大其电阻值相对小(100k左右)，12v电源经光敏电阻rl限流降压后进入npn三极管q2基极高于0.7v，npn三极管q2导通集电极输出低电平进入继电器k2负极电源输入端，于是，继电器k2得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，为太阳电池板g1出现问题短信模块a3发送短信创造了条件。当晚上时光敏电阻rl受光照强度相对小其电阻值相对大(10m左右)，这样，12v电源经光敏电阻rl限流降压后进入npn三极管q2基极低于0.7v，npn三极管q2截止集电极不再输出低电平进入继电器k2负极电源输入端，于是，继电器k2失电不再吸合其控制电源输入端和常开触点端开路，那么12v电源负极不再进入继电器k3控制电源输入端，防止了晚上时间段，太阳电池板g1不发电造成短信模块a3误发送短信。
21.图1、2、3所示，第一检测电路中，当现场有风，风力发电机发电的同时，由于磁铁ct转动，线圈m2也会感应出6-9v之间的交流电源，交流电源进入继电器k4电源输入端，于是，继电器k4得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，为后续风力发电机m出现故障、低电平信号进入短信模块的4脚，短信模块发送短信打下了基础。当现场无风，风力发电机不发电的同时，由于磁铁ct不再转动，线圈m2不再感应出交流电源(或者电源很低)，由于没有电源输入或者输入的电源极低继电器k4失电不再吸合其控制电源输入端和常开触底端开路，那么后续风力发电机m即使不发电短信模块a3也不会误发送短信。当现场有风，风力发电机m工作正常发出的电源源经整流桥堆a1整流后会进入继电器k5的电源输入端，于是继电器k5得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，短信模块a3不会发送短信，代表风力发电机工作性能完好。当现场有风，风力发电机m故障不再发出电源时，于是继电器k5失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点闭合，这样，12v电源负极会经继电器k4控制电源输入端及常开触点端、继电器k5控制电源输入端和常闭触点端进入短信模块a3的4脚，短信模块a3于是会为使用者发送另一条短信，代表风力发电机m性能不好需要维护(和短信模块建立连接的远端使用者手机接收到短信后，就能实时了解风力发电机的情况)。通过上述所有电路及机构共同作用，本发明通过太阳能电池板、风力发电机蓄电池等协同供电，节省了电能，且能实时经第一检测电路、第二检测电路监测太阳能电池板及风力发电机的性能，在两者任一出现问题时能及时通过短信模块短信提示远端使用者进行维护，且在果园土壤干燥时能自动控制水泵得电工作对果树进行浇灌，实现了节能目的，并给使用者带来了便利，且有效保证了果树不会因土壤干燥而影响生长。图3中，太阳能电池板g1型号是12v/50w；蓄电池g2是型号12v/500ah的铅酸蓄电池或锂电池；风力发电机m输出电源12v左右，功率50w；电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7阻值分别是2k、4k、5k、3k、1k、6k、1k、4.7k；npn三极管q1、q2、q3型号是s9013；继电器k1、k2、k3、k5是dc12v继电器，继电器k4是交流继电器；短信模块a35是型号gsm 800的短信报警模块，短信报警模块成品具有两个电源输入端1及2脚，信号输入端口3-8脚，每个信号输入端口输入低电平信号后，短信报警模块成品会经无线移动网络发送一条短信，短信报警模块内储存有短信，本实施例储存有两条短信“太阳能电池板损坏”、“风力发电机损坏”，短信报警模块的信号输入端口3及4脚被分别输入低电平信号后，短信报警模块能分别发送一条短信；运放是型号ua741的运放集成电路；二极管vd、vd1型号是1n4007；整流桥堆a1型号kpl406；光敏电阻rl型号是md45；线圈m2是交流发电线圈；电容c型
号是470μf/25v。
22.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
23.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：1.一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，包括潜水泵本体、蓄电池、太阳能电池板、风力发电机、短信模块；其特征在于还具有第一检测电路、第二检测电路、湿度探测电路、稳压电路、检测机构、探测机构；所述蓄电池、短信模块、第一检测电路、第二检测电路、湿度探测电路、稳压电路安装在电控箱内；所述检测机构包括磁铁和线圈，磁铁安装在风力发电机的转轴外侧端，线圈安装在风力发电机的壳体侧端、且磁铁位于线圈内并和线圈内侧间隔距离；所述风力发电机的电源输出端和稳压电路的电源输入端电性连接，稳压电路的电源输出端和蓄电池的电源输入端以及第一检测电路的信号输入端电性连接，太阳能电池板的电源输出端和蓄电池的电源输入端以及第二检测电路的信号输入端电性连接；所述第一检测电路、第二检测电路的信号输出端和短信模块的两路信号输入端分别电性连接，湿度探测电路的电源输出端和潜水泵本体的电源输入端电性连接，线圈的电源输出端和第一检测电路的触发端电性连接；所述探测机构的两个信号端电性串联在湿度探测电路的两个信号输入端之间。2.根据权利要求1所述的一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，其特征在于，第一检测电路包括电性连接的两只继电器，第一只继电器的控制电源输入端和第二只继电器负极电源输入端连接，第一只继电器常开触点端和第二只继电器控制电源输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，其特征在于，稳压电路包括电性连接的整流桥堆、电容、二极管，整流桥堆的电源输出端正极和二极管正极、电容正极连接，电容负极和整流桥堆的负极电源输出端连接；太阳能电池板的正极电源输出端和一只二极管正极电性连接。4.根据权利要求1所述的一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，其特征在于，第二检测电路包括电性连接的光敏电阻、电阻、继电器、npn三极管、光敏电阻一端和第一只继电器正极电源输入端连接，光敏电阻另一端和第一只npn三极管基极连接，第一只npn三极管发射极和第一只继电器控制电源输入端、第一只电阻一端、第二只npn三极管发射极连接，第二只电阻一端和第二只继电器正极电源输入端连接，第二只电阻另一端和第一只电阻另一端、第三只电阻一端连接，第三只电阻另一端和第二只npn三极管基极连接，第二只npn三极管集电极和第二只继电器负极电源输入端连接，第一只npn三极管集电极和第一只继电器负极电源输入端连接，第一只继电器常开触点端和第二只继电器控制电源输入端连接。5.根据权利要求1所述的一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，其特征在于，湿度探测电路包括电性连接的运放、电阻、npn三极管和继电器，第一只电阻一端和第二只电阻一端、运放的反相输入端连接，运放的同相输入端和第三只电阻一端、第四只电阻一端连接，第三只电阻另一端和运放的正极电源输入端、继电器正极电源输入端及控制电源输入端连接，第二只电阻另一端和第四只电阻另一端、运放的负极电源输入端、npn三极管基极两极，运放的输出端和第五只电阻一端连接，第五只电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接。6.根据权利要求1所述的一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，其特征在于，探测机构包括一只下端为尖锥形的支撑杆，支撑杆外侧安装有两只金属片，支撑杆插入土壤之下。
技术总结一种果园灌溉使用的双能源协同供电的节能水泵装置，包括潜水泵本体、蓄电池、太阳能电池板、风力发电机、短信模块；还具有第一检测电路、第二检测电路、湿度探测电路、稳压电路、检测机构、探测机构；蓄电池、短信模块、第一检测电路、第二检测电路、湿度探测电路、稳压电路安装在电控箱内并电性连接；检测机构包括磁铁和线圈，磁铁安装在风力发电机的转轴外侧端，线圈安装在风力发电机的壳体侧端部。本发明太阳能电池板、风力发电机及蓄电池等协同供电，节省了电能，且能实时监测太阳能电池板及风力发电机的性能，果园土壤干燥时能自动控制水泵得电工作对果树进行浇灌，给使用者带来了便利，保证了果树不会因土壤干燥而影响生长。保证了果树不会因土壤干燥而影响生长。保证了果树不会因土壤干燥而影响生长。
技术研发人员：丰俊 王锦龙 边防
受保护的技术使用者：王锦龙 边防
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/11/1
