一种用于农业自动化喷淋灌溉系统的管道漏水检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于农业自动化喷淋灌溉系统的管道漏水检测装置，它主要由检测装置外壳和检测装置电子系统组成；检测装置外壳为球状空心结构；检测装置电子系统安装在基板上，基板设置在检测装置外壳内；检测装置电子系统包括：单片机、收发一体式超声波换能器单元和远程通信模块；收发一体式超声波换能器单元主要包括：超声波探头、第一晶体管Q1和第二晶体管Q2；第二晶体管Q2的集电极与信号放大电路模块的输入端相连接，信号放大电路模块的输出端与滤波器模块的输入端相连接。本实用新型专利技术具有能够有效检测喷淋灌溉系统管道破损漏水，节约灌溉系统水资源、降低人工排查修复难度的优点。

A pipeline leakage detection device for agricultural automatic sprinkling irrigation system

The utility model discloses a pipe leakage detection device for the automatic sprinkler irrigation system of agriculture. It is mainly composed of the detection device shell and the electronic system of the detection device. The detection device shell is a spherical hollow structure; the electronic system of the detection device is installed on the base plate; the base plate is set in the shell of the detection device; The device electronic system includes the single chip microcomputer, the transceiver integrated ultrasonic transducer unit and the remote communication module. The transceiver integrated ultrasonic transducer unit mainly includes the ultrasonic probe, the first transistor Q1 and the second transistor Q2; the second transistor Q2 collector is connected with the input end of the signal amplifier circuit module. The output end of the amplifier module is connected with the input end of the filter module. The utility model has the advantages of effectively detecting leakage and leakage of pipeline in sprinkling irrigation system, saving water resources in irrigation system, and reducing difficulty in manual investigation and repair.

【技术实现步骤摘要】
一种用于农业自动化喷淋灌溉系统的管道漏水检测装置
本技术涉及一种管道漏水检测装置，具体是一种用于农业喷淋灌溉系统中主管道的漏水检测装置，属于农业自动化设备领域。
技术介绍
随着经济的发展，对农业自动化水平的要求越来越高。同时，为进一步解决水资源、能源的短缺和人工成本增加等问题，越来越多的农林产业中采用自动控制灌溉系统。例如，时序控制灌溉系统将灌水开始时间、灌水延续时间和灌水周期作为控制参量，实现整个系统的自动灌水，其基本组成包括：控制器、电磁阀，还可选配土壤水分传感器、降雨传感器及霜冻传感器等设备，其中控制器是系统的核心。灌溉管理人员可根据需要将灌水开始时间、灌水延续时间、灌水周期等设置到控制器的程序当中，控制器通过电缆向电磁阀发出信号，开启或关闭灌溉系统。再如，中央计算机控制灌溉系统将与植物需水相关的气象参量(温度、相对湿度、降雨量、辐射、风速等)通过自动电子气象站反馈到中央计算机，计算机会自动决策当天所需灌水量，并通知相关的执行设备，开启或关闭某个子灌溉系统。美国亨特公司开发的IMMS中央计算机控制灌溉系统，可通过有线、无线、光缆、电话线、甚至手机网络等方式对无限量的子系统实现计算机远程控制，如对小到一个公园、大到一个城市甚至几个城市的所有园林灌溉系统，均可由一台中央计算机进行自动控制，这在园林绿地灌溉系统，以及高尔夫球场的灌溉系统中已被广泛采用。灌溉的控制方式与控制设备的改进均是围绕如何解决水资源、能源的短缺和人工成本增加等问题的，在自动喷淋灌溉系统中同样存在水资源的浪费情况，例如自动灌溉系统采集的用于设定灌溉时间等参数的周围自然环境数据有可能出现误差从而导致控制不精确造成水资源浪费；此外，喷淋灌溉系统中的管道出现漏水，但由于管道线路较长采用人工巡查方式难以及时发现也将造成较大的水资源浪费。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本技术的目的是：怎样提供一种能够对农业自动化喷淋灌溉系统的管道漏水进行检测并将检测结果实时发送给计算机终端以利于人工排查修复的检测装置。为了实现上述目的，本技术采用了以下的技术方案。一种用于农业自动化喷淋灌溉系统的管道漏水检测装置，其特征在于：它主要由检测装置外壳和检测装置电子系统组成；所述检测装置外壳为球状空心结构；所述检测装置电子系统安装在基板上，基板为检测装置电子系统提供固定载体；所述基板设置在检测装置外壳内；所述检测装置电子系统包括：单片机、收发一体式超声波换能器单元和远程通信模块；所述收发一体式超声波换能器单元主要包括：超声波探头、第一晶体管Q1和第二晶体管Q2；所述第一晶体管Q1为和第二晶体管Q2均为NPN晶体管，所述第一晶体管Q1的发射极接地，所述第一晶体管Q1的集电极与升压变压器的输入端相连接，所述升压变压器的输出端与超声波探头相连接；超声波探头还与第二晶体管Q2的基极相连接，第二晶体管Q2的集电极与电源VCC相连接，第二晶体管Q2的发射机接地；所述第二晶体管Q2的集电极还与信号放大电路模块的输入端相连接，所述信号放大电路模块的输出端与滤波器模块的输入端相连接；所述远程通信模块为SIM5320型芯片；所述第一晶体管Q1的基极与单片机的IO相连接，带通滤波器的输出端与单片机的IO相连接；单片机的串口的接收端RXD与远程通信模块的串口接收端SIMRXD相连接；单片机的串口发送端TXD与远程通信模块的串口发送端SIMTXD相连接；远程通信模块能够与计算机终端相通信。进一步的：所述信号放大电路模块为仪表放大器。更进一步的：所述滤波器模块为带通滤波器。相比现有技术，本技术具有如下优点：本技术单片机产生低压高频脉冲电压信号，该脉冲信号经第一晶体管Q1和升压变压器处理后，产生相应的高压激励信号，高压激励信号驱动超声波探头发射超声波，利用超声波的反射特性，可以采集从管道缺陷界面反射回来的反射波，单片机根据反射波的具体情况来进行缺陷探测。本技术将检测装置电子系统设置在球状的检测装置外壳中，检测装置随水流进入被探测管道中，并且能够实时的将检测结果通过远程通信模块将探测结果发送给计算机终端方便人工排查修复；因此本技术具有能够有效检测喷淋灌溉系统管道破损漏水，节约灌溉系统水资源、降低人工排查修复难度的的优点。附图说明图1为本技术中检测装置电子系统电路结构图；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。一、电路组成与连接关系如图1所示，一种用于农业自动化喷淋灌溉系统的管道漏水检测装置，它的基本结构是在检测装置外壳内设置有检测装置电子系统。检测装置外壳为球状空心结构，并且采用防水材料制作而成；检测装置电子系统安装在基板上，基板为检测装置提供固定载体。检测装置电子系统包括：单片机、收发一体式超声波换能器单元和远程通信模块。(1)单片机：单片机采用内部集成有AD转换器的芯片实现，例如常见的STC系列单片机STC12C5A60S2。(2)远程通信模块：远程通信模块采用SIM5320型芯片实现；(3)收发一体式超声波换能器单元收发一体式超声波换能器单元是电子系统的关键，它主要包括：超声波探头、第一晶体管Q1和第二晶体管Q2；其中，第一晶体管Q1为和第二晶体管Q2均为NPN晶体管；超声波探头采用同时具有接收和发送功能的收发一体式超声波探头，它在电脉冲的激励下可以将电能转换为机械能向外发送超声波，当处于接收状态时又能将超声波(声能)转换为电信号(电能)。收发一体式超声波换能器单元的结构如下：第一晶体管Q1的发射极接地，第一晶体管Q1的集电极与升压变压器的输入端相连接，所述升压变压器的输出端与超声波探头相连接；超声波探头还与第二晶体管Q2的基极相连接，第二晶体管Q2的集电极与电源VCC相连接，第二晶体管Q2的发射机接地；所述第二晶体管Q2的集电极还与信号放大电路模块的输入端相连接，所述信号放大电路模块的输出端与滤波器模块的输入端相连接；(4)单片机与远程通信模块、收发一体式超声波换能器单元之间的电路连接关系：收发一体式超声波换能器单元的第一晶体管Q1的基极与单片机的IO相连接，收发一体式超声波换能器单元的带通滤波器的输出端与单片机的IO相连接；单片机的串口的接收端RXD与远程通信模块的串口接收端SIMRXD相连接；单片机的串口发送端TXD与远程通信模块的串口发送端SIMTXD相连接；远程通信模块能够与计算机终端相通信。二、本技术工作原理与工作过程如下：声音的频率就是声波每秒钟振动的次数。人耳可以听到的声波范围是20hz至20000hz。低于20hz的声波被称为次声波，而高于20000hz的声波就是现在经常说的超声波了。超声波人耳是听不到的，它的实质也是一种机械振动波。超声波检测在五种常见的无损检测方法中，超声波检测是应用最为广泛、优点最多的检测方式。像其他的机械振动波一样，超声波在遇到介质表面后也会发生相应的反射、折射等现象。利用超声波的反射特性，可以采集从缺陷界面反射回来的反射波，根据反射波的具体情况来进行缺陷探测。具体的，超声波传播到管道破损缺陷的界面处时，就会全部或部分被反射，反射回的反射波被相应装置接收后，经过放大、滤波等处理，就可以利用单片机等智能处理器分析出缺陷的特性并根据超声波的时域特性，对缺陷点进行准确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于农业自动化喷淋灌溉系统的管道漏水检测装置，其特征在于：它主要由检测装置外壳和检测装置电子系统组成；所述检测装置外壳为球状空心结构；所述检测装置电子系统安装在基板上，基板为检测装置电子系统提供固定载体；所述基板设置在检测装置外壳内；所述检测装置电子系统包括：单片机、收发一体式超声波换能器单元和远程通信模块；所述收发一体式超声波换能器单元主要包括：超声波探头、第一晶体管Q1和第二晶体管Q2；所述第一晶体管Q1为和第二晶体管Q2均为NPN晶体管，所述第一晶体管Q1的发射极接地，所述第一晶体管Q1的集电极与升压变压器的输入端相连接，所述升压变压器的输出端与超声波探头相连接；超声波探头还与第二晶体管Q2的基极相连接，第二晶体管Q2的集电极与电源VCC相连接，第二晶体管Q2的发射极接地；所述第二晶体管Q2的集电极还与信号放大电路模块的输入端相连接，所述信号放大电路模块的输出端与滤波器模块的输入端相连接；所述远程通信模块为SIM5320型芯片；所述第一晶体管Q1的基极与单片机的IO相连接，带通滤波器的输出端与单片机的IO相连接；单片机的串口的接收端RXD与远程通信模块的串口接收端SIMRXD相连接；单片机的串口发送端TXD与远程通信模块的串口发送端SIMTXD相连接；远程通信模块能够与计算机终端相通信。...

【技术特征摘要】
1.一种用于农业自动化喷淋灌溉系统的管道漏水检测装置，其特征在于：它主要由检测装置外壳和检测装置电子系统组成；所述检测装置外壳为球状空心结构；所述检测装置电子系统安装在基板上，基板为检测装置电子系统提供固定载体；所述基板设置在检测装置外壳内；所述检测装置电子系统包括：单片机、收发一体式超声波换能器单元和远程通信模块；所述收发一体式超声波换能器单元主要包括：超声波探头、第一晶体管Q1和第二晶体管Q2；所述第一晶体管Q1为和第二晶体管Q2均为NPN晶体管，所述第一晶体管Q1的发射极接地，所述第一晶体管Q1的集电极与升压变压器的输入端相连接，所述升压变压器的输出端与超声波探头相连接；超声波探头还与第二晶体管Q2的基极相连接，第二晶体管Q2的集电极与电源VCC相连接，第二晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：段军义，郝秋菊，李若瑗，
申请(专利权)人：山西省农业机械化科学研究院，李若瑗，
类型：新型
国别省市：山西,14