水是生命的基础，植物正常的生命活动就是建立在不断地吸水、传导与运输、利用和散失的过程之上。我国做为世界上13个淡水资源贫乏的国家之一，给我国农业发展带来了极大的障碍和困难。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已成为农业生产获得的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。本系统可在无供电条件的地区使用，其优点为节水、节能、节约劳动力。

　　2 设计目标与实现方案描述

　　针对现有的自动灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，本系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀（电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。）供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，执行部分，电源部分，4部分组成。如图1所示。

　　2.1 信号采集部分

　　2.1.1 日光强弱检测

　　通过光敏电阻（光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。）和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输出低电平，此时无论土壤干燥与否均不浇水。此处用NE555进行判断，当傍晚日光较弱，光敏电阻阻值较大NE555翻转，输出高电平（为电源电压）。

　　2.1.2 土壤湿度检测

　　采用硅湿敏电阻（湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的）作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100%。

　　当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平（约为电源电压）。

　　调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。

　　2.2 灌溉控制

　　2.2.1 延时电路

　　通过CD4060和电容电阻和可调电阻组成的震荡电路实现延时从CD4060开始工作到进入保持状态这段时间就是灌溉时间。可调节Rp3的阻值来改变延时时间。

　　2.2.2 与门判断

　　当IC1和IC2同时输出高电平时，IC3 CD4073输出高电平。无论IC1和IC2中任一不满足条件，IC3都输出低电平。

　　2.3 执行部分

　　使用湿度检测部分输出的电压来控制继电器的吸合，进而控制电磁阀的通断，实施自动灌溉。

　　电磁阀与电源间加一开关，使其可强制打开和关闭。当想灌溉时，可强制打开电磁阀。

    2.4 电源部分

　　由于自来水在水管中流动的速度较快，可以把其中的部分动能回收利用。用自来水压力推动风叶片带动微型的发电机，将发电机发出电能存储到锂电池中，再通过升压电路将锂电池中电能转存到6 V或者12V蓄电池中。用这部分电能为自动灌溉监控电路提供电能。

    3 结语

　　经现场考核测试证明该装置具有下述优点：

　　（1）系统稳定性好。电路主要由模拟电路构成，要求不高，稳定性好，且监控范围和延时时间都可调节。

　　（2）安全性高。本装置由自来水发电，输出为低电压，不存在安全隐患。

　　（3）成本低。该装置无需外接电源，无噪音、造价低、体积小、适用范围广泛，具有广泛的推广应用前景。

　　（4）环保。自来水发电节约能源，无污染，保护，环境。

　　（5）可与园林开发商合作，可为种植业节省大量的人力、物力，该节能设备将成为种植业的受益点。

　　（6）可用于偏远山村，电力不发达的地方，使当地的经济作物生长的更好。

　　（7）技术先进。很好的运用的高科技技术。

　　（8）操作简单，一个人也能很好的完成操作。