專利名稱：中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種灌溉設(shè)備控制系統(tǒng)及方法，特別是一種中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
噴灌設(shè)備的類型很多，其中以中心支軸式噴灌機的自動化程度較高。其輸水主管裝在一列帶行走輪的塔架上，各塔架由電動機驅(qū)動，繞一端的中心支軸作圓周運動，壓力水自中心沿輸水主管輸送，再沿支管通過各噴頭噴出。目前市場上中心支軸式噴灌機的控制系統(tǒng)方法是，在噴灌機中心支架上安裝一個中樞控制箱，控制箱內(nèi)設(shè)啟動、停止、正\反轉(zhuǎn)、 行走速度比例等控制按鈕、旋鈕及相應(yīng)接觸器、繼電器等控制器件和電路。在每一段塔架上，有一個控制箱，由微動開關(guān)、接觸器、熱保護繼電器等組成用以控制本段塔架的電機及電機熱保護。其中中樞控制箱內(nèi)的啟動開關(guān)控制末端塔架電機，末端塔架行走與次末端塔架形成一定角度后，機械機構(gòu)觸動次末端的微動開關(guān)，控制次末端塔架電機的接觸器吸合， 從而帶動次末端行走，以此類推逐段實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動控制。通常操作人員通過手動操作位于中央點的中樞控制柜中的旋鈕、開關(guān)等來控制圓形噴灌的運行\(zhòng)停止、正\反轉(zhuǎn)、行走速度等參數(shù)。當(dāng)中心支軸式噴灌機某段塔架發(fā)生保護時，維護人員要靠肉眼觀察位于塔架頂端的報警燈，然后再在故障塔架和中心控制柜間反復(fù)走才能排除故障。這樣，不僅維護人員勞動強度大，還可能因不能及時處理故障而發(fā)生因塔架行走啟動傳動失靈而產(chǎn)生的前端的塔架行走，后面的塔架未及時啟動而使得噴灌輸水主管被扭斷等更大的故障。發(fā)明專利申請201010588622. 2 “中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)及方法”公布了一種使用手持遙控器的控制方法，但該技術(shù)只可用于一對一的控制，管理功能較弱，不能滿足多個噴灌機統(tǒng)一控制的需求，也沒有根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于中心支軸式噴灌機的智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)用多種終端對多個噴灌機的遙控；實現(xiàn)對土壤濕度、地溫、降雨量、光照度的采集，根據(jù)這些數(shù)據(jù)和作物需求自動控制灌溉；實現(xiàn)灌溉機狀態(tài)實時查看和實時報警；實現(xiàn)對多臺灌溉機的統(tǒng)一管理；實現(xiàn)對中心支軸式噴灌機灌溉不到的“旱角”的補充灌溉控制。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)由遠程操控客戶端101、灌溉服務(wù)器102、前端控制服務(wù)器103、前端通訊網(wǎng)關(guān)104、中心控制器105、現(xiàn)場操控器109、塔架單元控制器 106以及智能傳感單元107、智能控制單元108組成。系統(tǒng)有人工控制模式和自動控制模式，在人工控制模式下通過遠程操控客戶端101或現(xiàn)場操控器109的操作界面，可實現(xiàn)對中心支軸式噴灌機系統(tǒng)及附屬部件的遙控操作和管理；在自動控制模式下，可在任意時刻查看控制范圍內(nèi)灌溉系統(tǒng)的實時狀態(tài)；在任何模式、任何時間、任何地點，遠程操控客戶端 101和現(xiàn)場操控器109可接收來自系統(tǒng)內(nèi)任意前端控制服務(wù)器103發(fā)來的報警信息并進行
4處理。其中遠程操控客戶端101實現(xiàn)一個可視化的中心支軸式噴灌機操作控制界面，可供用戶配置管理系統(tǒng)、選擇控制模式、進行控制操作，可將客戶的操作轉(zhuǎn)化為操作控制命令，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦喔确?wù)器102，并能接收前端控制服務(wù)器103通過灌溉服務(wù)器102返回的中心支軸式噴灌機及其附屬設(shè)備的狀態(tài)或報警信息以及土壤濕度、地溫、光照度、降雨量等信息，并在相應(yīng)界面上顯示出來。其硬件可以是但不限于標(biāo)準(zhǔn)的PC機、平板電腦、智能手機以及有足夠處理能力的類似設(shè)備。其中灌溉服務(wù)器102作為系統(tǒng)的核心，通過網(wǎng)絡(luò)連接多個和多種形式的遠程操控客戶端101和多個前端控制服務(wù)器103，然后通過前端控制服務(wù)器103連接前端通訊網(wǎng)關(guān) 104、中心控制器105、現(xiàn)場操控器109、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108等前端設(shè)備，實現(xiàn)對整個中心支軸式噴灌機及附屬傳感器的控制、管理；通過對智能傳感單元107采集的土壤濕度、地溫、光照度、降雨量等信息進行儲存和分析處理，實現(xiàn)對中心支軸式灌溉機的自動控制；接收前端控制服務(wù)器103分析和處理過的智能傳感器 107和塔架單元控制器106發(fā)出的報警信息，并向設(shè)定的遠程操控終端101發(fā)出報警。其硬件可以是但不限于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器或PC機以及由有足夠處理能力的類似設(shè)備。其中前端控制服務(wù)器103是中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)的組織者，每套中心支軸式噴灌機配置一臺前端控制服務(wù)器104，它接收灌溉服務(wù)器102或現(xiàn)場操控器109的控制命令，通過前端通訊網(wǎng)關(guān)104連接和控制管理前端的中心控制器105、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108，并將塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、 智能控制單元108所返回的各個塔架的狀態(tài)和土壤濕度、地溫、光照度、降雨量等信息回傳給灌溉服務(wù)器102。其硬件可以是但不限于嵌入式系統(tǒng)或工業(yè)控制機以及有足夠處理能力的類似設(shè)備。其中前端通訊網(wǎng)關(guān)104 —方面通過通訊線(如RS232、USB、ETHERNET等)與前端控制服務(wù)器103連接，另一方面通過可以組網(wǎng)的通訊方式(如RS485、CAN、ZIGBEE、ETHERNET 等)連接中心控制器105、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108， 使得前端控制服務(wù)器103與中心控制器105、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、 智能控制單元108之間實現(xiàn)應(yīng)用級透明的信息傳輸。其硬件可以是但不限于嵌入式系統(tǒng)或工業(yè)控制機以及有足夠處理能力的類似設(shè)備。其中中心控制器105由MCU及其附屬電路以及控制執(zhí)行電路構(gòu)成，它執(zhí)行從前端控制服務(wù)器103接收到的指令，實現(xiàn)對中心支軸式灌溉機整體運行和灌溉的控制。其硬件可以是但不限于嵌入式單片機系統(tǒng)、PLD以及有足夠處理能力的類似設(shè)備。其中塔架單元控制器106由MCU及其附屬電路以及傳感器電路、控制執(zhí)行電路構(gòu)成，它執(zhí)行從前端控制服務(wù)器103接收到的指令，實現(xiàn)對中心支軸式灌溉機塔架單元的控制，并能采集塔架單元運行狀態(tài)和分析塔架單元的報警信息，回傳給前端控制服務(wù)器103。 其硬件可以是但不限于嵌入式單片機系統(tǒng)、PLD以及有足夠處理能力的類似設(shè)備。其中智能傳感單元107可以是智能土壤濕度傳感器、智能地溫傳感器、智能降雨量傳感器、智能光照強度傳感器，由MCU及其附屬電路以及傳感器電路構(gòu)成，它執(zhí)行前端控制服務(wù)器103的指令采集相應(yīng)數(shù)據(jù)并回傳給前端控制服務(wù)器103。其中智能控制單元108由MCU及其附屬電路以及控制執(zhí)行電路構(gòu)成，它執(zhí)行前端
5控制服務(wù)器103發(fā)來的指令，控制中心支軸式噴灌機補充“旱角”灌溉的小型噴灌機等附屬設(shè)備。其硬件可以是但不限于嵌入式單片機系統(tǒng)、PLD以及有足夠處理能力的類似設(shè)備。其中現(xiàn)場操控器109可以是手持遙控器或集成安裝于中心控制器105的有操控界面的人機交互設(shè)備。其硬件可以是但不限于嵌入式系統(tǒng)或工業(yè)控制機以及有足夠處理能力的類似設(shè)備。系統(tǒng)的軟件架構(gòu)如附圖2。軟件系統(tǒng)由遠程操控客戶端軟件200、灌溉服務(wù)器軟件203、前端系統(tǒng)軟件208構(gòu)成。其中遠程操控客戶端200分為智能手機客戶端203和瀏覽器客戶端204，其中智能手機客戶端201有操控界面模塊和配置界面模塊；瀏覽器客戶端202使用任意的瀏覽器軟件。其中服務(wù)器軟件203為開放式多層架構(gòu)表現(xiàn)層204實現(xiàn)提供給瀏覽器下載的配置管理界面、操控界面和系統(tǒng)維護界面；業(yè)務(wù)邏輯層205實現(xiàn)系統(tǒng)維護、配置管理、灌溉控制、灌溉決策、報警處理等業(yè)務(wù)處理功能；持久層206提供系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫、灌溉知識數(shù)據(jù)庫以及作物需求數(shù)據(jù)庫，接口層207提供灌溉控制和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的接口，持久層206和驅(qū)動層207處于同一層。其中前端軟件208實現(xiàn)現(xiàn)場操控器處理、報警控制處理、執(zhí)行器控制和傳感器控制。本發(fā)明還包括上述基于中心支軸式噴灌機智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)用多種終端對多個噴灌機的遙控；實現(xiàn)對土壤濕度、地溫、降雨量、光照度的采集，根據(jù)這些數(shù)據(jù)和作物需求自動控制灌溉；實現(xiàn)灌溉機狀態(tài)實時查看和實時報警；實現(xiàn)對多臺灌溉機的統(tǒng)一管理；實現(xiàn)對中心支軸式噴灌機灌溉不到的“旱角”的補充灌溉控制的方法。系統(tǒng)使用方法為步驟一、進行系統(tǒng)配置通過配置管理界面輸入灌溉機及其附屬設(shè)備信息、前端設(shè)備信息、作物需求信息、灌溉知識信息，在系統(tǒng)建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。步驟二、打開遠程操控終端或前端操控器，以合法用戶注冊進入系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)該遠程操控終端或前端操控器的權(quán)限，檢索其權(quán)限范圍內(nèi)的噴灌機及其，自動檢查終端或操控器與前端控制服務(wù)器的通訊狀態(tài)，顯示為“在線”或“下線”。步驟三、操作者選擇想要控制的“在線”噴灌機為“當(dāng)前噴灌機”。步驟四、選擇自動控制灌溉模式或人工控制灌溉模式。如選擇了自動控制灌溉模式，則不需要人工操作，系統(tǒng)自動控制中心支軸式噴灌機進行灌溉；如選擇了人工控制灌溉模式，在確認(rèn)選擇“當(dāng)前噴灌機”后，進入該噴灌機的控制和狀態(tài)顯示界面，根據(jù)前端控制服務(wù)器傳來的噴灌機狀態(tài)，在此界面顯示出來，根據(jù)當(dāng)前所處狀態(tài)和操作者的意圖，進入下面分步驟1、開噴灌機三相電源在噴灌機三相電斷開狀態(tài)下，按下操作界面“開電源”按鈕， 噴灌機三相電上電；2、啟動噴灌在三相電上電狀態(tài)，按操控界面上“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按鈕選擇正/反轉(zhuǎn)，用拖動條調(diào)整行走速度百分比，最后按下操控界面上的“啟動”按鈕；3、停止噴灌機在噴灌機“啟動”狀態(tài)下，按下遙控器“停止”按鈕。
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4、關(guān)噴灌機三相電源在噴灌機“三相電開”、“噴灌機停止”狀態(tài)下，按下操作界面 “關(guān)電源”按鈕，噴灌機三相電斷電；5、完成控制每一步的操控，系統(tǒng)會自動檢測噴灌機當(dāng)前運行狀態(tài)顯示在操控界 另外，當(dāng)噴灌機系統(tǒng)有報警信息，如某一塔架發(fā)生故障或電機過熱時，系統(tǒng)會自動控制停止灌溉和行走，并向操控客戶端發(fā)報警信息，如果遠程操控客戶端是智能手機，將向手機發(fā)送短信報警；當(dāng)報警發(fā)出后，系統(tǒng)每隔一段時間再次發(fā)出報警，直到客戶按下操控界面上的“消除報警”按鈕。


附圖1是中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)及方法的整體應(yīng)用示意圖
附圖2是系統(tǒng)整體軟件結(jié)構(gòu)圖
附圖3是實施例系統(tǒng)構(gòu)成圖
附圖4是實施例灌溉服務(wù)器軟件構(gòu)成圖
附圖5是實施例前端控制服務(wù)器的線路框圖
附圖6是實施例前端控制服務(wù)器軟件構(gòu)成圖
附圖7是實施例前端通訊網(wǎng)關(guān)的軟件構(gòu)成圖
附圖8是實施例中心控制器線路框圖
附圖9是實施例中心控制器的軟件構(gòu)成圖
附圖10是實施例塔架單元控制器線路框圖
附圖11是實施例塔架單元控制器的軟件構(gòu)成圖
附圖12是手持遙控器線路框圖
附圖13是手持遙控器軟件構(gòu)成
附圖14是實施例智能手機及手持遙控器操控界面
具體實施例方式下面是本發(fā)明的實施例，實施例僅用于理解本發(fā)明的一個實現(xiàn)實例，本發(fā)明的保護范圍不僅限于此實施例，任何按照本發(fā)明原理實現(xiàn)的或稍加改進實現(xiàn)的實施都在本發(fā)明的保護范圍。附圖3為實施例的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。本實施例中，遠程操控客戶端有智能手機 301、PC機308和平板電腦309，智能手機301和灌溉服務(wù)器302之間的通訊線路312采用電信運營商提供的GPRS/3G無線網(wǎng)，PC機308、平板電腦309與灌溉服務(wù)器302之間的通訊線路318、311采用電信運營商提供的寬帶有線網(wǎng)；前端控制服務(wù)器303與灌溉服務(wù)器302 之間的通訊線路313采用電信運營商提供的GPRS/3G無線網(wǎng)連接；前端控制服務(wù)器303與前端通訊網(wǎng)關(guān)304通過RS232連接；手持遙控器309作為現(xiàn)場操控器；前端通訊網(wǎng)關(guān)304同時是一個ZIGBEE協(xié)調(diào)器，中心控制器305、手持遙控器309、塔架單元控制器306、307以及智能無線土壤濕度傳感單元321、智能無線地溫傳感單元322、智能無線光照度傳感器單元 325、智能無線降雨量傳感器單元326、無線控制單元323作為ZIGBEE路由器或ZIGBEE終端加入前端通訊網(wǎng)關(guān)304發(fā)起組織的ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)，就是說通訊線路330、331、332、333、334、
7335,336,337,338 均為 ZIGBEE 無線通訊。本實施例中智能手機301是安裝嵌入式操作系統(tǒng)的手機，配置智能手機使得其可通過GPRS實現(xiàn)基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通訊，在智能手機上，實現(xiàn)一個對多臺灌溉機進行控制和狀態(tài)監(jiān)視的操控界面，界面示例圖如圖14，界面由登錄頁面1401、灌溉機及控制模式選擇頁面1402和控制及狀態(tài)頁面1403構(gòu)成。本實施例中灌溉服務(wù)器302硬件使用標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器，其軟件構(gòu)成如附圖4，其中 其表現(xiàn)層402為JavaEE服務(wù)器Web層，由瀏覽器接口 407和表現(xiàn)層控件409組成，瀏覽器接口 407為JSP頁面、表現(xiàn)層控件409為Web控件；業(yè)務(wù)邏輯層403為JavaEE服務(wù)器企業(yè)Bean，由指令分析及模式控制411、中心處理模塊418、灌溉決策支持425、前端設(shè)備管理 412、灌溉知識管理413、作物信息管理414，以及報警處理415、灌溉控制416、實時數(shù)據(jù)處理 417等模塊組成；持久層及接口層由數(shù)據(jù)庫422、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集421、前端通訊服務(wù)器4M構(gòu)成。本實施例中前端控制服務(wù)器303安裝于田間適當(dāng)位置，硬件采用32位嵌入式系統(tǒng)，其硬件構(gòu)成如圖5。其核心MCU503為32位RISC芯片，如ARM、MIPS等芯片，MCU503通過地址邏輯電路506擴展存儲器RAM504和FlashR0M505 ；通過EthnetPHY508和RJ45接口 509擴展以太網(wǎng)接口 ；通過TTL RS232串口連接GPRS模塊502，通過GPRS撥號PPP連接遠程擁有固定IP的灌溉服務(wù)器，實現(xiàn)與灌溉服務(wù)器基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通訊；MCU503通過標(biāo)準(zhǔn)RS232串口 511與前端通訊網(wǎng)關(guān)304實現(xiàn)通訊。 本實施例中前端控制服務(wù)器303的軟件系統(tǒng)構(gòu)成如圖6。由接口及驅(qū)動層601、嵌入式Iinux操作系統(tǒng)602、應(yīng)用級通訊接口層603、應(yīng)用軟件層604組成。其中接口及驅(qū)動層由存儲驅(qū)動611、串口驅(qū)動610 Jthernet驅(qū)動609及GPRS驅(qū)動612組成，實現(xiàn)底層硬件與嵌入式操作系統(tǒng)的連接；應(yīng)用級通訊接口層603由與灌溉服務(wù)器通訊接口 616和與前端通訊網(wǎng)關(guān)通訊接口 615組成；應(yīng)用軟件由總控模塊605、設(shè)備控制模塊606、報警處理模塊607 和傳感信息處理模塊608組成。本實施例中前端通訊網(wǎng)關(guān)304由ZIGBEE系統(tǒng)芯片CCM30及其基本外圍電路構(gòu)成，通過TTL RS232串行通訊口與前端控制服務(wù)器303相連，同時前端通訊網(wǎng)關(guān)304是 ZIGBEE協(xié)調(diào)器，通過前端通訊網(wǎng)關(guān)304和前端控制服務(wù)器303的應(yīng)用軟件配合，實現(xiàn)由 TCP/IP到ZIGBEE的對應(yīng)用透明的網(wǎng)關(guān)，使得前端控制服務(wù)器的應(yīng)用軟件可不必關(guān)心下端通訊的方式，只負(fù)責(zé)實現(xiàn)應(yīng)用邏輯。其軟件構(gòu)成如圖7，它由ZIGBEE協(xié)議棧701、RS232接口 702和數(shù)據(jù)收發(fā)模塊703構(gòu)成。本實施例中中心控制器305的硬件構(gòu)成如圖8，由ZIGBEE系統(tǒng)芯片CCM30及其基本外圍電路組成的ZIGBEE模塊801以及三相電上電控制802、啟動控制803、正反轉(zhuǎn)控制 804和電壓變送器805構(gòu)成，實現(xiàn)對灌溉機中樞的控制。本實施例中中心控制器305的軟件架構(gòu)如圖9，由ZIGBEE協(xié)議棧901、命令處理模塊902、設(shè)備控制模塊903以及配置管理模塊904組成。本實施例中塔架單元控制器306、307硬件構(gòu)成如圖10，由ZIGBEE系統(tǒng)芯片 CC2430及其基本外圍電路組成的MCU及ZIGBEE模塊1001以及電機溫度傳感器1002、塔架行走傳感器1003以及電壓變送器1004、電機控制1005構(gòu)成，實現(xiàn)對各塔架運行狀態(tài)的監(jiān)視和塔架的控制。
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本實施例中塔架單元控制器306、307軟件架構(gòu)如圖11，由ZIGBEE協(xié)議棧1101、命令處理模塊1102、設(shè)備控制模塊1103以及傳感處理模塊1104組成。本實施例中手持遙控器310硬件構(gòu)成如圖12，由32位MCU1201、ZIGBEE模塊1205、 地址邏輯1202、擴展RAM1203、擴展FlashR0M1204、鍵盤1208、LCD顯示1207以及電源管理1209構(gòu)成，內(nèi)裝嵌入式操作系統(tǒng)，作為ZIGBEE終端，通過由前端通訊網(wǎng)關(guān)104組織的 ZIGBEE網(wǎng)與前端控制服務(wù)器通訊303，通過操控界面對本通訊控制服務(wù)器303范圍的中心支軸式灌溉機及其附屬設(shè)備進行控制。本實施例中手持遙控器310的軟件架構(gòu)如圖13，由應(yīng)用軟件層1301、應(yīng)用級接口層1303、嵌入式操作系統(tǒng)層1305、接口驅(qū)動層1308和ZIGBEE協(xié)議棧1310構(gòu)成。其中，應(yīng)用軟件層1301由操控界面1302、應(yīng)用級接口層1303由與前端控制服務(wù)器接口 1304、接口驅(qū)動層由顯示驅(qū)動1306、鍵盤驅(qū)動1309、串口驅(qū)動1307構(gòu)成。其應(yīng)用軟件層在手持遙控器上實現(xiàn)一個與智能手機相同的操控界面，如附圖14。本實施例中智能無線土壤濕度傳感單元321、智能無線地溫傳感單元322、智能無線光照度傳感器單元325、智能無線降雨量傳感器單元326的構(gòu)成均由以CCM30為核心的 MCU和ZIGBEE模塊及相應(yīng)的傳感器，分別實現(xiàn)由ZIGBEE無線傳輸?shù)耐寥罎穸取⒌販?、光照度和降雨量的實時數(shù)據(jù)采集。本實施例中無線控制單元323由以CCM30為核心的MCU及ZIGBEE模塊和控制執(zhí)行單元構(gòu)成，可控制中心支軸式噴灌機附屬設(shè)備，如水泵、小型噴灌機等，從而實現(xiàn)對中心支軸式噴灌機灌溉不到的“旱角”的補充灌溉控制。
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權(quán)利要求
1.一種中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于由遠程操控客戶端101、灌溉服務(wù)器 102、前端控制服務(wù)器103、前端通訊網(wǎng)關(guān)104、中心控制器105、現(xiàn)場操控器109、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108組成。
2.如權(quán)利要求1所述中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于遠程操控客戶端101 實現(xiàn)一個可視化的中心支軸式噴灌機操作控制界面，可供用戶配置管理系統(tǒng)、選擇控制模式、進行控制操作，可將客戶的操作轉(zhuǎn)化為操作控制命令，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦喔确?wù)器102， 并能接收前端控制服務(wù)器103通過灌溉服務(wù)器102返回的中心支軸式噴灌機及其附屬設(shè)備的狀態(tài)或報警信息以及土壤濕度、地溫、光照度、降雨量等信息，并在相應(yīng)界面上顯示出來。
3.如權(quán)利要求1所述中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于灌溉服務(wù)器102，通過網(wǎng)絡(luò)連接多個和多種形式的遠程操控客戶端101和多個前端控制服務(wù)器103，然后通過前端控制服務(wù)器103連接前端通訊網(wǎng)關(guān)104、中心控制器105、現(xiàn)場操控器109、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108等前端設(shè)備。
4.如權(quán)利要求1所述中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于前端控制服務(wù)器103 是中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)的組織者，每套中心支軸式噴灌機配置一臺前端控制服務(wù)器 104，它接收灌溉服務(wù)器102或現(xiàn)場操控器109的控制命令，通過前端通訊網(wǎng)關(guān)104連接和控制管理前端的中心控制器105、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108，并將塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108所返回的各個塔架的狀態(tài)和土壤濕度、地溫、光照度、降雨量等信息回傳給灌溉服務(wù)器102。
5.如權(quán)利要求1所述的中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于前端通訊網(wǎng)關(guān)104 一方面通過通訊線(如RS232、USB、ETHERNET等)與前端控制服務(wù)器103連接，另一方面通過可以組網(wǎng)的通訊方式(如RS485、CAN、ZIGBEE、ETHERNET等)連接中心控制器105、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108，使得前端控制服務(wù)器103與中心控制器105、塔架單元控制器106以及智能傳感單元107、智能控制單元108之間實現(xiàn)應(yīng)用級透明的信息傳輸。
6.如權(quán)利要求1所述的中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于中心控制器105由 MCU及其附屬電路以及控制執(zhí)行電路構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于塔架單元控制器106 由MCU及其附屬電路以及傳感器電路、控制執(zhí)行電路構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于智能傳感單元107 可以是智能土壤濕度傳感器、智能地溫傳感器、智能降雨量傳感器、智能光照強度傳感器， 由MCU及其附屬電路以及傳感器電路構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1所述的中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于智能控制單元108 由MCU及其附屬電路以及控制執(zhí)行電路構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于現(xiàn)場操控器109可以是手持遙控器或集成安裝于中心控制器105的有操控界面的人機交互設(shè)備。
11.如權(quán)利要求1所述中心支軸式噴灌機控制系統(tǒng)，其特征在于軟件系統(tǒng)由遠程操控客戶端軟件200、灌溉服務(wù)器軟件203、前端系統(tǒng)軟件208構(gòu)成；其中遠程操控客戶端200分為智能手機客戶端203和瀏覽器客戶端204，其中智能手機客戶端201有操控界面模塊和配置界面模塊；瀏覽器客戶端202使用任意的瀏覽器軟件；其中服務(wù)器軟件203為開放式多層架構(gòu)表現(xiàn)層204實現(xiàn)提供給瀏覽器下載的配置管理界面、操控界面和系統(tǒng)維護界面；業(yè)務(wù)邏輯層205實現(xiàn)系統(tǒng)維護、配置管理、灌溉控制、灌溉決策、報警處理等業(yè)務(wù)處理功能；持久層206提供系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫、灌溉知識數(shù)據(jù)庫以及作物需求數(shù)據(jù)庫，接口層207提供灌溉控制和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的接口，持久層206和驅(qū)動層 207處于同一層；其中前端軟件208實現(xiàn)現(xiàn)場操控器處理、報警控制處理、執(zhí)行器控制和傳感器控制。
12. —種中心支軸式噴灌機控制方法，其特征在于系統(tǒng)使用方法為步驟一、進行系統(tǒng)配置通過配置管理界面輸入灌溉機及其附屬設(shè)備信息、前端設(shè)備信息、作物需求信息、灌溉知識信息，在系統(tǒng)建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫；步驟二、打開遠程操控終端或前端操控器，以合法用戶注冊進入系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)該遠程操控終端或前端操控器的權(quán)限，檢索其權(quán)限范圍內(nèi)的噴灌機及其，自動檢查終端或操控器與前端控制服務(wù)器的通訊狀態(tài)，顯示為“在線”或“下線”；步驟三、操作者選擇想要控制的“在線”噴灌機為“當(dāng)前噴灌機”；步驟四、選擇自動控制灌溉模式或人工控制灌溉模式。如選擇了自動控制灌溉模式，則不需要人工操作，系統(tǒng)自動控制中心支軸式噴灌機進行灌溉；如選擇了人工控制灌溉模式， 在確認(rèn)選擇“當(dāng)前噴灌機”后，進入該噴灌機的控制和狀態(tài)顯示界面，根據(jù)前端控制服務(wù)器傳來的噴灌機狀態(tài)，在此界面顯示出來，根據(jù)當(dāng)前所處狀態(tài)和操作者的意圖，進入下面分步驟1)開噴灌機三相電源在噴灌機三相電斷開狀態(tài)下，按下操作界面“開電源”按鈕，噴灌機三相電上電；2)啟動噴灌在三相電上電狀態(tài)，按操控界面上“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按鈕選擇正/反轉(zhuǎn)， 用拖動條調(diào)整行走速度百分比，最后按下操控界面上的“啟動”按鈕；3)停止噴灌機在噴灌機“啟動”狀態(tài)下，按下遙控器“停止”按鈕。4)關(guān)噴灌機三相電源在噴灌機“三相電開”、“噴灌機停止”狀態(tài)下，按下操作界面“關(guān)電源”按鈕，噴灌機三相電斷電；5)完成控制每一步的操控，系統(tǒng)會自動檢測噴灌機當(dāng)前運行狀態(tài)顯示在操控界面；另外，當(dāng)噴灌機系統(tǒng)有報警信息，如某一塔架發(fā)生故障或電機過熱時，系統(tǒng)會自動控制停止灌溉和行走，并向操控客戶端發(fā)報警信息，如果遠程操控客戶端是智能手機，將向手機發(fā)送短信報警；當(dāng)報警發(fā)出后，系統(tǒng)每隔一段時間再次發(fā)出報警，直到客戶按下操控界面上的“消除報警”按鈕。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種中心支軸式噴灌機的控制系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)對多臺中心支軸式噴灌機的智能控制，提高其可靠性和操控性。由遠程操控客戶端、灌溉服務(wù)器、前端控制服務(wù)器、前端通訊網(wǎng)關(guān)、中心控制器、現(xiàn)場操控器、塔架單元控制器以及智能傳感單元、智能控制單元組成。系統(tǒng)有人工控制模式和自動控制模式，在人工控制模式下通過遠程操控客戶端或現(xiàn)場操控器的操作界面，可實現(xiàn)對中心支軸式噴灌機系統(tǒng)及附屬部件的遙控操作和管理；在自動控制模式下，可在任意時刻查看控制范圍內(nèi)灌溉系統(tǒng)的實時狀態(tài)；在任何模式、任何時間、任何地點，遠程操控客戶端和現(xiàn)場操控器可接收來自系統(tǒng)內(nèi)任意前端控制服務(wù)器發(fā)來的報警信息并進行處理。
文檔編號A01G25/16GK102388791SQ20111022490
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者趙致鈞 申請人:趙致鈞