本實(shí)用新型尤其涉及一種基于ZigBee技術(shù)的智能灌溉裝置。

背景技術(shù)：

我國水資源總儲量約2.81萬立方米，居世界第六位，但人均水資源量不足2400立方米，僅為世界人均占水量的1/4，相當(dāng)于美國的1/5，前蘇聯(lián)的1/7，加拿大的1/48，世界排名110位，被列為全球13個(gè)人均水資源貧乏國家之一。而農(nóng)業(yè)灌溉用水量占各行業(yè)總用水的60％以上,是名副其實(shí)的用水大戶、主要的水資源消耗源。但目前中國所使用的灌溉方式還是傳統(tǒng)的灌水方法，水是從地表面進(jìn)入田間并借重力和毛細(xì)管作用浸潤土壤，所以也稱為重力灌水法，這種傳統(tǒng)的灌溉模式通常都是根據(jù)人工對灌溉程度進(jìn)行判斷，形式粗放，水資源浪費(fèi)情況嚴(yán)重，因此，推廣實(shí)施智能控制灌溉，改變目前普遍存在的粗放灌水方式，提高灌溉水利用率，是有效解決灌溉節(jié)水問題的必要措施之一，為了解決上述問題，申請公布號為CN105454002的發(fā)明專利公開了一種基于WIFI或ZigBee并由云服務(wù)器控制的智能灌溉系統(tǒng)，其主要利用WIFI模塊或ZigBee模塊根據(jù)指令通過無線網(wǎng)絡(luò)對電磁閥進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，但其相對存在的缺點(diǎn)是該控制系統(tǒng)僅可實(shí)現(xiàn)對電磁閥的控制，而現(xiàn)有為了避免控制電路出現(xiàn)狀況，導(dǎo)致電磁閥無法正常工作的問題，大多數(shù)地方仍然使用手動(dòng)閥，所以，基于上述問題，本申請?jiān)谠搶＠幕A(chǔ)上做了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee技術(shù)的智能灌溉裝置，該智能控制裝置可遠(yuǎn)程控制手動(dòng)閥，同時(shí)，該智能控制裝置利用行程開關(guān)對控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行限制，避免電機(jī)空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種基于ZigBee技術(shù)的智能灌溉裝置，利用該智能灌溉裝置，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)閥的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)，可避免現(xiàn)有存在電機(jī)空轉(zhuǎn)的問題。

為了解決上述問題，本申請?zhí)岢隽艘环N基于ZigBee技術(shù)的智能灌溉裝置，其包含上位控制單元(1)和下位執(zhí)行單元(2)，所述上位控制單元(1)包含中央控制器、ZigBee模塊以及PWM模塊，所述ZigBee模塊與所述中央控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述ZigBee模塊接收中央控制器發(fā)送的指令信號，并將該指令信號解碼后傳輸至PWM模塊，所述PWM模塊將接收到的指令信號調(diào)制為下位執(zhí)行單元(2)可執(zhí)行的控制指令；所述下位機(jī)執(zhí)行單元包含至少一組控制電機(jī)(3)和對應(yīng)的手動(dòng)閥(4)，所述控制電機(jī)(3)與手動(dòng)閥(4)之間通過聯(lián)軸器(6)連接；所述控制電機(jī)(3)接收所述PWM模塊調(diào)制后的控制指令，并根據(jù)該控制指令驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器(6)轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)上設(shè)有行程開關(guān)，該行程開關(guān)連接在控制電機(jī)(3)的控制電路上，且該行程開關(guān)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間設(shè)有推桿，在所述控制電機(jī)(3)根據(jù)接收到的控制指令轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)該推桿可與行程開關(guān)碰撞，通過限制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，進(jìn)而控制手動(dòng)閥(4)的開或關(guān)；

設(shè)有控制面板，該控制面板與中央控制器電連接，所述控制面板上至少設(shè)有控制按鍵及顯示屏，通過所述控制按鍵可手動(dòng)輸入發(fā)送至ZigBee模塊的指令信號，通過顯示屏可實(shí)時(shí)顯示手動(dòng)閥(4)當(dāng)前的狀態(tài)。

作為本申請的優(yōu)選方案，所述ZigBee模塊為CC503芯片；所述PWM模塊為L298N芯片。

作為本申請的優(yōu)選方案，所述中央控制器包含存儲模塊，該存儲模塊內(nèi)設(shè)有灌溉操作程序、天氣預(yù)報(bào)軟件、圖像智能分析程序、植物數(shù)據(jù)庫及自動(dòng)化分析控制程序。

作為本申請的優(yōu)選方案，包含移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端內(nèi)設(shè)有ZigBee模塊操作程序，通過該移動(dòng)終端上的ZigBee模塊操作程序可對ZigBee模塊發(fā)出指令信號。

作為本申請的優(yōu)選方案，設(shè)有土壤水分傳感器，以獲取土壤中的水分?jǐn)?shù)據(jù)；

和/或設(shè)有攝像頭裝置和紅外測測溫儀或植物生長測量儀以分析植物的生長狀況及需水狀況；

所述中央控制器上安裝有可自動(dòng)鏈接并獲取用戶端停水信息的程序并可根據(jù)該停水信息或人工輸入的停水信息自動(dòng)更新澆水方案。

采用本申請中的智能灌溉裝置，可遠(yuǎn)程控制手動(dòng)閥4，同時(shí)，該智能控制裝置利用行程開關(guān)對控制電機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行限制，一方面避免電機(jī)空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，另一方面可對閥門水流量進(jìn)行控制。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的智能灌溉裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的ZigBee模塊的工作原理圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的手動(dòng)閥的固定結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記

上位控制單元1，下位執(zhí)行單元2，控制電機(jī)3，手動(dòng)閥4，固定支架5，聯(lián)軸器6，連桿7。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供了一種基于ZigBee技術(shù)的智能灌溉裝置，參見圖1，是本實(shí)施例提供的該智能灌溉裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包含上位控制單元1和下位執(zhí)行單元2，所述上位控制單元1包含中央控制器、ZigBee模塊以及PWM模塊，所述ZigBee模塊與中央控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該ZigBee模塊可接收中央控制器發(fā)送的指令信號，并將該指令信號通過譯碼器解碼后傳輸至PWM模塊，所述PWM模塊將接收到的指令信號調(diào)制為下位執(zhí)行單元2可執(zhí)行的控制指令，在本實(shí)施例中，優(yōu)選設(shè)有控制面板，該控制面板與中央控制器有線或無線電連接，用戶通過該控制面板可以輸入需要的指令信號，該控制面板上設(shè)有控制按鍵及顯示屏，通過控制按鍵用戶可手動(dòng)輸入發(fā)送至ZigBee模塊的指令信號，通過顯示屏可實(shí)時(shí)顯示手動(dòng)閥4當(dāng)前的狀態(tài)，以便用戶更加直觀的檢測手動(dòng)閥4的工作狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，所述的中央控制器為云服務(wù)器。

在本實(shí)施例中，所述的ZigBee模塊為CC503芯片，其具有存儲功能、信號收發(fā)功能及其時(shí)鐘功能，通過該模塊，可對指令信號進(jìn)行收發(fā)及對接收到的指令信號進(jìn)行處理，本實(shí)施例優(yōu)選該模塊的原因在于它的能耗較低，受干擾的可能性小，而且它有很好的自組織自修復(fù)的功能，而且該模塊使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ褪蔷W(wǎng)狀型，這樣就避免出現(xiàn)需要架設(shè)線纜或者因?yàn)槟硞€(gè)主要無線線路的損壞而影響整體智能裝置的運(yùn)行，同時(shí)，具有故障信息快速定位的效果。

所述的PWM模塊為L298N芯片，通過該芯片可對接收到的指令信號進(jìn)行調(diào)制。

所述下位機(jī)執(zhí)行單元包含至少一組控制電機(jī)3和對應(yīng)的手動(dòng)閥4，所述控制電機(jī)3與手動(dòng)閥4之間通過聯(lián)軸器6連接，所述控制電機(jī)3接收PWM模塊調(diào)制后的控制指令，并根據(jù)該控制指令驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器6轉(zhuǎn)動(dòng)，本實(shí)施例中，手動(dòng)閥4上設(shè)有連桿7，聯(lián)軸器6與手動(dòng)閥4上的該連桿7連接，為了避免在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)易受閥門晃動(dòng)的影響，優(yōu)選所述手動(dòng)閥4通過固定支架5進(jìn)行固定，參見圖3。

在本實(shí)施例中，所述ZigBee模塊上包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制一組控制電機(jī)3和對應(yīng)的手動(dòng)閥4，參見圖2，通過該ZigBee模塊上的節(jié)點(diǎn)，可對多組控制電機(jī)3和對應(yīng)的手動(dòng)閥4進(jìn)行控制，從而根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)不同位置的灌溉。

本實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)上設(shè)有行程開關(guān)，該行程開關(guān)連接在控制電機(jī)3的控制電路上，且該行程開關(guān)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間設(shè)有推桿，在控制電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所述推桿可與行程開關(guān)碰撞，以限制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，進(jìn)而控制手動(dòng)閥4的水流量，具體可以為，控制電機(jī)3根據(jù)ZigBee模塊發(fā)送到控制指令轉(zhuǎn)動(dòng)至一定角度時(shí)，行程開關(guān)受到碰觸使得控制電機(jī)3斷電停止工作，此時(shí)，手動(dòng)閥4的閥門打開，該打開的程度可以是閥門最大水流量程度，也可是將水流量控制在一定量的程度，具體根據(jù)實(shí)際需要和行程開關(guān)的具體結(jié)構(gòu)而定，當(dāng)控制電機(jī)3再次受到控制指令的驅(qū)動(dòng)后，控制電機(jī)3反向轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)帶動(dòng)聯(lián)軸器6反向轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)手動(dòng)閥4的閥門關(guān)閉，也即，利用該行程開關(guān)，可將控制電機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)限制在一定范圍呢，避免現(xiàn)有存在電機(jī)空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

當(dāng)然，合理的條件下也可為如下的控制方式：控制電機(jī)3根據(jù)ZigBee模塊發(fā)送到控制指令轉(zhuǎn)動(dòng)至一定角度時(shí)，行程開關(guān)受到碰觸使得控制電機(jī)3斷電停止工作，此時(shí)，手動(dòng)閥4打開或關(guān)閉一定角度，當(dāng)控制電機(jī)3再次受到控制指令的驅(qū)動(dòng)后，控制電機(jī)3旋轉(zhuǎn)的角度增加，此時(shí)手動(dòng)閥4打開或關(guān)閉的角度也相應(yīng)增加，循環(huán)上述過程直至行程開關(guān)開到極限導(dǎo)致行程開關(guān)轉(zhuǎn)換，控制指令下一次到達(dá)就會使控制電機(jī)3反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)閥4的反向控制，進(jìn)而控制手動(dòng)閥4的反向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，利用本實(shí)施中的行程開關(guān)，一方面可控制手動(dòng)閥4的開或關(guān)，另一方面也可將閥門的水流量控制在了一定范圍內(nèi)。

本實(shí)施例所述的智能灌溉裝置的澆水方式為噴淋、噴灌、微噴灌或滴灌中的至少一種。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，還設(shè)有移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端內(nèi)設(shè)有ZigBee模塊操作程序，通過該移動(dòng)終端上的ZigBee模塊操作程序可對ZigBee模塊發(fā)出指令信號。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，設(shè)有土壤水分傳感器；設(shè)有攝像頭裝置和紅外測測溫儀或植物生長測量儀；通過土壤水分傳感器以獲取土壤中的水分?jǐn)?shù)據(jù)，并將該水分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸至ZigBee模塊；通過攝像頭裝置和紅外測測溫儀或植物生長測量儀以分析植物的生長狀況及需水狀況信息，并將該植物的生長狀況及需水狀況信息發(fā)送至ZigBee模塊，ZigBee模塊將接收到的水分?jǐn)?shù)據(jù)和/或植物的生長狀況及需水狀況信息發(fā)送至中央控制器，中央控制器又根據(jù)接收到的上述信息下發(fā)對應(yīng)的指令信息至ZigBee模塊以實(shí)現(xiàn)對下位執(zhí)行單元2的控制。

采用本實(shí)施例中的智能灌溉裝置，實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)閥4的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)，通過在控制電機(jī)3上設(shè)置行程開關(guān)，不僅可對手動(dòng)閥4開或關(guān)進(jìn)行控制，而且使得在執(zhí)行端能夠更好的對用出水量進(jìn)行限制。

實(shí)施例2：

與實(shí)施例1相比，本實(shí)施例的區(qū)別在于，所述中央控制器包含存儲模塊，該存儲模塊內(nèi)設(shè)有灌溉操作程序、天氣預(yù)報(bào)軟件、圖像智能分析程序、植物數(shù)據(jù)庫及自動(dòng)化分析控制程序；通過灌溉操作程序可根據(jù)需要啟動(dòng)不同的ZigBee節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)對不同手動(dòng)閥4的控制；通過天氣預(yù)報(bào)軟件可根據(jù)每天的天氣情況人為的調(diào)整灌溉水量的多少；通過圖像智能分析程序，可對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，得出植物當(dāng)前的生長狀態(tài)信息；利用植物數(shù)據(jù)庫及自動(dòng)化分析控制程序，當(dāng)用戶輸入植物名稱后，所述的自動(dòng)化分析控制程序能自動(dòng)從所述的智能植物數(shù)據(jù)庫資料獲取對應(yīng)植物的現(xiàn)在階段的生長狀況，常見病以及現(xiàn)在階段需水量數(shù)據(jù)并自動(dòng)提供澆水方案給用戶用來作為參考。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，為了更好的了解所需灌溉地區(qū)，所述中央控制器上還安裝有可自動(dòng)鏈接并獲取用戶端停水信息的程序并可根據(jù)該信息或人工輸入的停水信息自動(dòng)更新澆水方案。

本實(shí)施例通過和天氣狀況有機(jī)聯(lián)系、智能植物數(shù)據(jù)庫資料有機(jī)聯(lián)系、圖像智能分析程序等方法，進(jìn)一步做成高度節(jié)水、高度智能化、高度實(shí)用性的灌溉系統(tǒng)，從而有效解決目前常見的智能灌溉裝置所存在的系統(tǒng)構(gòu)造極為復(fù)雜、造價(jià)昂貴、智能化不足、實(shí)用性不強(qiáng)、難以遠(yuǎn)距離操作、難于實(shí)際高效節(jié)水等眾多問題。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。