精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心站與無線控制站、智能控制與通訊模塊、傳感器節(jié)點(diǎn)和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，監(jiān)控中心站包括帶有監(jiān)控程序的PC機(jī)和以太網(wǎng)傳輸設(shè)備；中心無線控制站和現(xiàn)地?zé)o線控制站分別有智能控制與通信模塊進(jìn)行無線通信，智能控制與通信模塊、傳感器節(jié)點(diǎn)、終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)無線通信相連；智能控制與通訊模塊獲得的信息通過網(wǎng)絡(luò)無線通信、中心無線控制站、以太網(wǎng)傳送給上位機(jī)；傳感器節(jié)點(diǎn)向智能控制與通訊模塊傳送土壤墑情信息，現(xiàn)地?zé)o線控制站向終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送電磁閥開度信息。本發(fā)明具有布線小，易擴(kuò)展，低功耗、灌溉模式靈活多樣，數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定可靠，并易于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉控制并有效降低建設(shè)和維護(hù)成本。
【專利說明】
精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)、林業(yè)的野外或溫室節(jié)水灌溉，特別涉及精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]
據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，灌溉用水占我國全部消費(fèi)用水80%左右，我國灌溉用水的有效利用率非常低，平均為40?50%。節(jié)水灌溉是保證糧食、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)綜合可持續(xù)發(fā)展的必由之路。在國家高度重視節(jié)能減排的背景下，政府把節(jié)約水資源擺在重要的戰(zhàn)略位置，鼓勵(lì)發(fā)展節(jié)水技術(shù)，以構(gòu)建“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的兩型社會。把計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線通信技術(shù)應(yīng)用到節(jié)水灌溉是大勢所趨。眾所周知，農(nóng)田、林地等灌溉區(qū)域相關(guān)信息的采集工作量很大，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及控制方式已無法勝任，需要一種既能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，又能實(shí)現(xiàn)智能化節(jié)水的灌溉技術(shù)，且由于灌溉區(qū)域面積比較大，利用無線網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成的遠(yuǎn)程無線智能控制成為當(dāng)前最為有效的方式。
[0003]中國專利公開號CN204014671 U“一種基于ZIGBEE的太陽能節(jié)水灌溉控制裝置”用于農(nóng)田水利的節(jié)水灌溉，雖然采用了太陽能供電，采用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)本地自組網(wǎng)無線通訊，并將墑情、管道流量監(jiān)測、管道壓力監(jiān)測以及閥門控制功能集成，但土壤墑情數(shù)據(jù)的采集、閥門控制信息都是通過485總線等有線傳輸，而灌溉區(qū)域存在著范圍大、土壤墑情檢測點(diǎn)多且極分散的特點(diǎn)，再者在多分支多閥門的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，有線傳輸存在著野外布線困難，擴(kuò)展性不強(qiáng)，維護(hù)成本也較高的缺點(diǎn)，更沒有涉及不同種類植物或同種植物在不同生長期的灌溉控制，也沒有涉及光照強(qiáng)度、大氣溫濕度等的監(jiān)測，也就無法綜合考量蒸騰流速、蒸發(fā)量對植物需水量的影響及其植物各生長期的需水量與灌溉量匹配關(guān)系，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，避免上述技術(shù)的不足，解決野外布線難，擴(kuò)展性不強(qiáng)，維護(hù)成本較高的問題，實(shí)現(xiàn)不同種類植物或同種植物不同生長期需水量的精準(zhǔn)灌溉，提供一種精準(zhǔn)節(jié)水灌溉的遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)。
[0005]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下:精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心站與中心無線控制站、智能控制與通訊模塊、傳感器節(jié)點(diǎn)和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，其特征在于:監(jiān)控中心站包括帶有監(jiān)控程序的PC機(jī)和以太網(wǎng)傳輸設(shè)備；中心無線控制站和現(xiàn)地?zé)o線控制站分別有智能控制與通信模塊進(jìn)行無線通信，智能控制與通信模塊、傳感器節(jié)點(diǎn)、終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)ZigBee無線通信相連;智能控制與通訊模塊獲得的管道壓力、管道流量、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度等信息，通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)、中心無線控制站、以太網(wǎng)傳送給上位機(jī);上位機(jī)根據(jù)獲得的當(dāng)前灌溉區(qū)域的植物生長期、土壤墑情、灌溉量的數(shù)據(jù)信息，發(fā)出當(dāng)前植物生長所需的土壤含水量的標(biāo)準(zhǔn)值以及與當(dāng)前植物生長期相適應(yīng)用的模糊控制規(guī)則調(diào)整修改指令信息，并傳送給現(xiàn)地控制站的智能控制與通訊模塊;現(xiàn)地控制站根據(jù)所獲數(shù)據(jù)信息及控制策略，通過無線通信向終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)發(fā)送電磁閥開度信息，傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信向智能控制與通訊模塊傳送土壤墑情信息，由電池供電；現(xiàn)地?zé)o線控制站和終端節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電。
[000?] 緊鄰中心無線控制站的現(xiàn)地?zé)o線控制站通過ZigBee直接通信，其他現(xiàn)地?zé)o線控制站通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)ZigBee技術(shù)的中繼路由、中繼轉(zhuǎn)發(fā)與中心無線控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0007]電磁閥選用低功耗閥門，統(tǒng)一安裝在主水管一側(cè)的低功率流量傳感器、壓力傳感器之前，電磁閥、流量傳感器、壓力傳感器采用太陽能供電。
[0008]ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的智能控制與通信模塊在需要收發(fā)收據(jù)時(shí)才工作，一般處于休眠狀態(tài);數(shù)據(jù)采集部分采用周期性自啟動設(shè)置，即光照強(qiáng)度傳感器、大氣溫濕度傳感器每天在6:00與18:00間每兩個(gè)小時(shí)間隔工作一次，傳感器節(jié)點(diǎn)和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的無線收發(fā)模塊每天在6:00與18:00分別工作一次，流量傳感器、壓力傳感器只在灌溉進(jìn)行中才工作，其余時(shí)刻各采集部件處于休眠狀態(tài)。
[0009]智能控制與通訊模塊選用集成32-bitRISC處理器，可充分兼容2.4GHzIEEE802.15.4協(xié)議和ZigBee無線通信技術(shù)的JN5139無線微處理模塊;空氣溫濕度傳感器選用數(shù)字溫濕度傳感器DHT21;光照強(qiáng)度傳感器選用感光模塊GY-30，土壤水分傳感器選用圓柱狀的HM1500;傳感器節(jié)點(diǎn)和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的控制芯片選用集成RF收發(fā)器、增強(qiáng)型8051CPU、在線可編程的Flash模塊的CC2530單片機(jī)，電磁閥選擇低功率閥。
[0010]本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，具有布線小，灌溉控制單元易擴(kuò)展，灌溉模式靈活多樣，低功率、上位機(jī)使用LabVIEW監(jiān)控軟件可根據(jù)作物的水肥情況進(jìn)行擴(kuò)展處理，并能有效降低智能灌溉系統(tǒng)的建設(shè)成本及維護(hù)成本。與現(xiàn)有方法相比，具有以下有益效果:
1、采用了無線傳感器技術(shù)，土壤墑情信息采集和低電磁閥的控制信息均采用ZigBee無線通信，不僅大大降低了布線的工作量，降低了維護(hù)成本，而且使得現(xiàn)地控制節(jié)點(diǎn)具有易擴(kuò)展的特點(diǎn)。
[0011]2、采用了網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)信息可以自動沿著其它的路由傳輸信息路徑進(jìn)行通訊，即利用ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)具有的自愈能力，使得整個(gè)數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性、可靠度大大提高。
[0012]3、根據(jù)操作者需要進(jìn)行智能灌溉、手動灌溉、時(shí)間灌溉三種模式選擇切換，使用靈活，切換簡單。
[0013]4、除了基于土壤水分傳感器進(jìn)行灌溉外，增加了空氣溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器，壓力傳感器、流量傳感器，并進(jìn)一步結(jié)合苗木的蒸騰流、蒸發(fā)量及當(dāng)前灌溉量等因素，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉;利用上位機(jī)LabVIEW技術(shù)的易擴(kuò)展，易升級的特點(diǎn)，可以根據(jù)不同種類植物的需水量、同種植物在不同生長期的需水量等多種情況進(jìn)行擴(kuò)展。
[0014]5、采用了低功率軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，系統(tǒng)中主要耗能為收發(fā)數(shù)據(jù)的通信功能部分，在設(shè)計(jì)中只在需要收發(fā)收據(jù)時(shí)才正常工作，一般處于低功耗狀態(tài)。而數(shù)據(jù)采集部分采用周期性自啟動設(shè)置，即光照強(qiáng)度傳感器、大氣溫濕度傳感器每天6:00與18:00間每兩個(gè)小時(shí)間隔工作一次，傳感器節(jié)點(diǎn)和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的無線收發(fā)模塊每天6:00與18:00分別工作一次，流量傳感器、壓力傳感器只在灌溉進(jìn)行中才工作，其余時(shí)刻，各采集部件處于休眠狀態(tài)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)方框示意圖；
圖2是本發(fā)明中心無線控制節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明智能控制與通訊模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖4是本發(fā)明傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖；
圖5是本發(fā)明終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1所示為采用無線ZigBee通訊技術(shù)的智能控制系統(tǒng)分層分布式結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)分為三層:灌溉監(jiān)控中心層、灌溉監(jiān)控控制層和灌溉監(jiān)控現(xiàn)地層。灌溉監(jiān)控中心層是指灌溉控制中心站的PC上位機(jī)部分，是整個(gè)系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、信息管理及遠(yuǎn)程智能控制，包括信息服務(wù)器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、核心交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備及其基于LabVIEW編寫的監(jiān)控軟件。管理人員操控LabVIEW監(jiān)控界面向控制現(xiàn)場發(fā)送參數(shù)修改指令，特別針對不同種類植物的需水量、同種植物在不同生長期的需水量及其綜合考量不同環(huán)境中蒸騰流速、蒸發(fā)量對植物需水量的影響等多種參量的修改。
[0017]灌溉監(jiān)控控制層，包括一個(gè)中心無線控制站和多個(gè)現(xiàn)地?zé)o線控制站(圖中只畫出一個(gè)現(xiàn)地?zé)o線控制站示意)，各個(gè)控制站均有智能控制與通訊模塊，中心無線控制站通過以太網(wǎng)與上位機(jī)相連，并具有持續(xù)接受灌溉監(jiān)控中心站的控制指令、集中轉(zhuǎn)發(fā)各現(xiàn)地?zé)o線控制站的數(shù)據(jù)信息的功能?，F(xiàn)地?zé)o線控制站實(shí)現(xiàn)對灌溉單元區(qū)域的多個(gè)采集點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和對本灌溉區(qū)域內(nèi)的低功率閥門進(jìn)行智能控制。在適當(dāng)距離范圍內(nèi)，現(xiàn)地?zé)o線控制站可直接與中心無線控制站進(jìn)行雙向通信，也可借助其它現(xiàn)地?zé)o線控制站的中繼、路由功能實(shí)現(xiàn)與中心無線控制站的雙向通信。
[0018]無數(shù)個(gè)現(xiàn)地?zé)o線控制站構(gòu)成灌溉監(jiān)控現(xiàn)地層，包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和有限的終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)指分布式安裝或分層預(yù)埋在現(xiàn)場的灌溉單元的各傳感器節(jié)點(diǎn)，是對土壤含水量參數(shù)實(shí)時(shí)自動采集的裝置，向現(xiàn)地?zé)o線控制站單向傳送數(shù)據(jù)。而終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)是指由電磁閥及其配件組成的控制管道灌溉的裝置，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉控制的執(zhí)行器件，接受現(xiàn)地?zé)o線控制站發(fā)出的指令。一般一個(gè)灌溉單元共享一條灌溉支管、I個(gè)分支電磁閥，多個(gè)土壤水分傳感器，即灌溉監(jiān)控現(xiàn)地層包括多個(gè)土壤水分傳感器節(jié)點(diǎn)和I個(gè)終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)。
[0019]圖2所示為中心無線控制節(jié)點(diǎn)無線通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，選用網(wǎng)狀拓?fù)?，由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)組成，其中網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是中心無線控制節(jié)點(diǎn)I，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立、網(wǎng)絡(luò)位置的分配等所有的網(wǎng)絡(luò)消息，并通過以太網(wǎng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)灌溉控制下層網(wǎng)段與灌溉監(jiān)控中心站的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)也具備控制一個(gè)終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)2的功能，即主水管的低功率電磁閥；路由器是現(xiàn)地?zé)o線控制節(jié)點(diǎn)4，主要功能是尋找、建立以及修復(fù)路徑，并轉(zhuǎn)發(fā)信息，并對多個(gè)采集點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和對本灌溉區(qū)域內(nèi)的低功率閥門進(jìn)行智能控制。終端節(jié)點(diǎn)包括傳感器節(jié)點(diǎn)3和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)4，只能收發(fā)數(shù)據(jù)通信信息，不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)通信信息。中心無線控制節(jié)點(diǎn)I和現(xiàn)地?zé)o線控制節(jié)點(diǎn)4都是一個(gè)全功能設(shè)備，主要是指智能控制與通訊模塊。無線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信都是基于802.15.4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其特點(diǎn)是可以通過自組多跳路的方法進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)通訊，可以組成比較復(fù)雜的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并具有自組織和自愈的能力，特別是若有一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障問題，數(shù)據(jù)信息也可以自動沿著其它的路由傳輸信息路徑進(jìn)行通訊。
[0020]圖3所示為智能控制與通訊模塊結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)管道壓力、管道流量、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度等參數(shù)的自動采集，并接收一個(gè)灌溉單元內(nèi)的所有土壤水分傳感器節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)及其實(shí)現(xiàn)中繼路由、轉(zhuǎn)發(fā)功能，在其軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用只在需要收發(fā)收據(jù)時(shí)才正常工作，一般處于低功耗狀態(tài)，并可通過立桿安裝在電磁閥附近，同時(shí)，光照強(qiáng)度傳感器、空氣溫濕度傳感器根據(jù)被灌溉子區(qū)域的植物高度、葉片密度用可調(diào)整高度的支撐桿預(yù)置安裝，一般地光照強(qiáng)度傳感器比植株高50cm，并無陰影阻擋，空氣溫濕度傳感器安裝在植株葉片茂密層，只在每天在6:00與18:00間以每兩個(gè)小時(shí)為間隔工作一次?，F(xiàn)地?zé)o線控制節(jié)點(diǎn)中的智能控制與通訊模塊，采用灰色預(yù)測控制與模糊邏輯控制相結(jié)合的模糊智能灌溉，將數(shù)據(jù)采集單元輸入的土壤含水量信號等，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，得到一個(gè)反映土壤含水量的數(shù)據(jù)作為輸入，輸入值與標(biāo)準(zhǔn)值比較，得到輸入偏差e，通過若e>0則土壤含水量大于最佳含水量，即土壤不缺水，系統(tǒng)不輸出灌溉信號。若e〈0，用偏差e和模糊控制規(guī)則R，根據(jù)推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策，得到模糊控制量u，S卩u=e X R，然后將模糊控制量u轉(zhuǎn)換為精確值，去控制終端執(zhí)行單元設(shè)備，其中標(biāo)準(zhǔn)值及模糊控制規(guī)則是操作者根據(jù)當(dāng)前植物的種類或生長期所需土壤含水量以及與之相適用的模糊控制規(guī)則在LabVIEW監(jiān)控軟件進(jìn)行修改的參量，并通過以太網(wǎng)、中心無線控制站及其網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其它現(xiàn)地?zé)o線控制站傳輸?shù)奖菊?。除了智能控制之外，控制?jié)點(diǎn)模塊還可以通過手動控制、時(shí)間控制，其中手動控制，操作者在現(xiàn)場預(yù)先選定所需灌溉單元，然后通過手持設(shè)備或開關(guān)設(shè)定對土壤濕度的上限值進(jìn)行設(shè)置，一旦灌溉超出設(shè)定的值，無論預(yù)設(shè)的灌溉持續(xù)時(shí)間或灌溉截止時(shí)間是否達(dá)到，都立即自動關(guān)閉該分支閥門，而時(shí)間控制即在氣候變化較小或者肥水耦合灌溉期，操作者只需預(yù)先設(shè)定好所需參數(shù)值即可由系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)進(jìn)行自動判斷是否進(jìn)行灌溉。系統(tǒng)默認(rèn)進(jìn)行模糊智能灌溉模式。
[0021 ]圖4為傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖，負(fù)責(zé)多點(diǎn)的土壤墑情檢測，并通過ZigBee無線技術(shù)向本灌溉單元的智能控制與通訊模塊傳送土壤墑情信息。控制器選用低功耗，低成本的CC2530模塊，系統(tǒng)設(shè)定其每天在6:00與18:00分別對本灌溉單元的土壤墑情檢測一次，再者土壤水分傳感器安裝雖按照一定規(guī)律安置，但分布也極分散，選擇通過電池供電。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示電路，即為LED燈顯示電路，并與CC2530的Pl.1引腳相連，當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)與本灌溉單元的現(xiàn)地?zé)o線控制節(jié)點(diǎn)能夠正常通信，即LED燈亮，否則熄滅。FLASH存儲器通過SPI接口與CC2530進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
?0022]圖5為終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖，通過ZigBee無線技術(shù)接收智能控制與通訊模塊發(fā)出的控制指令，負(fù)責(zé)電磁閥的開度大小，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。電磁閥選用低功耗閥門，統(tǒng)一安裝在主水管一側(cè)，一般需要安裝在低功率流量傳感器、壓力傳感器之前，且流量傳感器、壓力傳感器只在灌溉進(jìn)行中才工作，一般處于休眠狀態(tài)，電磁閥、流量傳感器、壓力傳感器宜采用太陽能供電。
[0023]本系統(tǒng)用于精準(zhǔn)灌溉的遠(yuǎn)程無線智能控制的目的。但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何在本設(shè)計(jì)原理之內(nèi)不付出創(chuàng)造性勞動所做的修改、替換、等效改進(jìn)，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心站與中心無線控制站、智能控制與通訊模塊、傳感器節(jié)點(diǎn)和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，其特征在于:監(jiān)控中心站包括帶有監(jiān)控程序的PC機(jī)和以太網(wǎng)傳輸設(shè)備；中心無線控制站和現(xiàn)地?zé)o線控制站分別有智能控制與通信模塊進(jìn)行無線通信，智能控制與通信模塊、傳感器節(jié)點(diǎn)、終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)ZigBee無線通信相連;智能控制與通訊模塊獲得的管道壓力、管道流量、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度等信息，通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)、中心無線控制站、以太網(wǎng)傳送給上位機(jī);上位機(jī)根據(jù)獲得的當(dāng)前灌溉區(qū)域的植物生長期、土壤墑情、灌溉量的數(shù)據(jù)信息，發(fā)出當(dāng)前植物生長所需的土壤含水量的標(biāo)準(zhǔn)值以及與當(dāng)前植物生長期相適應(yīng)用的模糊控制規(guī)則調(diào)整修改指令信息，并傳送給現(xiàn)地控制站的智能控制與通訊模塊;現(xiàn)地控制站根據(jù)所獲數(shù)據(jù)信息及控制策略，通過無線通信向終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)發(fā)送電磁閥開度信息，傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信向智能控制與通訊模塊傳送土壤墑情信息，由電池供電;現(xiàn)地?zé)o線控制站和終端節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)，其特征是，緊鄰中心無線控制站的現(xiàn)地?zé)o線控制站通過ZigBee直接通信，其他現(xiàn)地?zé)o線控制站通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)ZigBee技術(shù)的中繼路由、中繼轉(zhuǎn)發(fā)與中心無線控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)，其特征是，電磁閥選用低功耗閥門，統(tǒng)一安裝在主水管一側(cè)的低功率流量傳感器、壓力傳感器之前，電磁閥、流量傳感器、壓力傳感器采用太陽能供電。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)，其特征是，ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的智能控制與通信模塊在需要收發(fā)收據(jù)時(shí)才工作，一般處于休眠狀態(tài);數(shù)據(jù)采集部分采用周期性自啟動設(shè)置，即光照強(qiáng)度傳感器、大氣溫濕度傳感器每天在6:00與18:00間每兩個(gè)小時(shí)間隔工作一次，傳感器節(jié)點(diǎn)和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的無線收發(fā)模塊每天在6:00與18:00分別工作一次，流量傳感器、壓力傳感器只在灌溉進(jìn)行中才工作，其余時(shí)刻各采集部件處于休眠狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精準(zhǔn)節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)，其特征是，智能控制與通訊模塊選用集成32-bit RISC處理器，可充分兼容2.4GHz IEEE802.15.4協(xié)議和ZigBee無線通信技術(shù)的JN5139無線微處理模塊;空氣溫濕度傳感器選用數(shù)字溫濕度傳感器DHT21;光照強(qiáng)度傳感器選用感光模塊GY-30，土壤水分傳感器選用圓柱狀的HM1500;傳感器節(jié)點(diǎn)和終端執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的控制芯片選用集成RF收發(fā)器、增強(qiáng)型8051 CPU、在線可編程的Flash模塊的CC2530單片機(jī)，電磁閥選擇低功率閥。
【文檔編號】A01G25/16GK105830874SQ201610277026
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月30日
【發(fā)明人】李輝, 邱雄邇, 唐杰, 林立, 劉新波
【申請人】邵陽學(xué)院