專利名稱：一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種節(jié)水滴灌系統(tǒng)，特別是一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
滴灌技術(shù)發(fā)展至今，已有40多年歷史，是目前世界上最先進(jìn)的節(jié)水滴灌措施之一。自滴灌技術(shù)引進(jìn)國(guó)內(nèi)以來(lái)，在我國(guó)尤其是缺水的西北地區(qū)得到了重視，獲得了廣泛的應(yīng)用。然而在使用此類節(jié)水灌溉技術(shù)的同時(shí)，仍然存在一些問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)控制，并沒(méi)有進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、分析與決策，滴灌的隨意性大，節(jié)水率并不是很高。即使有部分滴灌系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，卻由于現(xiàn)場(chǎng)布線不便，成本較高，施工耗時(shí)較長(zhǎng)等種種原因，難以在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)一步普及。近年來(lái)，Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以其低功耗、低成本、短時(shí)延、易于安裝拆卸等特點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到了廣泛的關(guān)注。將Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)中，能夠真正地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水以及自動(dòng)化管理。目前，已存在這方面的發(fā)明專利，如嘉興學(xué)院的“基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的噴滴灌控制系統(tǒng)”，公開號(hào):CN102217509A。但是該系統(tǒng)并不對(duì)水管壓力進(jìn)行控制，整個(gè)滴灌系統(tǒng)均采用同一組控制方案，而且節(jié)點(diǎn)采用MSP430F149，CCllOl等芯片，使得系統(tǒng)的投入成本相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明 解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，包括控制室設(shè)備、滴灌裝置和現(xiàn)場(chǎng)控制裝置，現(xiàn)場(chǎng)控制裝置設(shè)置在滴灌裝置上，控制滴灌裝置工作，控制室設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)控制裝置無(wú)線連接，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；
所述滴灌裝置包括一級(jí)供水線、二級(jí)供水線、滴灌支路和滴頭，所述滴頭設(shè)置在滴灌支路上；
現(xiàn)場(chǎng)控制裝置包括第一太陽(yáng)能板、第二太陽(yáng)能板、電磁閥Zigbee無(wú)線終端、開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端、電磁閥和開關(guān)閥，其中電磁閥設(shè)置在一級(jí)供水線和二級(jí)供水線的連接處，開關(guān)閥設(shè)置在每條滴灌支路的起始端，電磁閥Zigbee無(wú)線終端與電磁閥相連，對(duì)電磁閥進(jìn)行控制，開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端與開關(guān)閥相連，對(duì)開關(guān)閥進(jìn)行控制，第一太陽(yáng)能板與電磁閥Zigbee無(wú)線終端相連,為其供電,第二太陽(yáng)能板與開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端相連,為其供電。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的進(jìn)步:1)本發(fā)明節(jié)水，可以精確控制水壓以及滴頭的開閉；2)本發(fā)明節(jié)能，采用太陽(yáng)能供電，Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)低功耗、低成本；3)本發(fā)明實(shí)時(shí)性好，終端節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，保證了工作人員及時(shí)地獲得土壤信息；4)本發(fā)明中Zi gbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)，終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量易擴(kuò)展；5)本發(fā)明中終端節(jié)點(diǎn)可編程，集數(shù)據(jù)采集與閥門控制于一體，能完成特定的控制任務(wù)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述；


圖1為本發(fā)明的一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)不意圖。圖2為本發(fā)明的電磁閥Zigbee無(wú)線終端結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明的開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本發(fā)明的Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，包括控制室設(shè)備、滴灌裝置和現(xiàn)場(chǎng)控制裝置，現(xiàn)場(chǎng)控制裝置設(shè)置在滴灌裝置上，控制滴灌裝置工作，控制室設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)控制裝置無(wú)線連接，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；
所述滴灌裝置包括一級(jí)供水線1、二級(jí)供水線2、滴灌支路10和滴頭3，所述滴頭3設(shè)置在滴灌支路10上；
現(xiàn)場(chǎng)控制裝置包括第一太陽(yáng)能板4、第二太陽(yáng)能板5、電磁閥Zigbee無(wú)線終端6、開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端7、電磁閥8和開關(guān)閥9，其中電磁閥8設(shè)置在一級(jí)供水線I和二級(jí)供水線2的連接處，開關(guān)閥9設(shè)置在每條滴灌支路10的起始端，電磁閥Zigbee無(wú)線終端6與電磁閥8相連，對(duì)電磁閥8進(jìn)行控制，開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端7與開關(guān)閥9相連，對(duì)開關(guān)閥9進(jìn)行控制，第一太陽(yáng)能板4與電磁閥Zigbee無(wú)線終端6相連,為其供電,第二太陽(yáng)能板5與開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端7相連，為其供電。上述第一太陽(yáng)能板4、第二太陽(yáng)能板5、電磁閥Zigbee無(wú)線終端6、開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端7、電磁閥8和開關(guān)閥9的數(shù)量均根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況確定。
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結(jié)合圖2，所述電磁閥Zigbee無(wú)線終端6包括壓力傳感器、微處理器模塊、無(wú)線通信模塊和電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊，所述壓力傳感器設(shè)置在二級(jí)供水線2上，微處理器模塊和無(wú)線通信模塊集成在CC2530芯片上。結(jié)合圖3，所述開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端7包括溫濕度傳感器、微處理器模塊、無(wú)線通信模塊和開關(guān)閥驅(qū)動(dòng)模塊，所述溫濕度傳感器設(shè)置在農(nóng)田的地表以下，微處理器模塊和無(wú)線通信模塊集成在CC2530芯片上。所述控制室設(shè)備包括PC機(jī)15和Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)16。結(jié)合圖4, Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)包括無(wú)線通信模塊、微處理器模塊、USB電路和穩(wěn)壓模塊，所述無(wú)線通信模塊、USB電路均與微處理器模塊相連。無(wú)線通信模塊和微處理器模塊集成在CC2530芯片上。本發(fā)明的一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng),其Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用TI公司的CC2530硬件方案，運(yùn)行Z-Stack網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。CC2530芯片包含了微處理器模塊與無(wú)線通信模塊，很大程度上降低了設(shè)備投入成本。Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有自組網(wǎng)能力，匯聚節(jié)點(diǎn)建立與管理網(wǎng)絡(luò)，終端節(jié)點(diǎn)可自行加入或脫離網(wǎng)絡(luò)。終端節(jié)點(diǎn)可以帶有路由功能，從而進(jìn)一步擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行起來(lái)后，電磁閥Zigbee無(wú)線終端周期采樣壓力數(shù)據(jù)，開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端周期采樣土壤溫濕度數(shù)據(jù)，并上傳Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)，繼而在監(jiān)控軟件上顯示。如圖1所示，有農(nóng)田I 11、農(nóng)田II 12、農(nóng)田III 13、農(nóng)田IV 14，每片農(nóng)田會(huì)因?yàn)榉N植的作物不一樣，而需要不同的土壤環(huán)境。在PC軟件上，用戶設(shè)置各片農(nóng)田的溫濕度環(huán)境要求以及二級(jí)供水線的水壓，并由Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)廣播到各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。電磁閥Zigbee無(wú)線終端提取出自己的壓力控制參數(shù)后，調(diào)用PID或更高級(jí)的控制算法，不斷調(diào)節(jié)電磁閥開度，從而使二次供水線水壓達(dá)到控制要求。開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端提取出自己的土壤溫濕度控制參數(shù)后，周期性采樣土壤溫濕度數(shù)據(jù)，改變閥門的開關(guān)狀態(tài)，從而穩(wěn)定土壤的溫濕度環(huán)境。由上可知，本發(fā)明實(shí)時(shí)性好，終端節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，保證了工作人員及時(shí)地獲得土壤信息；本發(fā)明中Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)，終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量易擴(kuò) 展。
權(quán)利要求
1.一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，其特征在于，包括控制室設(shè)備、滴灌裝置和現(xiàn)場(chǎng)控制裝置，現(xiàn)場(chǎng)控制裝置設(shè)置在滴灌裝置上，控制滴灌裝置工作，控制室設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)控制裝置無(wú)線連接，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控； 所述滴灌裝置包括一級(jí)供水線[I]、二級(jí)供水線[2]、滴灌支路[10]和滴頭[3]，所述滴頭[3]設(shè)置在滴灌支路[10]上； 現(xiàn)場(chǎng)控制裝置包括第一太陽(yáng)能板[4]、第二太陽(yáng)能板[5]、電磁閥Zigbee無(wú)線終端[6]、開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端[7]、電磁閥[8]和開關(guān)閥[9]，其中電磁閥[8]設(shè)置在一級(jí)供水線[I]和二級(jí)供水線[2]的連接處，開關(guān)閥[9]設(shè)置在每條滴灌支路[10]的起始端，電磁閥Zigbee無(wú)線終端[6]與電磁閥[8]相連,對(duì)電磁閥[8]進(jìn)行控制,開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端[7]與開關(guān)閥[9]相連，對(duì)開關(guān)閥[9]進(jìn)行控制，第一太陽(yáng)能板[4]與電磁閥Zigbee無(wú)線終端[6]相連，為其供電，第二太陽(yáng)能板[5]與開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端[7]相連，為其供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁閥Zigbee無(wú)線終端[6]包括壓力傳感器、微處理器模塊、無(wú)線通信模塊和電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊，所述壓力傳感器設(shè)置在二級(jí)供水線[2]上，微處理器模塊和無(wú)線通信模塊集成在CC2530芯片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，其特征在于，開關(guān)閥Zigbee無(wú)線終端[7]包括溫濕度傳感器、微處理器模塊、無(wú)線通信模塊和開關(guān)閥驅(qū)動(dòng)模塊，所述溫濕度傳感器設(shè)置在農(nóng)田的地表以下，微處理器模塊和無(wú)線通信模塊集成在CC2530芯片上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，其特征在于，控制室設(shè)備包括PC機(jī)[15]和Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)[16]。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)。包括控制室設(shè)備、滴灌裝置和現(xiàn)場(chǎng)控制裝置?，F(xiàn)場(chǎng)控制裝置設(shè)置在滴灌裝置上，控制滴灌裝置工作，控制室設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)控制裝置無(wú)線連接，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備包含若干終端節(jié)點(diǎn)，所述每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)都能與控制室Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。所述每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)包括太陽(yáng)能供電模塊、傳感器模塊、無(wú)線通信模塊以及閥門驅(qū)動(dòng)模塊。所述每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)不僅能采集數(shù)據(jù)，也能完成閥門控制任務(wù)。本發(fā)明的一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，可以精確控制水壓以及滴頭的開閉，比現(xiàn)有方案更節(jié)水。采用太陽(yáng)能供電，無(wú)需鋪設(shè)線纜。能最大限度地降低投入成本。
文檔編號(hào)H04W84/18GK103250617SQ20131011855
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者姜建芳, 翟麗娟, 繆銳, 張穎 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)