無線智能灌溉系統的製作方法
2023-10-26 13:41:07
專利名稱：無線智能灌溉系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及農業或林業灌溉技術領域，具體是一種通過無線傳輸方式實現遠程自動灌溉的無線智能灌溉系統。
背景技術：
現有農業方面，為了保證作物生長發育需要，需要對作物需水情況進行監測，並進行實時灌溉；在城市園林綠化方面，也需要經常對林木花草進行灌溉。在現代農業灌溉技術中，特別是在一些偏遠地區，對於一些大面積的作物灌溉時，需要投入大量的人力、物力和財力，不僅浪費有限資源，而且增加了農業生產成本，挫傷了農業生產積極性。在現有的一些灌溉方式中，多數採用人工灌溉和定時自動灌溉。人工灌溉就是通過人對作物是否需水的觀察判斷，靠人工來控制閥門的開關，以實現灌溉。人工灌溉雖然能夠基本上按照作物的缺水情況進行灌溉，但其缺點是需要大量的人力消耗，勞動強度大，水資源浪費大，要真正實現灌溉實時性非常困難。而對於定時自動灌溉，需要預先設定灌溉開始的時間和灌溉時間長，當到了預設的時間，就自動打開控制閥，進行定時長的灌溉。其缺點是灌溉針對性較差，不能根據作物的實際需水狀況進行灌溉，可能造成水資源的浪費，並且需要在控制閥與控制終端之間鋪設雙向電纜，造成人力、物力成本的增加。
發明內容
為了解決該問題，本發明提供一種無線智能灌溉系統，可通過手機或終端電腦控制該電磁閥門的通與斷，從而實現灌溉控制的自動化，達到節約人力、物力以及水資源的目的。本發明為實現上述目的，所採取的技術方案為一種無線智能灌溉系統，包括伺服器主機、中央控制器、無線電磁閥門以及數據採集系統；所述伺服器主機提供用戶登錄使用界面、統計並分析傳感器數據、計算植物所需要的水量值，並將灌溉信號進行編碼通過GSM模塊發送至中央控制器；所述中央控制器接收到信號後，發送握手信號給伺服器主機並處理所收到的命令，並進行解碼後通過無線傳輸模塊發送給無線電磁閥門來進行智能控制；所述無線電磁閥門接收到信號後，同樣發送握手信號給中央控制器，並進行第二次解碼及識別信號，若是正確的信號則自動打開電磁閥門，按中央控制器發出的要求進行灌溉，若是錯誤的信號將自動刪除；所述數據採集系統採集各種環境信息，並將採集到的模擬信號經過AD轉換後輸入至數據處理模塊進行處理，然後通過無線傳輸模塊發送信號給無線電磁閥門來調整灌溉方式，同時發送給中央控制器以便實時反饋給用戶。實現本發明目的的技術方案還進一步包括，所述無線電磁閥門與數據採集系統之間採用有線或無線連接方式。所述伺服器主機與中央控制器通過GSM模塊進行無線通信，並記錄下各種傳感器數據，同時按照環境數據與季節氣候計算出所需水量，然後根據其計算結果調整灌溉計劃。所述中央控制器由GSM模塊、微程序控制器、精密實時時鐘、快閃記憶體和無線傳輸模塊組成，其接收伺服器主機的灌溉信號並進行解碼，並將解碼後的信號通過無線傳輸模塊發送給無線電磁閥門。同時，其接收數據採集系統的環境信息，並將其反饋給伺服器主機，供用戶選擇無線電磁閥門執行或忽略傳感器的信息，並能使伺服器主機綜合分析此信息來調整灌溉計劃。所述無線電磁閥門由無線傳輸模塊、數據處理模塊、電源管理模塊以及電磁閥門組成，當其接收到中央控制器信號後進行第二次解碼，並控制電源開關來開啟或關閉閥門； 同時，其還具有GSM模塊接口，能直接接收伺服器主機的信號，並按照指定的方式解碼，按照信號中的灌溉計劃準確灌溉。所述數據採集系統由傳感器、AD轉換模塊、數據處理模塊、無線傳輸模塊以及微程序控制器組成，此系統將收集到的各種環境信息進行處理並將信息傳送給無線電磁閥門， 同時也反饋給中央控制器。本發明所述無線智能灌溉系統，有益效果在於1、本系統具備直接發送數字控制信號有選擇性地開啟或關閉常規灌溉電磁閥門的功能，根據植物的需水量適宜的灌溉，因而澆灌的針對性更強，避免了寶貴水資源的浪費。2、本發明通過低功率無線數據傳輸模塊來發送灌溉程序指令給無線電磁閥門，中央控制器可通過伺服器主機或移動終端如手機無線編輯程序指令控制，因而避免了控制線纜鋪設帶來的人力、物力成本的增加，大大降低了成本。3、本發明所控制的無線電磁閥門可以方便的根據客戶需求適宜的增加或減少，可實現廣闊的控制規模。4、本發明所述的無線智能灌溉系統有自動報警功能，若閥門出現故障，可通過流量傳感器智能檢測，並立即向伺服器主機報警。若噴頭出現故障，可通過數據採集器智能檢測，並向伺服器主機報警。
圖1是本發明整體結構框圖。圖2是本發明伺服器主機原理圖。圖3是本發明中央控制器原理圖。圖4是本發明無線電磁閥門原理圖。圖5是本發明數據採集系統原理圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。本系統由伺服器主機、中央控制器、數據採集系統以及無線電磁閥門四部分組成， 如圖1所示整體結構圖揭示了四部分之間的關係圖。伺服器主機為遠程電腦終端，在電腦上設置GSM模塊並運行有相應的驅動程序以及控制軟體，在需要灌溉的地區中央位置處設
4置中央控制器，並環繞中央控制器設置數據採集系統及無線電磁閥門，所述無線電磁閥門連接地下水管。無線電磁閥門與數據採集系統可設置在一起採用有線連接方式，也可用分離方式採用無線傳輸。由於本發明前端的中央控制器與終端的伺服器主機之間採用GSM模塊進行通信，或者是用綁定的控制手機直接發送灌溉指令至中央控制器，避免了雙向鋪設通信電纜的人力、物力損耗，大大降低了鋪設的成本。同時，中央控制器與數據採集系統，以及中央控制器與無線電磁閥門之間採用無線傳輸模塊進行通信，有效覆蓋面積達3000米， 可滿足一般的農業或林業灌溉需求。如圖2所示為本發明伺服器主機原理圖。系統通過伺服器主機提供的用戶界面與終端用戶交互，系統可以根據收集的環境信息與灌溉的歷史記錄進行智能的灌溉設置，包括設置開啟與結束時間、灌溉時間與循環的方式等。設置好的數據經過編碼後通過串口連接的GSM模塊發送給中央控制器。終端用戶可以根據具體的需要進行合理的調整，並實時監測整個區域的狀態。同時，系統對產生的故障進行實時報警和處理，對灌溉過程中的各特徵量進行實時、動態的顯示和列印。如圖3所示的中央控制器由GSM模塊、微程序控制器、精密實時時鐘、快閃記憶體、電源管理模塊和無線傳輸模塊組成。微程序控制器將從GSM模塊接收到的伺服器主機或移動終端如手機發來的信號進行對應的解碼，並進行識別判斷，當確定是合法信號後，將信號通過串口協議存儲到快閃記憶體中，同時將精密實時時鐘的時間信息與原信號再編碼通過無線傳輸模塊傳輸給無線電磁閥門。同時，中央控制器將接收到的數據採集系統的信息反饋給伺服器主機，供用戶選擇無線電磁閥門執行或忽略傳感器的信息，並能使伺服器主機綜合分析此信息來調整灌溉計劃。如圖4所示的無線電磁閥門由無線傳輸模塊、數據處理模塊、電源管理模塊以及電磁閥門組成。電源管理模塊的輸入端可為220VAC或110VAC，經過降壓濾波整流，輸出電壓可為MVDC J4VAC來控制不同規格的閥門，並進行進一步的降壓給數據處理模塊供電。 無線傳輸模塊接收中央控制器與數據採集系統的信號來開啟或關閉電磁閥門，從而控制電磁閥門所驅動的噴頭打開或關閉，進行灌溉或者是停止灌溉。無線電磁閥門還具有GSM模塊接口，能直接接收伺服器主機的信號，並按照指定的方式解碼，按照信號中的灌溉計劃準確灌溉，此方式使該系統延展性增強，適用範圍更加廣闊。如圖5所示的數據採集系統由傳感器、AD轉換模塊、數據處理模塊、無線傳輸模塊以及微控制器組成。其中，所述傳感器包括溫度、土壤溼度、土壤PH值、光照輻射、大氣壓、 風速、雨水量等傳感器，其所收集到的各種模擬信號信息通過AD轉換後通過IO 口傳輸給數據處理模塊，數據處理模塊通過結合土壤質地及其含水狀況、植被種類及生育階段等各種信息來計算出植被需要的水量(ET值)，然後數據處理模塊將該ET值通過無線傳輸模塊傳送給中央控制器。(可通過公式進行計算灌溉水量，或參照經驗數據進行灌溉，但是由於這些影響因素錯綜複雜，確定灌溉需水量最可靠的辦法是進行實際觀測後決定。)中央控制器將該數據輸入至伺服器主機，伺服器主機經過處理後將處理的結果信息發回至中央控制器，中央控制器通過控制無線電磁閥門的狀態來實時調整灌溉方式，比如當測到風速大於某個閥值或正在降雨時將發出中斷信號停止灌溉，以避免水資源的浪費。本發明所述的中央控制器可通過手機或其他移動終端設備編輯運行或中斷指令來進行控制，實現遠程無線的操作，不但大大減少了維護工作量，也減少了線纜鋪設的物力人力，並且操作更加友好，智能化，提高了水資源的利用率。
權利要求
1.一種無線智能灌溉系統，包括伺服器主機、中央控制器、無線電磁閥門以及數據採集系統，其特徵在於，所述伺服器主機提供用戶登錄使用界面、統計並分析傳感器數據、計算植物所需要的水量值，並將灌溉信號進行編碼通過GSM模塊發送至中央控制器；所述中央控制器接收到信號後，發送握手信號給伺服器主機並處理所收到的命令，並進行解碼後通過無線傳輸模塊發送給無線電磁閥門來進行智能控制；所述無線控制閥門接收到信號後，同樣發送握手信號給中央控制器，並進行第二次解碼及識別信號，若是正確的信號則自動打開電磁閥門，按中央控制器發出的要求進行灌溉， 若是錯誤的信號將自動刪除；所述數據採集系統採集各種環境信息，並將採集到的模擬信號經過AD轉換後輸入至數據處理模塊進行處理，然後通過無線傳輸模塊發送信號給無線電磁閥門來調整灌溉，同時將環境信息反饋給中央控制器。
2.根據權利要求1所述的無線智能灌溉系統，其特徵在於，所述無線電磁閥門與數據採集系統之間採用無線連接方式。
3.根據權利要求1所述的無線智能灌溉系統，其特徵在於，所述無線電磁閥門與數據採集系統之間採用有線連接方式。
4.根據權利要求1所述的無線智能灌溉系統，其特徵在於，所述伺服器主機與中央控制器通過GSM模塊進行無線通信，並記錄下各種傳感器數據，同時按照環境數據與季節氣候計算出所需水量，然後根據其計算結果調整灌溉計劃。
5.根據權利要求1所述的無線智能灌溉系統，其特徵在於，所述中央控制器由GSM模塊、微程序控制器、精密實時時鐘、快閃記憶體和無線傳輸模塊組成，其接收伺服器主機的灌溉信號並進行解碼，並將解碼後的信號通過無線傳輸模塊發送給無線電磁閥門；所述中央控制器將接收到的數據採集系統的信息反饋給伺服器主機，供用戶選擇無線電磁閥門執行或忽略傳感器的信息，並能使伺服器主機綜合分析此信息來調整灌溉計劃。
6.根據權利要求1所述的無線智能灌溉系統，其特徵在於，所述無線電磁閥門由無線傳輸模塊、數據處理模塊、電源管理模塊以及電磁閥門組成，當其接收到中央控制器信號後進行第二次解碼，並控制電源開關來開啟或關閉閥門。
7.根據權利要求1或6所述的無線智能灌溉系統，其特徵在於，所述的無線電磁閥門具有GSM模塊接口，能直接接收伺服器主機的信號，並按照指定的方式解碼，按照信號中的灌溉計劃準確灌溉。
8.根據權利要求1所述的無線智能灌溉系統，其特徵在於，所述數據採集系統由傳感器、AD轉換模塊、數據處理模塊、無線傳輸模塊以及微控制器組成，此系統將收集到的各種環境信息進行處理並將信息傳送給無線電磁閥門和中央控制器。
全文摘要
一種無線智能灌溉系統，包括伺服器主機、中央控制器、無線電磁閥門以及數據採集系統。所述伺服器主機將灌溉信號進行編碼通過GSM模塊發送至中央控制器；所述中央控制器接收到信號後，發送握手信號給伺服器主機並處理所收到的命令，並進行解碼後通過無線傳輸模塊發送給無線電磁閥門控制其打開進行灌溉，還包括數據採集系統用於採集各種環境信息。本系統具備直接發送數字控制信號有選擇性地開啟或關閉常規灌溉電磁閥門的功能，根據植物的需水量適宜的灌溉，因而澆灌的針對性更強，避免了寶貴水資源的浪費，且中央控制器可通過伺服器主機或移動終端如手機無線編輯程序指令控制，避免了控制線纜鋪設帶來的人力、物力成本的增加，大大降低了成本。
文檔編號A01G25/16GK102499028SQ20111035424
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者廖文瑾, 肖智 申請人:深圳市賽瑞景觀工程設計有限公司