無線智能灌溉系統及方法與流程

2023-05-18 16:19:46 2

本發明涉及農業自動化技術領域，尤其是涉及一種無線智能灌溉系統及方法。

背景技術：

近年來，溫室大棚和大田水肥一體化種植為提高人們的生活水平做出了極大的貢獻，得到了迅速的推廣和應用，種植環境中的溫度、溼度、光照度和二氧化碳濃度等環境因子對作物的生產有極大的影響，但是傳統的用於灌溉的閥門控制器和採集器基本採用二線制有線連接方式，故需在種植環境中挖溝、埋線，工程量大，耗費人力物力，施工安排較為麻煩，若有一個節點出現故障，整個系統癱瘓，無法使用，而且故障很不容易排查出來，同時控制方式多是建立控制室，使用複雜的操作軟體，需要專門經培訓的技術人員在現場管理，無法隨時隨地在遠程操控。種植環境中的環境因子控制多採用有線連接的方式，且現有的無線控制多採用在閥門控制器中安裝天線，再由控制終端向閥門控制器中發送執行命令，故需在控制終端和閥門控制器中選用同種通訊方式，縮小了閥門控制器的應用範圍，而現有的無線智能網關，多用於智能家居中，內置PCB程序控制模塊，同樣的通訊方式單一，拓展性不強。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種無線智能灌溉系統及方法，用戶可以隨時隨地的使用手機或電腦管理自己的農場，設備安裝簡單，維護方便，節省了人力物力，可擴展性強，延長了數據傳輸距離。

為實現上述目的，本發明提供了一種無線智能灌溉系統，包括採集器、控制器和控制終端，還包括無線智能網關，所述無線智能網關由通訊模塊、中央處理器和電源模塊組成，所述採集器將採集的模擬量環境因子轉換成數據量環境因子，所述數據量環境因子通過所述通訊模塊傳輸至所述中央處理器，再通過所述通訊模塊傳送至監測種植環境的所述控制終端，所述控制終端根據農業雲平臺接收的環境因子信號中的土壤溼度向所述控制器發送執行命令控制土壤的溼度。

優選地，所述通訊模塊包括433MHz通訊模塊和GPRS通訊模塊，所述433MHz通訊模塊分別與所述採集器和所述控制器相通信，所述GPRS通訊模塊與所述控制終端相通信。

優選地，所述電源模塊包括電源適配器和太陽能供電模塊。

優選地，所述採集器包括無線收發模塊、與所述無線收發模塊連接的中央處理器和用於將傳感器組測量的模擬量環境因子信號轉換為數字量環境因子信號的A/D轉換器，所述A/D轉換器與所述中央處理器相連。

優選地，所述傳感器組為輸出信號為4-20毫安和0-5伏或0-10伏的環境傳感器。

優選地，所述控制器包括用於控制輸送管道通斷的執行模塊、控制所述執行模塊開閉的中央處理器、用於無線監控種植環境且與所述中央處理器相連的無線收發模塊和電源模塊，所述無線收發模塊通過所述無線智能網關與所述控制終端相通信，所述電源模塊與所述中央處理器相連接。

優選地，所述控制器還包括用於判斷所述執行模塊真實狀態的反饋模塊，所述反饋模塊位於所述執行模塊與所述輸送管道的輸出口之間，所述反饋模塊與所述中央處理器相連接。

一種無線智能灌溉系統的方法，包括以下步驟：

A、打開電源，登陸控制終端上的農業雲平臺；

B、採集器將環境傳感器採集的模擬量環境因子轉換為數字量環境因子，再通過433MHz通訊模塊採用433MHz通訊方式傳輸至無線智能網關上的中央處理器，再由所述中央處理器通過GPRS通訊模塊採用GPRS通訊方式傳輸至控制終端，監測種植環境；

C、根據農業雲平臺接收土壤溼度信號向執行模塊發送執行命令，控制灌溉控制閥的開閉，當接收的土壤溼度值低於預期值時，操作人員可打開農業雲平臺上的灌溉控制閥開關鍵，則控制終端向執行模塊發送執行命令，使灌溉控制閥打開，使得輸送管道開通，向土壤中輸送水，當土壤溼度值達到預期值時，操作人員關閉農業雲平臺上的灌溉控制閥開關鍵，控制終端再次向執行模塊發送執行命令，使灌溉控制閥關閉，從而使得輸送管道斷開，即完成了種植環境的灌溉。

因此，本發明採用上述結構的無線智能灌溉系統及方法，用戶可以隨時隨地的使用手機或電腦管理自己的農場，設備安裝簡單，維護方便，節省了人力物力，可擴展性強，延長了數據傳輸距離。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的結構框圖；

圖2為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的無線智能網關的中央處理器電路圖；

圖3為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的無線智能網關的通訊模塊電路圖；

圖4為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的無線智能網關的電源模塊電路圖；

圖5為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的採集器的無線收發模塊電路圖；

圖6為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的採集器的A/D轉換模塊電路圖；

圖7為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的採集器的中央處理器電路圖；

圖8為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的採集器的電源模塊電路圖；

圖9為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的控制器的中央處理器電路圖；

圖10為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的控制器的執行模塊電路圖；

圖11為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的控制器的反饋模塊電路圖；

圖12為本發明一種無線智能灌溉系統實施例的控制器的電源模塊電路圖。

具體實施方式

實施例

如圖所示，本發明提供了一種無線智能灌溉系統，包括採集器1、控制器2和控制終端3，還包括無線智能網關4，無線智能網關4由通訊模塊401、中央處理器402和電源模塊403組成，採集器1將採集的模擬量環境因子轉換成數據量環境因子，所述數據量環境因子通過通訊模塊401傳輸至中央處理器402，再通過通訊模塊401傳送至監測種植環境的控制終端3，控制終端3根據農業雲平臺接收的環境因子信號中的土壤溼度向控制器2發送執行命令控制土壤的溼度，通訊模塊401包括433MHz通訊模塊和GPRS通訊模塊，所述433MHz通訊模塊分別與採集器1和控制器2相通信，所述GPRS通訊模塊與控制終端3相通信,延長了數據傳輸距離，使得通迅半徑可達1.5千米,執行模塊201為位於向種植環境輸送水源的管道上的灌溉控制閥，GPRS通訊模塊與控制終端3相通信，控制終端3為載有農業雲平臺的手機終端或電腦終端，且農業雲平臺上設置有灌溉控制閥開關鍵，工作時，環境傳感器採集的模擬量的環境因子，經採集器轉換為數字量的環境因子，並將此數字量的環境因子通過433Mhz通訊模塊採用433Mhz通訊方式傳輸至中央處理器402，再由中央處理器402通過GPRS通訊模塊採用GPRS通訊方式傳輸至控制終端3，即可實現種植環境的遠程無線監測，同時還可根據農業雲平臺接收的環境因子信號中的土壤溼度向執行模塊201發送執行命令，從而控制灌溉控制閥的開閉，實現種植環境灌溉的遠程無線控制。

電源模塊403包括電源適配器和太陽能供電模塊，擴大了裝置的適用範圍，使裝置更適合野外工作。

採集器1包括無線收發模塊101、與無線收發模塊101連接的中央處理器102和用於將傳感器組103測量的模擬量環境因子信號轉換為數字量環境因子信號的A/D轉換器104，A/D轉換器104與中央處理器102相連，傳感器組103為輸出信號為4-20毫安和0-5伏或0-10伏的環境傳感器。

控制器2包括用於控制輸送管道通斷的執行模塊201、控制執行模塊201開閉的中央處理器202、用於無線監控種植環境且與中央處理器202相連的無線收發模塊203和電源模塊204，無線收發模塊203通過無線智能網關4與控制終端3相通信，電源模塊204與中央處理器202相連接，控制器2還包括用於判斷執行模塊201真實狀態的反饋模塊205，反饋模塊205位於執行模塊201與所述輸送管道的輸出口之間，反饋模塊205與中央處理器202相連接。

工作流程如下所示：

首先打開工作電源，登陸上控制終端3上的農業雲平臺，採集器1中的環境傳感器採集的模擬量環境因子，經採集器1轉換為數字量環境因子，並將此數字量的環境因子通過433MHz通訊模塊採用433MHz通訊方式傳輸至中央處理器402，再由中央處理器402通過GPRS通訊模塊採用GPRS通訊方式傳輸至控制終端3，即可實現通過控制終端3監測種植環境，同時還可根據農業雲平臺接收的環境因子信號中的土壤溼度向執行模塊201發送執行命令，從而控制灌溉控制閥的開閉，即當接收的土壤溼度值低於預期值時，操作人員可打開農業雲平臺上的灌溉控制閥開關鍵，則控制終端3向執行模塊201發送執行命令，控制灌溉控制閥打開，從而使得向種植環境中輸送水源的管道開通，土壤溼度值達到預期值，操作人員關閉農業雲平臺上的灌溉控制閥開關鍵，控制終端3再次向執行模塊201發送執行命令，控制灌溉控制閥關閉，從而使得向種植環境中輸送水源的管道斷開，即可實現種植環境灌溉的無線控制。

因此，本發明採用上述結構的無線智能灌溉系統及方法，用戶可以隨時隨地的使用手機或電腦管理自己的農場，設備安裝簡單，維護方便，節省了人力物力，可擴展性強，延長了數據傳輸距離。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其進行限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改後的技術方案脫離本發明技術方案的精神和範圍。