CN101488025A - 无线自动监测灌溉*** - Google Patents

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CN101488025A CNA2009100781255A CN200910078125A CN101488025A CN 101488025 A CN101488025 A CN 101488025A CN A2009100781255 A CNA2009100781255 A CN A2009100781255A CN 200910078125 A CN200910078125 A CN 200910078125A CN 101488025 A CN101488025 A CN 101488025A
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王成
赵春江
乔晓军
侯瑞锋
张云鹤
潘大宇
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Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences
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Abstract

本发明涉及农业自动灌溉领域，具体涉及一种基于蜂窝式网络通讯的无线自动监测灌溉***，包括控制中心、若干个控制单元节点，控制中心与若干个控制单元节点采用蜂窝式无线网络连接，若干个控制单元节点组成网状拓扑结构；在控制中心内设置有用于监测控制的工控机和用于数据转发的协调器，控制单元节点通过传感器采集灌溉数据，并通过蜂窝式无线网络发送给控制中心，控制节点还通过蜂窝式无线网络接收控制中心发回的控制数据，并将控制数据处理后控制电磁阀的开启和关闭。该***可提供一种适用于农田、温室等环境中的自动化监测灌溉***，用户可实时监测到所监控区域的环境参数，植物生理生态参数，可以定时自动灌溉，或根据环境实际需水情况自动进行灌溉。

Description

无线自动监测灌溉***
技术领域
本发明涉及农业自动灌溉领域，具体涉及一种基于蜂窝式网络通讯的无线自动监测灌溉***。
背景技术
目前市场上已有各种的无线自动灌溉装置，例如申请号：200620046918.0的实用新型专利公布了一种自动灌溉装置，该装置包括控制中心和灌溉区域，控制中心的控制主机可从用户的经验灌溉操作中实地学习灌溉和停止灌溉参考值，然后保存，可反复学习，进行灌溉参考值的修改。还有申请号：200710156210.X的发明专利公布了一种基于无线传感器网络的温室环境监控***，***分为整个温室群和单个温室内两个层次，单个温室内基于星型网络的监控网和整个温室群基于网状结构的监控网。***包括了无线传感器节点、无线执行器驱动节点，温室无线路由节点等。
背景技术中的缺陷表现为：
在200620046918.0号实用新型自动灌溉装置的专利中，控制中心要通过用户的经验灌溉操作中反复学习，灌溉控制的准确性和用户的经验相关，而且学习时间往往周期较长。在200710156210.X发明专利温室环境监控***的专利中，由于设置了路由节点，不能长时间断电，限制了其只能应用在电源供电方便的环境中应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于农田、温室等环境中的自动化监测灌溉***，用户可以实时监测到所监控区域的环境参数，植物生理生态参数，也可以使用定时自动灌溉或根据环境实际需水情况自动进行灌溉的方式对指定的灌溉区域灌溉。采集控制用的节点，配置太阳能电池板供电，采用超低功耗设计，适合不方便长时间供电的场合使用，可以在通讯范围内随意布点进行监测控制。
为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种无线自动监测灌溉***，包括控制中心、若干个控制单元节点，所述控制中心与若干个控制单元节点采用蜂窝式无线网络连接，所述若干个控制单元节点组成网状拓扑结构；在所述控制中心内设置有用于监测控制的工控机和用于数据转发的协调器，所述控制单元节点通过传感器采集灌溉数据，并通过蜂窝式无线网络发送给控制中心，控制节点还通过蜂窝式无线网络接收控制中心发回的控制数据，并将所述控制数据处理后控制电磁阀的开启和关闭。
其中，在所述工控机上设有可以显示网络组网后网络拓扑图的显示器。
其中，在所述控制单元节点内设有无线蜂窝模块，所述无线蜂窝模块分别与传感器采集电路、输出控制电路、电源管理电路、信号转换电路连接。
其中，所述电源管理电路由蓄电池提供电源，所述蓄电池与太阳能电池板连接。
其中，所述传感器采集电路的信号输入端与所述传感器连接。
其中，所述输出控制电路的信号输出端与所述电磁阀连接。
其中，所述工控机中设有自动灌溉控制软件模块，所述无线蜂窝模块中有嵌入式监测控制软件模块。
其中，在所述自动灌溉控制软件模块中包括依据设定时间定时灌溉的控制程序模块，或依据设定传感器输出数据上下值控制灌溉的程序模块。
其中，在所述自动灌溉控制软件模块中还包括当***停止工作的时候，控制无线蜂窝模块进行整体休眠、定时唤醒的控制程序模块
其中，所述整体休眠控制程序包括控制***进入休眠状态时的程序模块，切断所述电磁阀和所述传感器供电电源的程序模块，所述唤醒控制程序模块包括***被唤醒后，重新给所述电磁阀和所述传感器上电工作的程序模块。
本发明的优点和有益效果在于，利用本发明组成的无线自动监测灌溉***进行监测灌溉具有：
1.使用无线通讯方式，摆脱了有线布线的困扰，可以把采集控制节点灵活的放置在需要监测和控制的地方。
2.可以根据用户的不同和实际需求不同，采用不同的灌溉方式。
3.软件和硬件都采用超低功耗设计，非常适合供电不方便的环境使用。
4.加入太阳能电池板供电***，适用于传感器能耗比较大的场合，能够长时间供电，保证***正常工作。
5.蜂窝式无线网络采用网状拓扑结构，保证了***无线通讯的可靠性和稳定性。
6.工控机可以显示网络组网后的网络拓扑图，直观的显示了无线通讯的路径，方便节点的维护工作。
附图说明
图1是本发明无线自动灌溉***结构示意图；
图2是本发明控制中心和控制单元结构示意图；
图3是本发明采集控制节点结构示意图；
图4是本发明采集控制节点软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至3所示，本发明具体实施的技术方案是：
一种无线自动监测灌溉***，包括控制中心A、若干个控制单元节点B，所述控制中心A与若干个控制单元节点B采用蜂窝式无线网络连接，所述若干个控制单元节点B组成网状拓扑结构；在所述控制中心A内设置有用于监测控制的工控机11和用于数据转发的协调器12，所述控制单元节点B中的采集控制节点21通过传感器22采集灌溉数据，并通过蜂窝式无线网络发送给控制中心A，控制节点B还通过蜂窝式无线网络接收控制中心A发回的控制数据，并将所述控制数据处理后控制电磁阀23。
在本实施例中，在所述工控机11上设有可以显示网络组网后网络拓扑图的显示器。
在本实施例中，在所述控制单元节点B内设有无线蜂窝模块31，所述无线蜂窝模块31分别与传感器采集电路32、输出控制电路33、电源管理电路34、信号转换电路35连接。
在本实施例中，所述电源管理电路34由蓄电池24提供电源，所述蓄电池24与太阳能电池板25连接。
在本实施例中，所述传感器采集电路32的信号输入端与所述传感器22连接。
在本实施例中，所述输出控制电路33的信号输出端与所述电磁阀33连接。
在本实施例中，所述工控机中11有自动灌溉控制软件模块，所述无线蜂窝模块31中有嵌入式监测控制软件模块。
在本实施例中，在所述自动灌溉控制软件模块中包括依据设定时间定时灌溉的控制程序模块，或依据设定传感器输出数据上下值控制灌溉的程序模块。
在本实施例中，在所述自动灌溉控制软件模块中还包括当***停止工作的时候，进行整体休眠、定时唤醒的控制程序模块。
在本实施例中，所述整体休眠控制程序模块包括控制***进入休眠状态时的程序模块，切断所述电磁阀和所述传感器供电电源的程序模块，所述唤醒控制程序模块包括***被唤醒后，重新给所述电磁阀和所述传感器上电工作的程序模块。
在本实施例中，控制单元节点B放置在需要进行监测和灌溉的区域，它有四路传感器22的输入端口，可以接收4～20mA电流或者0～2.4V电压的输入；有四路电磁阀23控制端口，可以控制四路直流脉冲电磁阀23。当它采集到传感器22的数据之后，使用无线蜂窝模块31通过无线蜂窝网络把无线数据发送给控制中心A的协调器12，协调器12通过有线传输，把数据发送到工控机11上进行实时的传感器22数据显示。当定时时间到，或者采集到的传感器22数据超过所限定的限制，工控机11就发送电磁阀23控制命令给协调器12，协调器12通过无线蜂窝网络把控制命令发送给相应的控制单元节点B，控制单元B节点接收到命令后，对其所接的电磁阀23中的一路或者几路进行打开或者关闭。
如图4所示，所述软件模块对所述自动灌溉***的控制流程为：***工作开始40程序，***初始化41程序，协议栈初始化42程序，判断是否加入网络43程序，若不是返回到***初始化41程序，若是再判断休眠44程序，若是进入休眠状态45和定时唤醒模式46程序，然后再返回到协议栈初始化42程序，若不是则进入处理传感器数据和控制设备47程序，然后再进入向中心节点发送传感器数据和控制设备状态48程序。
本实施例的优点在于它可提供一种适用于农田、温室等环境中的自动化监测灌溉***，用户可以实时监测到所监控区域的环境参数，植物生理生态参数，也可以使用定时自动灌溉或根据环境实际需水情况自动进行灌溉的方式对指定的灌溉区域灌溉。采集控制用的节点，配置太阳能电池板供电，采用超低功耗设计，适合不方便长时间供电的场合使用，可以在通讯范围内随意布点进行监测控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种无线自动监测灌溉***，其特征在于，包括控制中心、若干个控制单元节点，所述控制中心与若干个控制单元节点采用蜂窝式无线网络连接，所述若干个控制单元节点组成网状拓扑结构；在所述控制中心内设置有用于监测控制的工控机和用于数据转发的协调器，所述控制单元节点通过传感器采集灌溉数据，并通过蜂窝式无线网络发送给控制中心，控制节点还通过蜂窝式无线网络接收控制中心发回的控制数据，并将所述控制数据处理后控制电磁阀的开启和关闭。
2、如权利要求1所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，在所述工控机上设有可以显示网络组网后网络拓扑图的显示器。
3、如权利要求2所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，在所述控制单元节点内设有无线蜂窝模块，所述无线蜂窝模块分别与传感器采集电路、输出控制电路、电源管理电路、信号转换电路连接。
4、如权利要求3所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，所述电源管理电路由蓄电池提供电源，所述蓄电池与太阳能电池板连接。
5、如权利要求3所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，所述传感器采集电路的信号输入端与所述传感器连接。
6、如权利要求3所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，所述输出控制电路的信号输出端与所述电磁阀连接。
7、如权利要求1或2所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，所述工控机中设有自动灌溉控制软件模块，所述无线蜂窝模块中设有嵌入式监测控制软件模块。
8、如权利要求7所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，在所述自动灌溉控制软件模块中包括依据设定时间定时灌溉的控制程序模块，或依据设定传感器输出数据上下值控制灌溉的程序模块。
9、如权利要求7所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，在所述自动灌溉控制软件中还包括当***停止工作的时候，控制无线蜂窝模块进行整体休眠、定时唤醒的控制程序模块。
10、如权利要求9所述的无线自动监测灌溉***，其特征在于，所述整体休眠控制程序包括控制***进入休眠状态时的程序模块，切断所述电磁阀和所述传感器供电电源的程序模块，所述唤醒控制程序模块包括***被唤醒后的程序模块，重新给所述电磁阀和所述传感器上电工作的程序模块。
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