CN106804391A - 无线智能灌溉***及方法 - Google Patents

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刘朝辉
舒宝强
孟晓东
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A01G25/167—Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种无线智能灌溉***及方法，包括采集器、控制器和控制终端，还包括无线智能网关，无线智能网关由通讯模块、中央处理器和电源模块组成，采集器将采集的模拟量环境因子转换成数据量环境因子，数据量环境因子通过通讯模块传输至中央处理器，再通过通讯模块传送至监测种植环境的控制终端，控制终端根据农业云平台接收的环境因子信号中的土壤湿度向控制器发送执行命令控制土壤的湿度。本发明采用上述结构的无线智能灌溉***及方法，用户可以随时随地的使用手机或电脑管理自己的农场，设备安装简单，维护方便，节省了人力物力，可扩展性强，延长了数据传输距离。

Description

无线智能灌溉***及方法
技术领域
本发明涉及农业自动化技术领域，尤其是涉及一种无线智能灌溉***及方法。
背景技术
近年来，温室大棚和大田水肥一体化种植为提高人们的生活水平做出了极大的贡献，得到了迅速的推广和应用，种植环境中的温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度等环境因子对作物的生产有极大的影响，但是传统的用于灌溉的阀门控制器和采集器基本采用二线制有线连接方式，故需在种植环境中挖沟、埋线，工程量大，耗费人力物力，施工安排较为麻烦，若有一个节点出现故障，整个***瘫痪，无法使用，而且故障很不容易排查出来，同时控制方式多是建立控制室，使用复杂的操作软件，需要专门经培训的技术人员在现场管理，无法随时随地在远程操控。种植环境中的环境因子控制多采用有线连接的方式，且现有的无线控制多采用在阀门控制器中安装天线，再由控制终端向阀门控制器中发送执行命令，故需在控制终端和阀门控制器中选用同种通讯方式，缩小了阀门控制器的应用范围，而现有的无线智能网关，多用于智能家居中，内置PCB程序控制模块，同样的通讯方式单一，拓展性不强。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线智能灌溉***及方法，用户可以随时随地的使用手机或电脑管理自己的农场，设备安装简单，维护方便，节省了人力物力，可扩展性强，延长了数据传输距离。
为实现上述目的，本发明提供了一种无线智能灌溉***，包括采集器、控制器和控制终端，还包括无线智能网关，所述无线智能网关由通讯模块、中央处理器和电源模块组成，所述采集器将采集的模拟量环境因子转换成数据量环境因子，所述数据量环境因子通过所述通讯模块传输至所述中央处理器，再通过所述通讯模块传送至监测种植环境的所述控制终端，所述控制终端根据农业云平台接收的环境因子信号中的土壤湿度向所述控制器发送执行命令控制土壤的湿度。
优选地，所述通讯模块包括433MHz通讯模块和GPRS通讯模块，所述433MHz通讯模块分别与所述采集器和所述控制器相通信，所述GPRS通讯模块与所述控制终端相通信。
优选地，所述电源模块包括电源适配器和太阳能供电模块。
优选地，所述采集器包括无线收发模块、与所述无线收发模块连接的中央处理器和用于将传感器组测量的模拟量环境因子信号转换为数字量环境因子信号的A/D转换器，所述A/D转换器与所述中央处理器相连。
优选地，所述传感器组为输出信号为4-20毫安和0-5伏或0-10伏的环境传感器。
优选地，所述控制器包括用于控制输送管道通断的执行模块、控制所述执行模块开闭的中央处理器、用于无线监控种植环境且与所述中央处理器相连的无线收发模块和电源模块，所述无线收发模块通过所述无线智能网关与所述控制终端相通信，所述电源模块与所述中央处理器相连接。
优选地，所述控制器还包括用于判断所述执行模块真实状态的反馈模块，所述反馈模块位于所述执行模块与所述输送管道的输出口之间，所述反馈模块与所述中央处理器相连接。
一种无线智能灌溉***的方法，包括以下步骤：
A、打开电源，登陆控制终端上的农业云平台；
B、采集器将环境传感器采集的模拟量环境因子转换为数字量环境因子，再通过433MHz通讯模块采用433MHz通讯方式传输至无线智能网关上的中央处理器，再由所述中央处理器通过GPRS通讯模块采用GPRS通讯方式传输至控制终端，监测种植环境；
C、根据农业云平台接收土壤湿度信号向执行模块发送执行命令，控制灌溉控制阀的开闭，当接收的土壤湿度值低于预期值时，操作人员可打开农业云平台上的灌溉控制阀开关键，则控制终端向执行模块发送执行命令，使灌溉控制阀打开，使得输送管道开通，向土壤中输送水，当土壤湿度值达到预期值时，操作人员关闭农业云平台上的灌溉控制阀开关键，控制终端再次向执行模块发送执行命令，使灌溉控制阀关闭，从而使得输送管道断开，即完成了种植环境的灌溉。
因此，本发明采用上述结构的无线智能灌溉***及方法，用户可以随时随地的使用手机或电脑管理自己的农场，设备安装简单，维护方便，节省了人力物力，可扩展性强，延长了数据传输距离。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种无线智能灌溉***实施例的结构框图；
图2为本发明一种无线智能灌溉***实施例的无线智能网关的中央处理器电路图；
图3为本发明一种无线智能灌溉***实施例的无线智能网关的通讯模块电路图；
图4为本发明一种无线智能灌溉***实施例的无线智能网关的电源模块电路图；
图5为本发明一种无线智能灌溉***实施例的采集器的无线收发模块电路图；
图6为本发明一种无线智能灌溉***实施例的采集器的A/D转换模块电路图；
图7为本发明一种无线智能灌溉***实施例的采集器的中央处理器电路图；
图8为本发明一种无线智能灌溉***实施例的采集器的电源模块电路图；
图9为本发明一种无线智能灌溉***实施例的控制器的中央处理器电路图；
图10为本发明一种无线智能灌溉***实施例的控制器的执行模块电路图；
图11为本发明一种无线智能灌溉***实施例的控制器的反馈模块电路图；
图12为本发明一种无线智能灌溉***实施例的控制器的电源模块电路图。
具体实施方式
实施例
如图所示，本发明提供了一种无线智能灌溉***，包括采集器1、控制器2和控制终端3，还包括无线智能网关4，无线智能网关4由通讯模块401、中央处理器402和电源模块403组成，采集器1将采集的模拟量环境因子转换成数据量环境因子，所述数据量环境因子通过通讯模块401传输至中央处理器402，再通过通讯模块401传送至监测种植环境的控制终端3，控制终端3根据农业云平台接收的环境因子信号中的土壤湿度向控制器2发送执行命令控制土壤的湿度，通讯模块401包括433MHz通讯模块和GPRS通讯模块，所述433MHz通讯模块分别与采集器1和控制器2相通信，所述GPRS通讯模块与控制终端3相通信,延长了数据传输距离，使得通迅半径可达1.5千米,执行模块201为位于向种植环境输送水源的管道上的灌溉控制阀，GPRS通讯模块与控制终端3相通信，控制终端3为载有农业云平台的手机终端或电脑终端，且农业云平台上设置有灌溉控制阀开关键，工作时，环境传感器采集的模拟量的环境因子，经采集器转换为数字量的环境因子，并将此数字量的环境因子通过433Mhz通讯模块采用433Mhz通讯方式传输至中央处理器402，再由中央处理器402通过GPRS通讯模块采用GPRS通讯方式传输至控制终端3，即可实现种植环境的远程无线监测，同时还可根据农业云平台接收的环境因子信号中的土壤湿度向执行模块201发送执行命令，从而控制灌溉控制阀的开闭，实现种植环境灌溉的远程无线控制。
电源模块403包括电源适配器和太阳能供电模块，扩大了装置的适用范围，使装置更适合野外工作。
采集器1包括无线收发模块101、与无线收发模块101连接的中央处理器102和用于将传感器组103测量的模拟量环境因子信号转换为数字量环境因子信号的A/D转换器104，A/D转换器104与中央处理器102相连，传感器组103为输出信号为4-20毫安和0-5伏或0-10伏的环境传感器。
控制器2包括用于控制输送管道通断的执行模块201、控制执行模块201开闭的中央处理器202、用于无线监控种植环境且与中央处理器202相连的无线收发模块203和电源模块204，无线收发模块203通过无线智能网关4与控制终端3相通信，电源模块204与中央处理器202相连接，控制器2还包括用于判断执行模块201真实状态的反馈模块205，反馈模块205位于执行模块201与所述输送管道的输出口之间，反馈模块205与中央处理器202相连接。
工作流程如下所示：
首先打开工作电源，登陆上控制终端3上的农业云平台，采集器1中的环境传感器采集的模拟量环境因子，经采集器1转换为数字量环境因子，并将此数字量的环境因子通过433MHz通讯模块采用433MHz通讯方式传输至中央处理器402，再由中央处理器402通过GPRS通讯模块采用GPRS通讯方式传输至控制终端3，即可实现通过控制终端3监测种植环境，同时还可根据农业云平台接收的环境因子信号中的土壤湿度向执行模块201发送执行命令，从而控制灌溉控制阀的开闭，即当接收的土壤湿度值低于预期值时，操作人员可打开农业云平台上的灌溉控制阀开关键，则控制终端3向执行模块201发送执行命令，控制灌溉控制阀打开，从而使得向种植环境中输送水源的管道开通，土壤湿度值达到预期值，操作人员关闭农业云平台上的灌溉控制阀开关键，控制终端3再次向执行模块201发送执行命令，控制灌溉控制阀关闭，从而使得向种植环境中输送水源的管道断开，即可实现种植环境灌溉的无线控制。
因此，本发明采用上述结构的无线智能灌溉***及方法，用户可以随时随地的使用手机或电脑管理自己的农场，设备安装简单，维护方便，节省了人力物力，可扩展性强，延长了数据传输距离。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无线智能灌溉***，包括采集器、控制器和控制终端，其特征在于：还包括无线智能网关，所述无线智能网关由通讯模块、中央处理器和电源模块组成，所述采集器将采集的模拟量环境因子转换成数据量环境因子，所述数据量环境因子通过所述通讯模块传输至所述中央处理器，再通过所述通讯模块传送至监测种植环境的所述控制终端，所述控制终端根据农业云平台接收的环境因子信号中的土壤湿度向所述控制器发送执行命令控制土壤的湿度。
2.根据权利要求1所述的无线智能灌溉***，其特征在于：所述通讯模块包括433MHz通讯模块和GPRS通讯模块，所述433MHz通讯模块分别与所述采集器和所述控制器相通信，所述GPRS通讯模块与所述控制终端相通信。
3.根据权利要求2所述的无线智能灌溉***，其特征在于：所述电源模块包括电源适配器和太阳能供电模块。
4.根据权利要求3所述的无线智能灌溉***，其特征在于：所述采集器包括无线收发模块、与所述无线收发模块连接的中央处理器和用于将传感器组测量的模拟量环境因子信号转换为数字量环境因子信号的A/D转换器，所述A/D转换器与所述中央处理器相连。
5.根据权利要求4所述的无线智能灌溉***，其特征在于：所述传感器组为输出信号为4-20毫安和0-5伏或0-10伏的环境传感器。
6.根据权利要求5所述的无线智能灌溉***，其特征在于：所述控制器包括用于控制输送管道通断的执行模块、控制所述执行模块开闭的中央处理器、用于无线监控种植环境且与所述中央处理器相连的无线收发模块和电源模块，所述无线收发模块通过所述无线智能网关与所述控制终端相通信，所述电源模块与所述中央处理器相连接。
7.根据权利要求6所述的无线智能灌溉***，其特征在于：所述控制器还包括用于判断所述执行模块真实状态的反馈模块，所述反馈模块位于所述执行模块与所述输送管道的输出口之间，所述反馈模块与所述中央处理器相连接。
8.一种如权利要求1-7的无线智能灌溉***的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、打开电源，登陆控制终端上的农业云平台；
B、采集器将环境传感器采集的模拟量环境因子转换为数字量环境因子，再通过433MHz通讯模块采用433MHz通讯方式传输至无线智能网关上的中央处理器，再由所述中央处理器通过GPRS通讯模块采用GPRS通讯方式传输至控制终端，监测种植环境；
C、根据农业云平台接收土壤湿度信号向执行模块发送执行命令，控制灌溉控制阀的开闭，当接收的土壤湿度值低于预期值时，操作人员可打开农业云平台上的灌溉控制阀开关键，则控制终端向执行模块发送执行命令，使灌溉控制阀打开，使得输送管道开通，向土壤中输送水，当土壤湿度值达到预期值时，操作人员关闭农业云平台上的灌溉控制阀开关键，控制终端再次向执行模块发送执行命令，使灌溉控制阀关闭，从而使得输送管道断开，即完成了种植环境的灌溉。
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