專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及灌溉控制系統(tǒng)，尤其涉及了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，實(shí)現(xiàn)精量灌溉需全面準(zhǔn)確獲取作物需水信息，并根據(jù)需水信息制訂滿足一定要求的作物灌溉控制方案。近年來，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有的自組織、低功耗、低成本、易維護(hù)、易擴(kuò)展等特性，研究人員設(shè)計了各種基于不同形式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精量灌溉系統(tǒng)，但從應(yīng)用現(xiàn)狀來看，這些精量灌溉系統(tǒng)還存在以下不足I)絕大多數(shù)系統(tǒng)僅考慮了作物需水信息的準(zhǔn)確采集，沒有或很少考慮如何實(shí)現(xiàn)作物精量灌溉控制，只是一套服務(wù)精量灌溉的作物需水信息監(jiān)測系統(tǒng)。2)可實(shí)現(xiàn)精量灌溉控制的少數(shù)系統(tǒng)均采用集中控制方法，對產(chǎn)生控制命令的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)要求高，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時，容易出現(xiàn)通訊瓶頸，增加路由機(jī)制設(shè)計難度，降低系統(tǒng)可靠性，影響控制效果。3)多數(shù)灌溉控制器依據(jù)單一因素(如土壤含水量)產(chǎn)生灌溉控制命令，缺少對環(huán)境信息的全面了解，沒有考慮灌溉均勻性、灌溉效率等指標(biāo)。4)多數(shù)系統(tǒng)的性能測試是在溫室等設(shè)施環(huán)境下進(jìn)行的，這些系統(tǒng)在大面積茶園、果園等露天環(huán)境下的性能表現(xiàn)還需進(jìn)一步驗(yàn)證。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針 對現(xiàn)有技術(shù)中沒有或很少考慮如何實(shí)現(xiàn)作物精量灌溉控制；當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時，容易出現(xiàn)通訊瓶頸，增加路由機(jī)制設(shè)計難度，降低系統(tǒng)可靠性，影響控制效果；沒有考慮灌溉均勻性、灌溉效率等指標(biāo)；大面積茶園、果園等露天環(huán)境下的性能表現(xiàn)還需進(jìn)一步驗(yàn)證的缺點(diǎn)，提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案得以解決基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，其特征在于匯聚節(jié)點(diǎn)通過Internet與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接，執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)通過無線網(wǎng)絡(luò)與匯聚節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)連接，所述傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)均至少包括主板模塊、射頻模塊和電源管理模塊，電源管理模塊向主板模塊、射頻模塊供電。作為優(yōu)選，所述的主板模塊采用16位信號處理器dsPIC33FJ128GP706A芯片。作為優(yōu)選，射頻模塊采用MRF24J40MA芯片，通過SPI接口與主板模塊連接。作為優(yōu)選，傳感器節(jié)點(diǎn)還包括傳感器模塊，所述傳感器模塊連接茶樹需水信息傳感器與主板模塊，電源管理模塊向傳感器模塊供電。作為優(yōu)選，執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)還包括執(zhí)行器模塊，執(zhí)行器模塊通過PWM控制接口與主板模塊連接，電源管理模塊向執(zhí)行器模塊供電。本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果本實(shí)用新型設(shè)計了相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，使得系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)多種茶樹需水信息的遠(yuǎn)程采集，又可實(shí)現(xiàn)茶樹精量灌溉；同時，開發(fā)了與之適應(yīng)的分布式控制軟件，由于引入了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來連接系統(tǒng)中的各個部件，不僅減少了系統(tǒng)的安裝、維護(hù)工作量，同時，信息的分布式處理使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計變得簡單，網(wǎng)絡(luò)資源利用率提高；最終實(shí)現(xiàn)了較大規(guī)模茶園內(nèi)茶樹需水信息的準(zhǔn)確采集和滿足一定性能指標(biāo)的茶園灌溉控制。

圖1是本實(shí)用新型的體系結(jié)構(gòu)圖。圖2是傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1至圖3與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例1基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，如圖1所示，基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、傳感器節(jié)點(diǎn)1、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)2和匯聚節(jié)點(diǎn)3，匯聚節(jié)點(diǎn)通過Internet與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接,執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)2通過無線網(wǎng)絡(luò)與匯聚節(jié)點(diǎn)3、傳感器節(jié)點(diǎn)I連接。所述傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)均至少包括主板模塊、射頻模塊和電源管理模塊，電源管理模塊向主板模塊、射頻模塊供電。所述的主板模塊采用16位信號處理器dsPIC33FJ128GP706A芯片，該芯片上擴(kuò)展有ADC接口、數(shù)字接口、外部中斷電路、實(shí)時時鐘等多種電路，提供了較強(qiáng)大的硬件擴(kuò)展能力。射頻模塊采用MRF24J40MA芯片，通過SPI接口與主板模塊連接，射頻模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)、網(wǎng)絡(luò)管理等工作。如圖2所示，傳感器節(jié)點(diǎn)還包括傳感器模塊，所述傳感器模塊連接茶樹需水信息傳感器與主板模塊，電源管理模塊向傳感器模塊供電，傳感器模塊主要由傳感器接口電路和信號調(diào)理電路構(gòu)成，傳感器接口電路主要由輸入輸出隔離電路、濾波電路和放大電路構(gòu)成。如圖3所示，執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)還包括執(zhí)行器模塊，執(zhí)行器模塊通過PWM控制接口與主板模塊連接，電源管理模塊向執(zhí)行器模塊供電，執(zhí)行器模塊控制噴嘴罐頭電磁發(fā)明的開啟和關(guān)閉，主要包括升壓電路、驅(qū)動電路和浪涌保護(hù)電路和光電隔離電路等，為節(jié)約電池電能，噴滴灌頭電磁閥采用磁保持直流電磁閥J041H-1. 6-40-G ;為滿足電磁閥對驅(qū)動電壓要求，升壓電路由TPS40210及外圍模擬電路構(gòu)成；電磁閥驅(qū)動電路采用磁鎖定保持型繼電器G2AK;電磁閥保護(hù)電路由快恢復(fù)二極管FR304和限流電阻構(gòu)成。傳感器節(jié)點(diǎn)利用傳感器對茶樹需水信息(如土壤水勢、大氣溫度等)進(jìn)行周期性采樣，并將采樣結(jié)果發(fā)往所在灌溉分區(qū)的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)接收所在灌溉分區(qū)內(nèi)各傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)出的茶樹需水信息并對其進(jìn)行適當(dāng)處理，然后發(fā)送處理結(jié)果到匯聚節(jié)點(diǎn)或相鄰執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，同時根據(jù)來自匯聚節(jié)點(diǎn)或自身計算的灌溉控制命令調(diào)節(jié)噴滴灌頭電磁閥開閉持續(xù)時間，實(shí)現(xiàn)茶園精量灌溉。用戶通過匯聚節(jié)點(diǎn)或遠(yuǎn)程監(jiān)控中心訪問、管理整個灌溉控制系統(tǒng)?？傊陨纤鰞H為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆 應(yīng)屬本實(shí)用新型專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、傳感器節(jié)點(diǎn)(I)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)(2)和匯聚節(jié)點(diǎn)(3)，其特征在于匯聚節(jié)點(diǎn)通過Internet網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接，執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)通過無線網(wǎng)絡(luò)與匯聚節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)連接，所述傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)均至少包括主板模塊、射頻模塊和電源管理模塊，電源管理模塊向主板模塊、射頻模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于所述的主板模塊采用16位信號處理器dsPIC33FJ128GP706A芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于射頻模塊采用MRF24J40MA芯片，通過SPI接口與主板模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于傳感器節(jié)點(diǎn)(I)還包括傳感器模塊，所述傳感器模塊連接茶樹需水信息傳感器與主板模塊，電源管理模塊向傳感器模塊供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)(2)還包括執(zhí)行器模塊，執(zhí)行器模塊通過PWM控制接口與主板模塊連接，電源管理模塊向執(zhí)行器模塊供電。
專利摘要基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式灌溉控制系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過Internet網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接，執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)通過無線網(wǎng)絡(luò)與匯聚節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)連接，所述傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)均至少包括主板模塊、射頻模塊和電源管理模塊，電源管理模塊向主板模塊、射頻模塊供電。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)多種茶樹需水信息的遠(yuǎn)程采集，又可實(shí)現(xiàn)茶樹精量灌溉；同時，不僅減少了系統(tǒng)的安裝、維護(hù)工作量，而且信息的分布式處理使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計變得簡單，網(wǎng)絡(luò)資源利用率提高；最終實(shí)現(xiàn)了較大規(guī)模茶園內(nèi)茶樹需水信息的準(zhǔn)確采集和滿足一定性能指標(biāo)的茶園灌溉控制。
文檔編號A01G25/16GK202890123SQ20122055429
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者韓安太, 郭小華 申請人:杭州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 郭小華