本實用新型涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展與廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)灌溉已進(jìn)入了自動化、智能化時代。目前實際生產(chǎn)中已經(jīng)實現(xiàn)了人工遠(yuǎn)程控制設(shè)備進(jìn)行灌溉，這種方式較傳統(tǒng)的灌溉方式節(jié)省了大量的人力、物力，但其自動化、智能化的程度并不是很高。另外，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是將各采集點采用電纜連接，由于采集點繁多、線路錯綜復(fù)雜等情況，各體系之間只能做到一些必要的聯(lián)動，都是通過一對一的配線，集中到控制中心來實現(xiàn)集中控制，系統(tǒng)的布設(shè)維護(hù)等都不方便，而且對于遠(yuǎn)距離傳輸來說存在電纜鋪設(shè)成本較高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種無線化、實時在線監(jiān)測以有效控制灌溉時機(jī)的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是：一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉系統(tǒng)，包括：無線采集單元，用于采集農(nóng)作物土壤環(huán)境的狀態(tài)信息、農(nóng)作物生長及灌溉情況的視頻信息；網(wǎng)關(guān)節(jié)點，通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)，匯聚各采集節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)；控制單元，與網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)建立通信連接，用于匯總由網(wǎng)關(guān)節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析和處理，以及通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)喔妊b置發(fā)出控制指令；灌溉單元，包括有給水給肥裝置，完成灌溉任務(wù)；無線采集單元采集的信息通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點匯集后再通過網(wǎng)絡(luò)傳送給控制單元，控制單元根據(jù)采集信息控制灌溉單元動作。

較佳地，所述無線采集單元包括無線土壤濕度傳感器、無線土壤鹽分傳感器、無線土壤酸堿度傳感器以及無線視頻監(jiān)控探頭。

較佳地，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與無線采集單元建立通信，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過基于TCP/IP協(xié)議的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)與所述控制單元通信。

較佳地，所述控制單元包括微處理器、顯示模塊、輸入模塊、報警模塊以及TCP/IP接口模塊。

較佳地，所述顯示模塊顯示當(dāng)前土壤的濕度、鹽分含量和PH酸堿度，所述輸入模塊可手動設(shè)定土壤的濕度、鹽分含量和PH酸堿度閾值，所述報警模塊根據(jù)設(shè)定的閾值與實際測量值對比后可發(fā)出報警信號。

較佳地，所述報警模塊包括LED指示燈、蜂鳴器，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將報警信號發(fā)送到用戶端，用戶可以利用計算機(jī)或者手機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)訪問控制單元的數(shù)據(jù)信息。

較佳地，所述灌溉單元包括控制器和給水給肥裝置，給水給肥裝置直接與水源端、肥料端連接，可控制灌溉和施肥；所述控制單元發(fā)出的指令通過無線網(wǎng)絡(luò)控制控制器動作，可通過控制器的動作來控制給水給肥裝置的開啟或關(guān)閉。

本實用新型的有益效果有：采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將分布在遠(yuǎn)距離不同位置上傳感器和通信設(shè)備連在一起，解決了復(fù)雜的有線布網(wǎng)和人工測量等問題，此外，無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點還包括抗干擾能力強(qiáng)、傳輸帶寬高。對土壤的濕度、酸堿度等環(huán)境因子實施設(shè)控，由遠(yuǎn)程控制單元對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并形成控制決策，不僅實現(xiàn)了對作物土壤環(huán)境的實時監(jiān)測，還能對灌溉的時機(jī)進(jìn)行及時有效的控制。

附圖說明

圖1 為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 為本實用新型的控制單元裝置面板示意圖

圖中標(biāo)記說明

1—無線采集單元，2—Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)，3—網(wǎng)關(guān)節(jié)點，4—基于TCP/IP協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)，5—控制單元，6—用戶端，7—灌溉單元，11—無線土壤濕度傳感器，12—無線土壤鹽分傳感器，13—無線土壤酸堿度傳感器，14—無線視頻監(jiān)控探頭，51—微處理器，52—顯示模塊，53—輸入模塊，54—報警模塊，55—TCP/IP接口模塊，71—控制器，72—給水給肥裝置；

501—LCD顯示屏，502—LED指示燈，503—功能按鍵。

具體實施方式

為更好地理解本實用新型，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，參見圖1至圖2：

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，系統(tǒng)以控制單元5為核心，對土壤的濕度、酸堿度等環(huán)境因子實施設(shè)控，組成一個獨立運行控制系統(tǒng)。系統(tǒng)分的功能模塊分為：無線采集單元1、網(wǎng)關(guān)節(jié)點3、控制單元5、用戶端設(shè)備6和灌溉單元7。系統(tǒng)用到的傳感器件主要由無線土壤濕度傳感器11，無線土壤鹽分傳感器12，無線土壤酸堿度傳感器13以及用于采集視頻信息的無線視頻監(jiān)控探頭14，它們分別采集各自的信號，并通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)2匯集到網(wǎng)關(guān)節(jié)點3，網(wǎng)關(guān)節(jié)點3通過基于TCP/IP協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)4與控制單元5建立通信，通過無線網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控農(nóng)作物的生長、土壤環(huán)境及灌溉情況，并將視頻影像儲存于硬盤中，便于用戶調(diào)取任意時間段的視頻記錄。控制單元5通過微處理器51對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析以及處理，并形成具體控制決策，通過無線網(wǎng)絡(luò)4向灌溉單元7發(fā)出控制指令，同時，用戶端6通過無線網(wǎng)絡(luò)4訪問控制單元的數(shù)據(jù)信息，對采集數(shù)據(jù)、控制指令和報警信息進(jìn)行查詢、遙控等操作。

如圖1所示，控制單元5包括顯示模塊52、輸入模塊53、報警模塊54以及TCP/IP接口模塊55。顯示模塊52將當(dāng)前土壤的濕度、鹽分含量和PH酸堿度以及報警動作情況顯示在LCD顯示屏上；輸入模塊53可通過顯示屏對相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置和操作，如手動設(shè)定土壤的濕度、鹽分含量和PH酸堿度閾值；報警模塊54可在實際狀態(tài)值超過（低于）設(shè)定的閾值時，發(fā)出報警信號，報警信號以三種形式發(fā)出，一是通過LED指示燈由綠變紅，二是通過蜂鳴器發(fā)出持續(xù)報警音響，三是通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶端，用戶可以利用計算機(jī)或者手機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)訪問控制單元的數(shù)據(jù)信息；TCP/IP接口模塊55用于控制單元5與上述網(wǎng)關(guān)節(jié)點3、灌溉單元7建立TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信。

如圖1所示，灌溉單元7包括控制器71和給水給肥裝置72，給水給肥裝置72直接與水源端、肥料端連接，可控制灌溉和施肥。所述控制單元發(fā)出的指令通過無線網(wǎng)絡(luò)作用于控制器，通過控制器來控制給水給肥裝置的開啟或關(guān)閉。

圖2為本實用新型控制單元裝置面板示意圖，如圖2所示，LCD顯示屏501顯示當(dāng)前土壤的濕度、鹽分含量和PH酸堿度以及報警動作報文、控制記錄等。LED指示燈502包括運行燈，在裝置正常運行時亮黃燈；濕度越限、鹽度越限、PH值越限燈分別在土壤溫度、鹽分、酸堿度超過或低于設(shè)置的閾值時，由滅燈變亮紅燈；裝置故障、通信故障燈分別在裝置內(nèi)部故障或者通信鏈路中斷的情況下，由滅燈變亮紅燈，所有故障信號都伴隨有音響信號，同時通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶端。功能按鍵503包括4個方向鍵、確認(rèn)鍵和取消/返回鍵能夠滿足對顯示屏501的基本操作，復(fù)歸鍵用于在報警發(fā)出后對信號進(jìn)行復(fù)歸和消音，只有在報警或故障消除后可復(fù)歸成功。

以上顯示和描述了本實用新型的整體結(jié)構(gòu)和主要特征。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)，本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。