專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)及控制方法，特別是一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)背景小區(qū)或別墅通常都要種植一些植物或花卉以起到綠化生活環(huán)境，美化生活空間的目的。但種植植物花卉就必須保證栽種的土壤中保持一定的濕度和水分，如種植者對(duì)植物不能進(jìn)行及時(shí)科學(xué)的澆灌，將會(huì)造成植物或花卉營(yíng)養(yǎng)不良甚至枯萎致死。目前，很多小區(qū)或私人別墅大多采用的是手動(dòng)灌溉方式，但此種方式存在著如浪費(fèi)水資源、增加灌溉的勞動(dòng)強(qiáng)度、缺乏灌溉科學(xué)性等諸多弊端。 目前雖然也有個(gè)別小區(qū)或別墅采用了自動(dòng)灌溉方式，但目前的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)存在以下不足1、采用有線方式控制，所以必須在小區(qū)或別墅施工時(shí)預(yù)埋相應(yīng)線路，系統(tǒng)實(shí)施較為復(fù)雜，成本高，功耗大，若已建成的小區(qū)或別墅需要改造為自動(dòng)灌溉方式也極為不便；2、控制方式較為簡(jiǎn)單，大多是根據(jù)土壤的濕度調(diào)節(jié)灌溉供水，忽略了土壤溫度對(duì)植物花卉的影響；3、普遍缺乏可監(jiān)控性，無(wú)法在室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)而進(jìn)行有效管理。目前已有的針對(duì)大棚種植的自動(dòng)管理系統(tǒng)則比較復(fù)雜，每個(gè)大棚都要有獨(dú)立的計(jì)算機(jī)來(lái)控制，耗費(fèi)成本大，實(shí)時(shí)控制需要通過(guò)手機(jī)等方式來(lái)人為參與，不能做到真正的自動(dòng)化。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種兼土壤水分傳感器和溫度傳感器于一體，并在室內(nèi)可監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)及方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)、土壤溫濕度傳感器和噴淋灌溉終端組成；其特征在于控制系統(tǒng)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信連接，區(qū)域節(jié)點(diǎn)通過(guò)線路分別與土壤溫濕度傳感器和噴淋灌溉終端連接。控制系統(tǒng)包括主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)、主控模塊無(wú)線通信Zigbee模塊、按鍵單元、顯示單元、溫濕度報(bào)警單元和主控模塊系統(tǒng)報(bào)警單元；其中主控模塊無(wú)線通信Zigbee模塊采用串口與主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)相連，按鍵單元、顯示單元、溫濕度報(bào)警單元和主控模塊系統(tǒng)報(bào)警單元分別與主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)的I/O 口相連，控制系統(tǒng)裝設(shè)在小區(qū)物業(yè)管理室或別墅配電室內(nèi)。區(qū)域節(jié)點(diǎn)包括區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信Zigbee模塊、電池電量檢測(cè)單元、噴淋閥控制單元和區(qū)域節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)報(bào)警單元；其中區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信Zigbee模塊采用串口與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)相連；電池電量檢測(cè)單元、噴淋閥控制單元和區(qū)域節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)報(bào)警單元分別與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)的I/O 口相連。所述的控制系統(tǒng)中王控t旲塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)和區(qū)域節(jié)點(diǎn)中區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)均由MCU單片機(jī)、晶振和復(fù)位單元組成。 所述的控制系統(tǒng)采用直流電源供電。所述的區(qū)域節(jié)點(diǎn)采用電池供電。所述的土壤溫濕度傳感器與區(qū)域節(jié)點(diǎn)中的區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)連接。所述的主控模塊MCU單片機(jī)采用ATMEL公司的Atmegal6_16ac單片機(jī)。所述的土壤溫濕度檢測(cè)傳感器采用市售的SHTlO單片數(shù)字溫濕度集成傳感器。本實(shí)用新型可解決的技術(shù)問(wèn)題是I、針對(duì)小區(qū)或別墅自動(dòng)灌溉系統(tǒng)覆蓋區(qū)域不大，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率和數(shù)據(jù)傳輸量要求 不高這一特點(diǎn)，基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用Zigbee無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，自組網(wǎng)方式通信，完成土壤自動(dòng)灌溉及系統(tǒng)監(jiān)控任務(wù)，系統(tǒng)實(shí)施簡(jiǎn)單，成本低廉。2、控制系統(tǒng)通過(guò)Zigbee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將用戶設(shè)定的各區(qū)域的土壤灌溉濕度閾值傳輸至各區(qū)域節(jié)點(diǎn)，同時(shí)讀取各控制區(qū)域當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理。3、通過(guò)在每個(gè)灌溉區(qū)域埋設(shè)土壤溫濕度傳感器與區(qū)域節(jié)點(diǎn)中的區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)連接，區(qū)域節(jié)點(diǎn)定期采樣該區(qū)域的土壤溫濕度，以無(wú)線通信的方式將本區(qū)域的土壤溫度、濕度數(shù)據(jù)傳輸至控制中心，根據(jù)該區(qū)域的土壤灌溉濕度閾值結(jié)合溫度數(shù)據(jù)根據(jù)算法決定是否對(duì)該區(qū)域?qū)嵤┕喔龋岣吡酥参锘ɑ芄喔鹊目茖W(xué)性。4、采用電池為每個(gè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)供電，系統(tǒng)功耗大大降低，同時(shí)也為小區(qū)或別墅將原有控制系統(tǒng)改造為本系統(tǒng)提供方便可行的條件；系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，測(cè)量準(zhǔn)確。5、區(qū)域節(jié)點(diǎn)中的區(qū)域節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)報(bào)警單元通過(guò)I/O 口與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)相連，用于在灌溉區(qū)域的溫濕度超出上、下限或區(qū)域控制節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)故障時(shí)發(fā)出光報(bào)警提
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圖I是本實(shí)用新型專利原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型專利控制系統(tǒng)電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型專利區(qū)域節(jié)點(diǎn)電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)I、區(qū)域節(jié)點(diǎn)2、土壤溫濕度傳感器3和噴淋灌溉終端4組成；其特征在于控制系統(tǒng)I通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域節(jié)點(diǎn)2無(wú)線通信連接，區(qū)域節(jié)點(diǎn)2通過(guò)線路分別與土壤溫濕度傳感器3和噴淋灌溉終端4連接。控制系統(tǒng)I包括主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)11、主控模塊無(wú)線通信Zigbee模塊12、按鍵單元13、顯示單元14、溫濕度報(bào)警單元15和主控模塊系統(tǒng)報(bào)警單元16 ;主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)11由主控模塊MCU單片機(jī)、晶振和復(fù)位單元等構(gòu)成，用于按鍵檢測(cè)、顯示及報(bào)警控制以及與主控模塊無(wú)線通信Zigbee模塊12進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；主控模塊無(wú)線通信Zigbee模塊12采用串口與主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)11相連，用于完成控制系統(tǒng)I與各灌溉區(qū)域節(jié)點(diǎn)2的通信任務(wù)，即從各灌溉區(qū)域節(jié)點(diǎn)2讀取當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)及向各灌溉區(qū)域控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送用戶設(shè)定的該區(qū)域的土壤灌溉閾值或強(qiáng)制控制命令；按鍵單元13采用矩陣方式與主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)11的一個(gè)I/O 口連接，共設(shè)有16個(gè)按鍵，包括0-9共10個(gè)數(shù)字鍵及6個(gè)功能按鍵，用戶可通過(guò)按鍵輸入需要查看的灌溉區(qū)域的地址，設(shè)定各灌溉區(qū)域節(jié)點(diǎn)的溫度及濕度灌溉閾值或清除報(bào)警提示；顯示單元14采用LCD液晶顯示屏，其控制引腳直接和主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)11的一個(gè)I/O 口相連，單片機(jī)控制液晶顯示屏顯示各灌溉區(qū)域控制節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的溫、濕度值，在用戶進(jìn)行設(shè)定時(shí)顯示各灌溉區(qū)域控制節(jié)點(diǎn)的溫濕度灌溉閾值，同時(shí)在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或溫濕度超出上、下限時(shí)顯示相應(yīng)報(bào)警信息；溫濕度報(bào)警單元15與主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)11的一個(gè)I/O 口相連，MCU單片機(jī)控制信號(hào)經(jīng)功率三極管放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警，溫濕度報(bào)警單元15用于在某灌溉區(qū)域的溫濕度超出上、下限時(shí)發(fā)出報(bào)警提示音；主控模塊系統(tǒng)報(bào)警單元16與主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)11的一個(gè)I/O 口相連,單片機(jī)控制信號(hào)經(jīng)功率三極管放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警,主控模塊系統(tǒng)報(bào)警單元16用于在系統(tǒng)自檢不通過(guò)、通信故障或區(qū)域控制節(jié)點(diǎn)模塊電量不足時(shí)發(fā)出報(bào)警提示音；控制系統(tǒng)I裝設(shè)在小區(qū)物業(yè)管理室或別墅配電室內(nèi)。區(qū)域節(jié)點(diǎn)2包括區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)21、區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信Zigbee模塊22、電池電量檢測(cè)單元23、噴淋閥控制單元24和區(qū)域節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)報(bào)警單元25 ;區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)21位于各灌溉區(qū)域中心位置，由區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)、晶振和復(fù)位單元等構(gòu)成，用于向土壤溫濕度檢測(cè)傳感器3發(fā)送控制命令、讀取土壤溫濕度傳感器3的測(cè)量數(shù)據(jù)、讀取電池電量檢測(cè)信號(hào)及與區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信Zigbee模塊22進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信Zigbee模塊22設(shè)置在各灌溉區(qū)域中心位置，采用串口與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)21相連，用于完成與主控制模塊的通信任務(wù)，即向控制系統(tǒng)I發(fā)送本灌溉區(qū)域當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)及接收控制系統(tǒng)I的傳輸數(shù)據(jù)及控制命令；電池電量檢測(cè)單元23與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)21的一個(gè)I/O 口相連，采用集成電壓檢測(cè)芯片完成電池電量檢測(cè)，電池電量檢測(cè)單元23用于實(shí)時(shí)檢測(cè)各區(qū)域節(jié)點(diǎn)的電池電量，以便當(dāng)電池電量不足時(shí)及時(shí)更換；噴淋閥控制單元24與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)21的一個(gè)I/O 口相連，單片機(jī)控制信號(hào)經(jīng)三極管隔離后控制噴淋電磁閥線圈，噴淋閥控制單元24通過(guò)電路與噴淋灌溉終端4連接，區(qū)域節(jié)點(diǎn)2根據(jù)控制系統(tǒng)I的傳輸數(shù)據(jù)或控制命令決定是否打開(kāi)噴淋灌溉終端4上的電磁閥進(jìn)行灌溉；區(qū)域節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)報(bào)警單元25與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)21相連，單片機(jī)控制信號(hào)經(jīng)三極管放大后控制發(fā)光二極管LED進(jìn)行光報(bào)警，該單元用于在灌溉區(qū)域的溫濕度超出上、下限或區(qū)域控制節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)故障時(shí)發(fā)出光報(bào)警提示。本實(shí)用新型采用Zigbee無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)完成控制系統(tǒng)與各區(qū)域節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，通信頻率為2. 4GHZ，單點(diǎn)覆蓋距離可達(dá)100米，采用自組網(wǎng)方式，每個(gè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)均具有自組織的能力，能夠自動(dòng)進(jìn)行配置和管理，網(wǎng)絡(luò)采用分布式結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)與每個(gè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信，區(qū)域節(jié)點(diǎn)間不通信。在控制系統(tǒng)及各區(qū)域節(jié)點(diǎn)中，Zigbee通信模塊采用RS232串行通信標(biāo)準(zhǔn)與MCU進(jìn)行通信。
權(quán)利要求1.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)、土壤溫濕度傳感器和噴淋灌溉終端組成；其特征在于控制系統(tǒng)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信連接，區(qū)域節(jié)點(diǎn)通過(guò)線路分別與土壤溫濕度傳感器和噴淋灌溉終端連接； 控制系統(tǒng)包括主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)、主控模塊無(wú)線通信Zigbee模塊、按鍵單元、顯示單元、溫濕度報(bào)警單元和主控模塊系統(tǒng)報(bào)警單元；其中主控模塊無(wú)線通信Zigbee模塊采用串口與主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)相連，按鍵單元、顯示單元、溫濕度報(bào)警單元和主控模塊系統(tǒng)報(bào)警單元分別與主控模塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)的I/O 口相連； 區(qū)域節(jié)點(diǎn)包括區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信Zigbee模塊、電池電量檢測(cè)單元、噴淋閥控制單元和區(qū)域節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)報(bào)警單元；其中區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信Zigbee模塊采用串口與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)相連；電池電量檢測(cè)單元、噴淋閥控制單元和區(qū)域節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)報(bào)警單元分別與區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)的I/O 口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)中王控1吳塊MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)和區(qū)域節(jié)點(diǎn)中區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)均由MCU單片機(jī)、晶振和復(fù)位單元組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)采用直流電源供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于所述的區(qū)域節(jié)點(diǎn)采用電池供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于所述的土壤溫濕度傳感器與區(qū)域節(jié)點(diǎn)中的區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)或別墅用自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信連接，區(qū)域節(jié)點(diǎn)通過(guò)線路分別與土壤溫濕度傳感器和噴淋灌溉終端連接；區(qū)域節(jié)點(diǎn)MCU單片機(jī)最小系統(tǒng)向土壤溫濕度檢測(cè)傳感器發(fā)送控制命令、讀取土壤溫濕度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)、讀取電池電量檢測(cè)信號(hào)及與區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信Zigbee模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；主控模塊上電工作后，進(jìn)行系統(tǒng)自檢，用戶在其上設(shè)定各灌溉區(qū)域的濕度灌溉閾值或向區(qū)域控制節(jié)點(diǎn)發(fā)出強(qiáng)制控制命令，區(qū)域控制節(jié)點(diǎn)上電工作后，進(jìn)行系統(tǒng)自檢及電池電量檢測(cè)，將用戶設(shè)定值與所讀取土壤溫度、相對(duì)濕度相結(jié)合分析后決定是否打開(kāi)噴淋電磁閥進(jìn)行灌溉作業(yè)；實(shí)施簡(jiǎn)單，成本低廉。
文檔編號(hào)A01G25/16GK202425406SQ201120450739
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者李進(jìn) 申請(qǐng)人:無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院