一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，具有自動(dòng)模式、定時(shí)模式、手動(dòng)模式這三種工作方式，包括有用于數(shù)據(jù)采集的傳感器模塊，用于數(shù)據(jù)無(wú)線接收、發(fā)送的射頻模塊，用于控制電磁閥和水泵的繼電器模塊，用于連接電腦的通信模塊，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、設(shè)定參數(shù)的上位機(jī)軟件；所有數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送均通過射頻模塊完成。本發(fā)明具有不需鋪設(shè)信號(hào)線、電源線，安裝方便；9V電池供電，安全可靠；通過土壤濕度傳感器定時(shí)檢測(cè)土壤濕度，能實(shí)現(xiàn)按需灌溉等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及灌溉控制的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]土壤濕度決定農(nóng)作物的水分供應(yīng)狀況。土壤濕度過低，形成土壤干旱，作物光合作用不能正常進(jìn)行，降低作物的產(chǎn)量和品質(zhì)；嚴(yán)重缺水導(dǎo)致作物凋萎和死亡。土壤濕度過高，惡化土壤通氣性，影響土壤微生物的活動(dòng)，使作物根系的呼吸、生長(zhǎng)等生命活動(dòng)受到阻礙，從而影響作物地上部分的正常生長(zhǎng)，造成徒長(zhǎng)、倒伏、病害滋生等。土壤水分的多少還影響田間耕作措施和播種質(zhì)量，并影響土壤溫度的高低。
[0003]傳統(tǒng)的灌溉控制系統(tǒng)多采用定時(shí)、有線的控制方式，根據(jù)需要，控制器可外接雨量傳感器，當(dāng)雨量傳感器檢測(cè)到當(dāng)前天氣狀況為下雨時(shí)，輸出信號(hào)到控制器，關(guān)閉電磁閥和水泵。用戶可在控制器上設(shè)定灌溉的起止時(shí)間或設(shè)定灌溉的開始時(shí)間及灌溉的時(shí)長(zhǎng)，根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘，控制器控制多路電磁閥依次打開，并開啟水泵，分別給各個(gè)灌區(qū)進(jìn)行灌溉工作。灌溉的時(shí)長(zhǎng)由用戶根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，沒有直接檢測(cè)灌區(qū)的土壤濕度。因此，根據(jù)灌區(qū)土壤濕度的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)按需灌溉尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不需鋪設(shè)信號(hào)線、電源線，安裝方便，安全可靠，能實(shí)現(xiàn)按需灌溉的無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，通過無(wú)線的方式傳輸傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)控制水泵和電磁閥的工作狀態(tài)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有自動(dòng)模式、定時(shí)模式、手動(dòng)模式這三種工作方式，包括有用于數(shù)據(jù)采集的傳感器模塊，用于數(shù)據(jù)無(wú)線接收、發(fā)送的射頻模塊，用于控制電磁閥和水泵的繼電器模塊，用于連接電腦的通信模塊，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、設(shè)定參數(shù)的上位機(jī)軟件；所有數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送均通過射頻模塊完成；其中，在自動(dòng)模式下，所述傳感器模塊通過所連接的土壤濕度傳感器定時(shí)檢測(cè)土壤濕度數(shù)據(jù)，并通過所述射頻模塊發(fā)送給所述繼電器模塊和通信模塊，用戶在所述上位機(jī)軟件上設(shè)置土壤濕度的上、下限，并發(fā)送給所述繼電器模塊，所述繼電器模塊將傳感器模塊的數(shù)據(jù)與用戶設(shè)定的土壤濕度上、下限值進(jìn)行比較，并通過所述繼電器模塊控制水泵的工作狀態(tài)；在定時(shí)模式下，根據(jù)用戶設(shè)定的灌溉開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間通過所述繼電器模塊控制水泵的工作狀態(tài)，用戶可設(shè)定多個(gè)開始、結(jié)束時(shí)間，此種模式下，所述上位機(jī)軟件僅接收、顯示、存儲(chǔ)所述傳感器模塊的數(shù)據(jù)；在手動(dòng)模式下，用戶可通過軟件界面的命令按鈕發(fā)送命令給所述繼電器模塊，開啟或關(guān)閉水泵。
[0006]當(dāng)電腦關(guān)機(jī)后，所述繼電器模塊按照關(guān)機(jī)前設(shè)定的模式自主工作，直到電腦開機(jī)后，用戶通過所述上位機(jī)軟件改變工作模式。
[0007]在所述上位機(jī)軟件中能選擇系統(tǒng)的工作模式，設(shè)定土壤濕度的上、下限值，設(shè)定灌溉的起止時(shí)間，手動(dòng)開啟或關(guān)閉水泵。
[0008]所述傳感器模塊和射頻模塊通過電池供電，采用工作一段時(shí)間、休眠一段時(shí)間的低功耗工作方式。
[0009]所述繼電器模塊包含有電磁閥選擇電路，用于控制多路交流電磁閥或低壓直流脈沖型電磁閥的開啟與閉合。
[0010]所述通信模塊包含有SD存儲(chǔ)卡，當(dāng)電腦關(guān)機(jī)后，通信模塊將接收到的土壤濕度數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在SD存儲(chǔ)卡中，待開機(jī)后再傳送至上位機(jī)軟件中顯示、存儲(chǔ)。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0012]1、本發(fā)明系統(tǒng)具有自動(dòng)模式、定時(shí)模式和手動(dòng)模式三種工作方式，自動(dòng)模式下，可以根據(jù)土壤濕度的實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)按需灌溉；定時(shí)模式下，可以任意設(shè)定多組灌溉的起止時(shí)間；手動(dòng)模式下，可以隨時(shí)控制各灌區(qū)電磁閥、水泵的工作狀態(tài)；
[0013]2、上位機(jī)軟件可以存儲(chǔ)土壤濕度數(shù)據(jù)，可以隨時(shí)查看歷史記錄；
[0014]3、不需鋪設(shè)信號(hào)線、電源線，模塊間通過射頻信號(hào)無(wú)線通信，模塊的安裝與布置靈活方便；
[0015]4、傳感器模塊采用電池供電，以低功耗的方式工作，不漏電，保證人畜安全。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的上位機(jī)軟件功能框圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的繼電器模塊結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1至圖3所示,本實(shí)施例所述的無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng),具有自動(dòng)模式、定時(shí)模式、手動(dòng)模式這三種工作方式，包括有用于數(shù)據(jù)采集的傳感器模塊，用于數(shù)據(jù)無(wú)線接收、發(fā)送的射頻模塊，用于控制電磁閥和水泵的繼電器模塊，用于連接電腦的通信模塊，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、設(shè)定參數(shù)的上位機(jī)軟件(在所述上位機(jī)軟件中能選擇系統(tǒng)的工作模式，設(shè)定土壤濕度的上、下限值，設(shè)定灌溉的起止時(shí)間，手動(dòng)開啟或關(guān)閉水泵)；所有數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送均通過射頻模塊完成；其中，在自動(dòng)模式下，所述傳感器模塊通過所連接的土壤濕度傳感器定時(shí)檢測(cè)土壤濕度數(shù)據(jù)，并通過所述射頻模塊發(fā)送給所述繼電器模塊和通信模塊，用戶在所述上位機(jī)軟件上設(shè)置土壤濕度的上、下限，并發(fā)送給所述繼電器模塊，所述繼電器模塊將傳感器模塊的數(shù)據(jù)與用戶設(shè)定的土壤濕度上、下限值進(jìn)行比較，并通過所述繼電器模塊控制水泵的工作狀態(tài)；在定時(shí)模式下，根據(jù)用戶設(shè)定的灌溉開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間通過所述繼電器模塊控制水泵的工作狀態(tài)，用戶可設(shè)定多個(gè)開始、結(jié)束時(shí)間，此種模式下，所述上位機(jī)軟件僅接收、顯示、存儲(chǔ)所述傳感器模塊的數(shù)據(jù)；在手動(dòng)模式下，用戶可通過軟件界面的命令按鈕發(fā)送命令給所述繼電器模塊，開啟或關(guān)閉水泵。
[0021]當(dāng)電腦關(guān)機(jī)后，所述繼電器模塊按照關(guān)機(jī)前設(shè)定的模式自主工作，直到電腦開機(jī)后，用戶通過所述上位機(jī)軟件改變工作模式。
[0022]所述傳感器模塊和射頻模塊通過鋰電池供電，采用工作一段時(shí)間休眠一段時(shí)間的低功耗工作方式，延長(zhǎng)電池的使用壽命，各灌區(qū)所使用的傳感器模塊完全相同，可相互替代，也可根據(jù)灌區(qū)的數(shù)量增加或減少，不影響整體功能。
[0023]所述繼電器模塊包含有電磁閥選擇電路，通過電磁閥選擇電路控制多路交流電磁閥或低壓直流脈沖型電磁閥的開啟與閉合。所述繼電器模塊接收傳感器模塊傳送過來(lái)的土壤濕度數(shù)據(jù)以及用戶通過上位機(jī)軟件設(shè)定的土壤濕度上、下限值，根據(jù)設(shè)定的土壤濕度上、下限控制電磁閥的通斷和水泵的起停，如:x號(hào)模塊土壤濕度低于下限，則先開啟第X路電磁閥，再啟動(dòng)水泵，如果有多個(gè)灌區(qū)均需灌溉，則系統(tǒng)按照自定義規(guī)則，按順序分時(shí)開啟對(duì)應(yīng)電磁閥，實(shí)現(xiàn)分時(shí)灌溉。該繼電器模塊可通過市電供電，可以始終處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，隨時(shí)可控制泵、閥。長(zhǎng)時(shí)間沒有接到通信模塊的應(yīng)答信號(hào)時(shí)，繼電器模塊自動(dòng)沿用通信成功前，用戶選擇的工作模式。
[0024]所述通信模塊通過USB 口連接電腦，將接收到的數(shù)據(jù)顯示在上位機(jī)軟件上。上位機(jī)軟件可以顯示各傳感器模塊的序號(hào)、土壤濕度值，可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(繪制曲線)。可在上位機(jī)軟件上設(shè)定每個(gè)灌溉區(qū)域的濕度上、下限值，并發(fā)送給繼電器模塊。可在上位機(jī)軟件上選擇系統(tǒng)的工作模式:自動(dòng)模式、定時(shí)模式、手動(dòng)模式，自動(dòng)模式是繼電器模塊根據(jù)接收到的土壤濕度值和用戶設(shè)定的上、下限值，自動(dòng)控制泵、閥的狀態(tài)。定時(shí)模式是用戶可以設(shè)定每一路、每一次定時(shí)灌溉的時(shí)間、時(shí)長(zhǎng)。手動(dòng)模式是用戶可以隨時(shí)控制某個(gè)灌區(qū)電磁閥的狀態(tài)和泵的狀態(tài)。所述通信模塊包含有SD存儲(chǔ)卡，接收到的數(shù)據(jù)先存入SD存儲(chǔ)卡，再發(fā)送給電腦，電腦關(guān)機(jī)再開機(jī)、打開軟件后，先讀取SD存儲(chǔ)卡中存入的電腦關(guān)機(jī)期間的數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示。
[0025]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)具有自動(dòng)模式、定時(shí)模式、手動(dòng)模式這三種工作方式，包括有用于數(shù)據(jù)采集的傳感器模塊，用于數(shù)據(jù)無(wú)線接收、發(fā)送的射頻模塊，用于控制電磁閥和水泵的繼電器模塊，用于連接電腦的通信模塊，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、設(shè)定參數(shù)的上位機(jī)軟件；所有數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送均通過射頻模塊完成；其中，在自動(dòng)模式下，所述傳感器模塊通過所連接的土壤濕度傳感器定時(shí)檢測(cè)土壤濕度數(shù)據(jù)，并通過所述射頻模塊發(fā)送給所述繼電器模塊和通信模塊，用戶在所述上位機(jī)軟件上設(shè)置土壤濕度的上、下限，并發(fā)送給所述繼電器模塊，所述繼電器模塊將傳感器模塊的數(shù)據(jù)與用戶設(shè)定的土壤濕度上、下限值進(jìn)行比較，并通過所述繼電器模塊控制水泵的工作狀態(tài)；在定時(shí)模式下，根據(jù)用戶設(shè)定的灌溉開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間通過所述繼電器模塊控制水泵的工作狀態(tài)，用戶可設(shè)定多個(gè)開始、結(jié)束時(shí)間，此種模式下，所述上位機(jī)軟件僅接收、顯示、存儲(chǔ)所述傳感器模塊的數(shù)據(jù)；在手動(dòng)模式下，用戶可通過軟件界面的命令按鈕發(fā)送命令給所述繼電器模塊，開啟或關(guān)閉水泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)電腦關(guān)機(jī)后，所述繼電器模塊按照關(guān)機(jī)前設(shè)定的模式自主工作，直到電腦開機(jī)后，用戶通過所述上位機(jī)軟件改變工作模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述上位機(jī)軟件中能選擇系統(tǒng)的工作模式，設(shè)定土壤濕度的上、下限值，設(shè)定灌溉的起止時(shí)間，手動(dòng)開啟或關(guān)閉水泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器模塊和射頻模塊通過電池供電，采用工作一段時(shí)間、休眠一段時(shí)間的低功耗工作方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于:所述繼電器模塊包含有電磁閥選擇電路，用于控制多路交流電磁閥或低壓直流脈沖型電磁閥的開啟與閉口 ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線精確灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于:所述通信模塊包含有SD存儲(chǔ)卡，當(dāng)電腦關(guān)機(jī)后，通信模塊將接收到的土壤濕度數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在SD存儲(chǔ)卡中，待開機(jī)后再傳送至上位機(jī)軟件中顯示、存儲(chǔ)。
【文檔編號(hào)】A01G25/16GK104335882SQ201410583837
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】俞龍 , 孫道宗, 薛秀云, 吳冬夏 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)