基于無線傳感器網(wǎng)絡的荔枝園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能控制的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無線 傳感器網(wǎng)絡的荔枝園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國落枝種植總面積600000hm2,占世界落枝種植總面積的75 % ;落枝總產(chǎn)量 1290000t，占世界荔枝總產(chǎn)量的47. 78%。目前由于水果生長的自然環(huán)境比較復雜，果園生 產(chǎn)管理主要由人工完成，果樹的生長環(huán)境、生長發(fā)育、栽培技術(shù)的實施、生長狀況、病蟲害的 預測等主要靠人為經(jīng)驗判斷。
[0003] 一直以來，大部分荔枝園的生長管理主要依賴人工灌溉，而且灌溉量的多少也依 據(jù)人工經(jīng)驗判斷，缺乏科學的管理和智能化的種植。這種方式費時又費力，既造成了人力 物力及水資源的浪費，又沒有達到預期的灌溉效果，且具有較大的盲目性和隨機性，對荔 枝種植質(zhì)量的提高、種植過程的自動化水平都有較大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的荔枝園人工灌溉的缺點與不足，提供一種以無線傳 感器網(wǎng)絡技術(shù)為核心，通過硬件電路設計和軟件編程，設計了一種適合于荔枝園節(jié)水灌溉 的控制系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于，提供一種適合于荔枝園節(jié)水灌溉的控制方法。
[0006] 為了達到上述第一目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] 一種基于無線傳感器的荔園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，包括多個傳感器節(jié)點、多個電磁 閥控制節(jié)點、網(wǎng)關(guān)模塊、人機交互模塊、網(wǎng)絡服務器模塊、網(wǎng)站模塊和移動終端模塊；每個傳 感器節(jié)點連接一個電磁閥控制節(jié)點；所述網(wǎng)關(guān)模塊與人機交互模塊通過串口相互連接，與 網(wǎng)絡服務器模塊通過移動通信網(wǎng)-互聯(lián)網(wǎng)相互連接；所述網(wǎng)絡服務器模塊與手機客戶端模 塊通過互聯(lián)網(wǎng)相互連接；網(wǎng)絡服務器模塊與網(wǎng)站模塊通過數(shù)據(jù)庫相互連接；
[0008] 所述傳感器節(jié)點，用于采集荔枝園的環(huán)境信息，通過Zigbee網(wǎng)絡傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)模 塊；
[0009] 所述電磁閥控制節(jié)點，用于通過Zigbee網(wǎng)絡接收網(wǎng)關(guān)的指令來對電磁閥進行開 關(guān)工作；
[0010] 所述網(wǎng)關(guān)模塊，用于在傳感器節(jié)點和電磁閥控制節(jié)點休眠的時候，網(wǎng)關(guān)模塊將數(shù) 據(jù)進行格式化處理，利用GPRS模塊與遠程服務器建立起TCP/IP連接，通過Internet將數(shù) 據(jù)發(fā)送到服務器上；
[0011] 所述人機交互模塊，用于實時查看環(huán)境信息和發(fā)送相關(guān)指令控制相應的電磁閥控 制節(jié)點進行滴灌開關(guān)工作；
[0012] 網(wǎng)絡服務器模塊，用于將溫度、濕度、光照度、土壤水分含水量、各節(jié)點實時電壓值 和電磁閥狀態(tài)顯示出來，并且存儲到本地數(shù)據(jù)庫，用戶可以利用服務器發(fā)送相關(guān)指令控制 相應的電磁閥控制節(jié)點進行滴灌開關(guān)工作；
[0013]網(wǎng)站模塊，用于讀取數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，并將此時的土壤水分含水量和閾值作比較， 當土壤水分含水量超過閾值時，改變數(shù)據(jù)庫里相關(guān)表格的列值，服務器每隔設定時間讀取 改表格的值，然后經(jīng)過網(wǎng)關(guān)模塊發(fā)送相關(guān)指令控制相應的電磁閥控制節(jié)點進行滴灌開關(guān)工 作；
[0014] 移動終端模塊，用于通過互聯(lián)網(wǎng)訪問網(wǎng)絡服務器端，接收從服務器端發(fā)送的荔枝 園的實時數(shù)據(jù)，顯示在移動終端上。
[0015] 優(yōu)選的，所述傳感器節(jié)點包括核心處理器STM32F103C8T6、無線通信模塊CC2530、 功率放大芯片RFX2401、空氣溫濕度傳感器DHT22、光強度傳感器GY-30、土壤水分傳感器 TDR-3、電源模塊和太陽能充電模塊：所述核心處理器STM32F103C8T6通過串口與無線通 信模塊CC2530連接、，所述功率放大芯片RFX2401通過功率放大電路與CC2530模塊連 接、，所述空氣溫濕度傳感器DHT22通過電路與STM32F103C8T6連接、，所述光強度傳感 器GY-30通過IIC總線與STM32F103C8T6連接、，所述土壤水分傳感器TDR-3通過電路與 STM32F103C8T6連接、，所述電源模塊通過電路給各模塊供電和，所述太陽能充電模塊通過 充電電路與電源模塊連接；。
[0016] 優(yōu)選的，所述電磁閥控制節(jié)點包括核心處理器STM32F103C8T6、無線通信模塊 CC2530、功率放大芯片RFX2401、雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁閥及其外圍驅(qū)動電路的電磁閥模塊、電源 模塊和太陽能充電模塊：所述核心處理器STM32F103C8T6通過串口與無線通信模塊CC2530 連接，所述功率放大芯片RFX2401通過功率放大電路與CC2530模塊連接、，所述雙穩(wěn)態(tài)脈沖 電磁閥及其外圍驅(qū)動電路的電磁閥模塊通過控制電路與STM32F103C8T6連接、，所述電源 模塊通過電路給各模塊供電和，所述太陽能充電模塊通過充電電路與電源模塊連接；。
[0017] 優(yōu)選的，所述網(wǎng)關(guān)模塊包括包括核心處理器STM32F103ZET6、存儲模塊、電源模 塊和太陽能充電模塊：所述核心處理器STM32F103ZET6通過兩個串口分別連接GPRS和 Zigbee協(xié)調(diào)器，所述存儲模塊通過存儲電路與STM32F103ZET6連接，所述電源模塊通過電 路給各模塊供電，所述太陽能充電模塊通過充電電路與電源模塊連接。
[0018] 優(yōu)選的，所述人機交互模塊采用LabView編寫。
[0019] 優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡服務器模炔基于Socket編程，采用C#語言編寫。
[0020] 優(yōu)選的，所述網(wǎng)站模炔基于NetFramwork平臺，以ASP.NET為框架，使用C#語言編 寫。
[0021] 優(yōu)選的，所述移動終端模炔基于Android系統(tǒng)和Socket編程，使用Java語言編 寫。
[0022] 為了達到上述第二目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0023] -種基于無線傳感器的落園節(jié)水灌溉控制方法，包括下述步驟：
[0024] (1)傳感器節(jié)點和電磁閥控制節(jié)點開機處于等待同步狀態(tài)，網(wǎng)關(guān)開機發(fā)送一次同 步信息后進入休眠，傳感器節(jié)點和電磁閥控制節(jié)點接收到同步信息，更新自己的休眠時間 后進入休眠；
[0025] (2)網(wǎng)關(guān)首先被喚醒，偵聽信道是否有數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)就進入接收中斷程序，保存接 收到的數(shù)據(jù)，以及偵聽服務器端是否有控制指令，有就把指令保存下來；當接收一定的時間 后，默認已經(jīng)把當前發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完畢，此時再發(fā)送一次同步信息；
[0026] (3)傳感器節(jié)點和電磁閥控制節(jié)點接著被喚醒，傳感器節(jié)點自動采集落枝園的環(huán) 境信息，包括溫度、濕度、光照度和土壤水分含水量等，通過Zigbee網(wǎng)絡傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)；電磁 閥控制節(jié)點通過Zigbee網(wǎng)絡接收網(wǎng)關(guān)的指令來對電磁閥進行開關(guān)工作；當傳感器節(jié)點和 電磁閥控制節(jié)點接收到網(wǎng)關(guān)的同步信息后，更新休眠時間，再次進入休眠；
[0027] (4)在節(jié)點休眠的時候，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)進行格式化處理，利用GPRS模塊與遠程服務 器建立起TCP/IP連接，通過Internet將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器上；
[0028] (5)網(wǎng)絡服務器將溫度、濕度、光照度、土壤水分含水量、各節(jié)點實時電壓值和電磁 閥狀態(tài)信息顯示出來，并且存儲到本地數(shù)據(jù)庫SQLServer2000里，用戶可以利用服務器發(fā) 送相關(guān)指令控制相應的電磁閥控制節(jié)點進行滴灌開關(guān)工作；
[0029] (6)同時，網(wǎng)關(guān)通過串口與人機交互模塊連接，用戶通過人機交互模塊可查看實時 環(huán)境信息和發(fā)送相關(guān)指令控制相應的電磁閥控制節(jié)點進行