一種農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，包括電磁閥、毛管、主管道設(shè)備，所述電磁閥分別與毛管和主管道相連，在一塊農(nóng)田中，四條毛管每個(gè)毛管的一端口都有一個(gè)電磁閥，主管道一端連接一個(gè)電磁閥，另一端分別和四條毛管的電磁閥相連。本發(fā)明具有能耗低、容易控制的特點(diǎn)，適合推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種農(nóng)田灌溉系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種農(nóng)田灌溉系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等高科技產(chǎn) 品正在逐漸的改變?nèi)藗兊纳罘绞?。在享受這些新技術(shù)給我們帶來的喜悅的同時(shí)，人們不 斷的研究，能否采用一種技術(shù)將這些新技術(shù)應(yīng)用到我們的生活中，將客觀上的物質(zhì)世界與 邏輯上的信息世界結(jié)合在一起，周圍的設(shè)備可以通過我們的手指一動(dòng)就能控制；我們坐在 電腦前就能遠(yuǎn)程的監(jiān)控農(nóng)田灌溉等。這一想法，產(chǎn)生了將傳感器技術(shù)與無線通信技術(shù)相結(jié) 合，集傳感技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)于一體的綜合性、交叉性的無線傳 感網(wǎng)絡(luò)理論。近年來對(duì)于集成電路、傳感器、無線通信等技術(shù)研究的提高，使得越來越多的 無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有很低的功耗，比較低的安裝成本，并且可以處理許多的事情。許多可以采 集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)相互的合作組成了無線傳感網(wǎng)絡(luò)，具有數(shù)據(jù)采集和處理、無線通信、協(xié)同合作 等功能，并且能夠相互的合作以獲取周圍環(huán)境的信息以完成特定任務(wù)。勞動(dòng)者能夠在應(yīng)用 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的工農(nóng)業(yè)中，進(jìn)行安全性和勞動(dòng)強(qiáng)度度低的工作，這將能夠大大的降低生產(chǎn) 成本和提高生產(chǎn)效率。
[0003] 無線mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種復(fù)雜度低、通信距離短、數(shù)據(jù)傳輸率低、功耗低的雙向無 線通信技術(shù)，目前被眾多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛使用。在現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā) 展中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代過程中的地位和作用是不可替代的。在 經(jīng)濟(jì)全球化的過程中，農(nóng)產(chǎn)品的進(jìn)出口越來越頻繁，這使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力逐漸的增大，因 此要使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到生存必須使產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)率得到進(jìn)一步的提高、生產(chǎn)成本得到進(jìn)一 步的降低。為了滿足農(nóng)業(yè)在新形勢(shì)下的要求，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須具有高精度的機(jī)械化、自動(dòng) 化和高效率。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)漸漸的轉(zhuǎn)向以計(jì)算 機(jī)和數(shù)據(jù)為中心并能進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，在這種模式中農(nóng)民的工作量得 到減輕并且農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量得到提高。傳統(tǒng)的灌溉，沒有使土壤始終保持疏松和最佳含水狀態(tài)， 這樣農(nóng)作物的生長必然會(huì)受到影響，導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量不能達(dá)到最大。所以設(shè)計(jì)一套智能 的灌溉監(jiān)控系統(tǒng)，能根據(jù)農(nóng)作物的需要，進(jìn)行合理的灌溉，對(duì)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和節(jié)約水資 源具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種農(nóng)田灌溉系統(tǒng)。其技術(shù)總體方 案如下：
[0005] -種農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，包括電磁閥、毛管、主管道設(shè)備，所述電磁閥分別與毛管和主 管道相連，在一塊農(nóng)田中，四條毛管每個(gè)毛管的一端口都有一個(gè)電磁閥，主管道一端連接一 個(gè)電磁閥，另一端分別和四條毛管的電磁閥相連。
[0006] 優(yōu)選地，還包括農(nóng)田灌溉監(jiān)控控制系統(tǒng)，采用兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)三模塊的結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)分 為匯聚節(jié)點(diǎn)模塊、終端模塊、上位機(jī)管理模塊模塊，其中匯聚節(jié)點(diǎn)模塊和終端節(jié)點(diǎn)模塊通 過Mesh自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，匯聚節(jié)點(diǎn)模塊與上位機(jī)管理模塊模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通 信，在農(nóng)田采樣農(nóng)田信息的終端節(jié)點(diǎn)通過Mesh網(wǎng)絡(luò)和匯聚點(diǎn)連接；匯聚點(diǎn)中GSM模塊通過 UART接口和Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相連；匯聚點(diǎn)通過GSM網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)管理模塊相連，其中，GSM模 塊通過RS232接口和電腦相連。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0008] (1)農(nóng)田中的數(shù)據(jù)采用無線的方式傳輸，每兩個(gè)無線節(jié)點(diǎn)之間的傳輸距離至少為 1000m，無線節(jié)點(diǎn)采用干電池進(jìn)行供電，其連續(xù)供電時(shí)間不少于6個(gè)月。
[0009] (2)農(nóng)田中的無線節(jié)點(diǎn)能夠采集農(nóng)田中土壤的溫濕度信息、節(jié)點(diǎn)的電壓信息，將其 傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控端，能夠接受并執(zhí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控端的控制指令，進(jìn)行相應(yīng)操作。
[0010] (3)遠(yuǎn)程監(jiān)控端不僅能夠?qū)o線節(jié)點(diǎn)的四個(gè)電磁閥進(jìn)行同時(shí)控制，而且能進(jìn)行單 獨(dú)控制。
[0011] (4)遠(yuǎn)程監(jiān)控端能夠設(shè)置溫濕度上下限值，供自動(dòng)灌溉或者提示用戶進(jìn)行灌溉，能 夠顯示農(nóng)田中的狀態(tài)信息。
[0012] (5)遠(yuǎn)程監(jiān)控端能夠顯示農(nóng)田中的節(jié)點(diǎn)失去控制、電壓過低等危險(xiǎn)狀況并給出報(bào) 警提示，系統(tǒng)運(yùn)行的成本不應(yīng)太高。
[0013] 通過分析系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能及技術(shù)指標(biāo)，可知本發(fā)明研究的重點(diǎn)主要體現(xiàn)在系統(tǒng) 運(yùn)行時(shí)的低功耗性、控制的可靠性和系統(tǒng)的易管理性這三個(gè)方面。其中低功耗性和控制的 可靠性是本發(fā)明研究的難點(diǎn)。
[0014] 低功耗性：（1)由于本系統(tǒng)要求節(jié)點(diǎn)能夠長時(shí)間的連續(xù)工作，工作時(shí)間大于6個(gè) 月，系統(tǒng)的供電的方式只能采用兩節(jié)普通的干電池，這對(duì)于集數(shù)據(jù)采集、電磁閥開關(guān)控制及 無線傳輸功能于一體的無線節(jié)點(diǎn)不容易實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有的無線遠(yuǎn)程農(nóng)田灌溉監(jiān)控系統(tǒng)一般都是 采用太陽能電池板對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行供電。（2)通過研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集和電磁閥的控制時(shí)間比較 短，在毫秒級(jí)別，所以節(jié)點(diǎn)的能量消耗主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的無線傳輸和節(jié)點(diǎn)待機(jī)時(shí)的電量消 耗，所以設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的休眠與工作狀態(tài)切換的算法和選擇一個(gè)合適的無線傳感網(wǎng)絡(luò)是本發(fā)明 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)低功耗的一個(gè)難點(diǎn)。（3)研究現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，發(fā)現(xiàn)只有一部分的 協(xié)議?？紤]了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的功耗問題，但是即使那部分考慮了功耗問題的協(xié)議棧，也只是適 用于特定的工作狀態(tài)不能很好的應(yīng)用于本發(fā)明的系統(tǒng)，所以從協(xié)議棧的改進(jìn)方面進(jìn)行功耗 降低，是本發(fā)明研究的一個(gè)難點(diǎn)。
[0015] 控制可靠性：要保證系統(tǒng)的可靠性主要存在的難點(diǎn)有：（1)由于要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行 時(shí)的低功耗這個(gè)目的，節(jié)點(diǎn)必須在睡眠狀態(tài)和工作狀態(tài)之間切換，這必然使傳統(tǒng)的無線傳 輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不能適應(yīng)本系統(tǒng)，造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟豢煽亢蛿?shù)據(jù)的丟失，所以為了保證系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，必須修改一部分無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，使協(xié)議棧能夠滿足本系統(tǒng)的要 求，而協(xié)議棧的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，要修改協(xié)議棧必須進(jìn)行整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧的研究， 找出不適合本系統(tǒng)的一部分，非常的困難。（2)在現(xiàn)有的協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)中，完全開源的協(xié)議 棧實(shí)現(xiàn)代碼沒有，要實(shí)現(xiàn)修改后的協(xié)議棧非常的困難。（3)由于節(jié)點(diǎn)的睡眠，使得節(jié)點(diǎn)與 節(jié)點(diǎn)之間不能在需要時(shí)立即進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，必須設(shè)計(jì)一套通信協(xié)議來保證系統(tǒng)控制的可 靠，通信協(xié)議的設(shè)計(jì)也是本發(fā)明研究的一個(gè)難點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是農(nóng)田灌溉系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)；
[0018] 圖3是匯聚節(jié)點(diǎn)模塊的硬件組成框圖；
[0019] 圖4是終端節(jié)點(diǎn)的組成框圖；
[0020] 圖5是農(nóng)田灌溉監(jiān)控系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022] 1、一種農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，包括該農(nóng)田采用滴灌方式對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉，其中包括電磁 閥、毛管、主管道設(shè)備，電磁閥分別與毛管和主管道相連，在一塊農(nóng)田中，四條毛管每個(gè)毛 管的一端口都有一個(gè)電磁閥，主管道一端連接一個(gè)電磁閥，另一端分別和四條毛管的電磁 閥相連。連接工作過程為：灌溉時(shí)水流從干管流向支管，再由支管流向毛管進(jìn)行灌溉。支管 和干管通過電磁閥進(jìn)行連接，通過控制電磁閥的開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的灌溉或停止灌溉。根據(jù) 農(nóng)田灌溉的需求每一塊地有四個(gè)支管，水流從主管的同一位置通過支管流向毛管進(jìn)行農(nóng)田 的灌溉。電路圖如圖1所示。
[0023] 2、本發(fā)明根據(jù)用戶的需求，設(shè)計(jì)一套低功耗的農(nóng)田灌溉監(jiān)控控制系統(tǒng)，能夠根據(jù) 土壤的溫濕度信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田灌溉的遠(yuǎn)程監(jiān)控，其主要是針對(duì)大面積的農(nóng)田進(jìn)行灌溉監(jiān) 控。由于農(nóng)田種植面積大，地塊分散，這使本系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與控制節(jié)點(diǎn)多，數(shù)據(jù)傳 輸距離長等特點(diǎn)。基于上述特點(diǎn)，本發(fā)明采用兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)三模塊的結(jié)構(gòu)。將系統(tǒng)分為匯聚節(jié) 點(diǎn)模塊、終端模塊、上位機(jī)管理模塊模塊，其中匯聚節(jié)點(diǎn)模塊和終端節(jié)點(diǎn)模塊通過Mesh自 組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，匯聚節(jié)點(diǎn)模塊與上位機(jī)管理模塊模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。其在農(nóng) 田采樣農(nóng)田信息的終端節(jié)點(diǎn)通過Mesh網(wǎng)絡(luò)和匯聚點(diǎn)連接；匯聚點(diǎn)中GSM模塊通過UART接 口和Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相連；匯聚點(diǎn)通過GSM網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)管理模塊相連，其中，GSM模塊通過 RS232接口和電腦相連。其工作方式如下：終端節(jié)點(diǎn)每隔一段時(shí)間采集農(nóng)田中的土壤溫濕 度、電磁閥狀態(tài)等信息，并通過mesh網(wǎng)絡(luò)將農(nóng)田的信息傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過GSM 網(wǎng)絡(luò)將上述信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)管理模塊，上位機(jī)管理模塊對(duì)此信息進(jìn)行處理后，通過GSM 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送相應(yīng)的控制指令到農(nóng)田中的匯聚節(jié)點(diǎn)，農(nóng)田中的匯聚節(jié)點(diǎn)通過mesh網(wǎng)絡(luò)將控制 指令傳輸?shù)浇K端節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制，進(jìn)行農(nóng)田灌溉。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0024] 3、農(nóng)田灌溉匯聚節(jié)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)框圖
[0025] 匯聚節(jié)點(diǎn)模塊由無線mesh模塊、GSM模塊、太陽能充電電路、充電電池、電池電量 采集電路、土壤溫濕度傳感器電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥狀態(tài)采樣電路組成。其連接 方式為：太陽能充電電路通過充電接口和充電電池連接；電池電量采集電路通過數(shù)據(jù)線和 充電電池相連并且和無線mesh模塊通過數(shù)據(jù)線相互通信；充電電池再分別通過電源線與 無線mesh模塊、GSM模塊、土壤溫濕度傳感器電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥狀態(tài)采樣電路 連接；無線mesh模塊通過數(shù)據(jù)線和土壤溫濕度傳感器電路相互通信；無線mesh模塊通過 UART接口和GSM模塊相連并相互通信；電磁閥狀態(tài)采樣電路通過數(shù)據(jù)線和無線mesh模塊 相連并相互通信；無線mesh模塊通過控制線和電磁閥驅(qū)動(dòng)電路相連。具體原理為：土壤溫 濕度傳感器電路把采樣過來的信號(hào)送給無線mesh模塊，無線mesh模塊再把信號(hào)傳給GSM 通信模塊，GSM通信模塊把這個(gè)信息長距離的傳給讓位及模塊管理進(jìn)行處理并發(fā)出控制指 令，驅(qū)動(dòng)電磁閥驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行對(duì)土地的澆灌。這個(gè)電路具有mesh網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、數(shù)據(jù)采集、電磁 閥控制等功能，并且能通過GSM網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控管理中心進(jìn)行雙向的信息傳輸。由于匯聚節(jié)點(diǎn) 要維護(hù)整個(gè)mesh網(wǎng)絡(luò)，且要不斷接收上位機(jī)管理系統(tǒng)發(fā)送來的控制信息，因此節(jié)點(diǎn)的供電 系統(tǒng)必須要可靠，在本系統(tǒng)中匯聚節(jié)點(diǎn)采用充電電池供電，充電電池通過太陽能電池板進(jìn) 行充電。匯聚節(jié)點(diǎn)模塊硬件的組成框圖如圖3所示。
[0026] 4、終端節(jié)點(diǎn)模塊硬件設(shè)計(jì)
[0027] 終端模塊有電池供電電路、無線mesh模塊、電池電量采集電路、土壤溫濕度傳感 器電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥狀態(tài)采樣電路組成。其連接方式為：充電電池再分別通過 電源線與無線mesh模塊、土壤溫濕度傳感器電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥狀態(tài)采樣電路 連接；電池電量采集電路通過數(shù)據(jù)線和充電電池相連并且和無線mesh模塊通過數(shù)據(jù)線相 互通信；無線mesh模塊通過數(shù)據(jù)線和土壤溫濕度傳感器電路相互通信；電磁閥狀態(tài)采樣電 路通過數(shù)據(jù)線和無線mesh模塊相連并相互通信；無線mesh模塊通過控制線和電磁閥驅(qū)動(dòng) 電路相連。具體原理為：次終端模塊具有數(shù)據(jù)采集、電磁閥控制功能，通過mesh網(wǎng)絡(luò)與協(xié)調(diào) 器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向的信息傳輸。它將傳感器采集到的電磁閥開關(guān)數(shù)據(jù)、土壤溫濕度、電池電量 等信息傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，同時(shí)接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的控制命令，對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的電磁閥進(jìn)行相 應(yīng)的控制。由于控制節(jié)點(diǎn)通過詢問的方式來查詢協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是否有向它發(fā)送的數(shù)據(jù)，所以 它能休眠，它的耗電量比較小，采用電池供電即可，其硬件組成框圖如圖4所示。
[0028] 5、農(nóng)田灌溉監(jiān)控系統(tǒng)模塊總體設(shè)計(jì)
[0029] 本發(fā)明設(shè)計(jì)一套低功耗的灌溉控制系統(tǒng)，根據(jù)土壤的溫濕度信息，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉 的遠(yuǎn)程監(jiān)控。為了能有效的實(shí)現(xiàn)此功能，本發(fā)明將模塊設(shè)計(jì)部分劃分為終端節(jié)點(diǎn)模塊模塊、 匯聚節(jié)點(diǎn)模塊模塊、上位機(jī)管理模塊模塊組成。模塊總體結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。如圖5所示 協(xié)議棧模塊設(shè)計(jì)是無線節(jié)點(diǎn)最底層的設(shè)計(jì)，mesh網(wǎng)絡(luò)的建立、節(jié)點(diǎn)的加入、無線節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù) 收發(fā)都是通過底層協(xié)議棧來實(shí)現(xiàn)的，所以設(shè)計(jì)好底層協(xié)議棧是本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在 底層協(xié)議棧上是各硬件的控制程序，通過這些程序來控制硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、電磁 閥控制等功能。上位機(jī)管理模塊負(fù)責(zé)提供用戶可視的操作環(huán)境方便用戶進(jìn)行系統(tǒng)管理。在 各總體結(jié)構(gòu)模塊之間設(shè)計(jì)通信協(xié)議模塊，保證控制指令能夠可靠的傳輸和執(zhí)行。
[0030] 其連接方式為：在終端節(jié)點(diǎn)模塊模塊中，溫濕度傳感器首先把采樣過來的信號(hào)通 過數(shù)據(jù)線傳給無線Mesh網(wǎng)絡(luò)與調(diào)諧器節(jié)點(diǎn)，然后再短距離的通過無線Mesh網(wǎng)絡(luò)傳給匯聚 節(jié)點(diǎn)模塊，匯聚節(jié)點(diǎn)把傳過來的信息通過UART接口串口通信傳給GSM模塊，最后GSM模 塊按照一定的通信協(xié)議再遠(yuǎn)距離的傳給上位機(jī)模塊管理模塊.其工作過程為：在終端節(jié)點(diǎn) 模塊模塊中，溫濕度傳感器首先把采樣過來的信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳給無線Mesh網(wǎng)絡(luò)與調(diào)諧 器節(jié)點(diǎn)，然后再短距離的通過無線Mesh網(wǎng)絡(luò)傳給匯聚節(jié)點(diǎn)模塊，匯聚節(jié)點(diǎn)把傳過來的信 息通過UART接口串口通信傳給GSM模塊，最后GSM模塊按照一定的通信協(xié)議再遠(yuǎn)距離的 傳給上位機(jī)模塊管理模塊，上位機(jī)模塊對(duì)傳過來的信號(hào)要采用多線程程序設(shè)計(jì)，使費(fèi)時(shí)的 操作與不費(fèi)時(shí)的操作相分開。用戶可以在家中通過上位機(jī)管理模塊向農(nóng)田中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送控 制指令對(duì)農(nóng)田中的電磁閥進(jìn)行控制，也可以采用專家的控制策略自動(dòng)的發(fā)送控制指令到終 端進(jìn)行農(nóng)田的灌溉控制。上位機(jī)管理模塊通過串口發(fā)送AT指令控制GSM模塊通過GSM網(wǎng) 絡(luò)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向的信息傳輸，將匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的電磁閥的開關(guān)狀態(tài)等信息顯 示到監(jiān)控中心的管理模塊上，并向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令，控制農(nóng)田中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行灌溉。上 位機(jī)模塊能根據(jù)用戶的設(shè)置的參數(shù)，對(duì)農(nóng)田中返回的信息進(jìn)行分析，以指導(dǎo)用戶執(zhí)行下一 步的操作。
[0031] 本發(fā)明改進(jìn)傳統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)，農(nóng)田中采用無線Mesh自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行農(nóng)田中信息 的匯聚，能夠避免在農(nóng)田中進(jìn)行通信線路的布置，減少系統(tǒng)安裝時(shí)對(duì)農(nóng)田耕種的影響。遠(yuǎn)程 數(shù)據(jù)的傳輸采用GSM網(wǎng)絡(luò)，不需要額外的布置通信設(shè)備，減少農(nóng)田灌溉監(jiān)控系統(tǒng)安裝成本， 增加系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)采用具有低功耗特性的無線Mesh自組網(wǎng)單片機(jī)，采用兩節(jié)干電池 供電，減少能量的消耗。農(nóng)田中的無線傳感網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)的采集農(nóng)田的溫濕度信息，將其傳 輸?shù)竭h(yuǎn)程的監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員可以在遠(yuǎn)程分析數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制灌溉，極大的節(jié)省了勞 動(dòng)力，提高了工作效率，增加了農(nóng)民的收入。
[0032] 本發(fā)明在分析Mesh協(xié)議棧MAC層協(xié)議的基礎(chǔ)上，找出其中存在的問題，并且采用 睡眠與監(jiān)聽的方法來改進(jìn)Mesh協(xié)議棧，使系統(tǒng)具有更低的運(yùn)行功耗。本發(fā)明對(duì)Mesh協(xié)議 棧的MAC層功耗問題的改善，對(duì)于采用電池供電的所有Mesh應(yīng)用場(chǎng)合極其重要，使Mesh技 術(shù)能夠更加的廣泛應(yīng)用。
[0033] 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)為采用匯聚節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一對(duì)控制指令進(jìn)行管理，通過廣播方式發(fā)送控 制指令對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的進(jìn)行控制，在終端節(jié)點(diǎn)收到控制信息后，更新匯聚節(jié)點(diǎn)維護(hù)的所有終 端的控制消息，使下次廣播時(shí)收到控制消息的終端不會(huì)再次動(dòng)作，這相對(duì)于傳統(tǒng)單播方式 的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制指令發(fā)送方式，縮短了控制的時(shí)間和減少了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)功耗。
[0034] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟 悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡 單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，其特征在于，包括電磁閥、毛管、主管道設(shè)備，所述電磁閥分別與 毛管和主管道相連，在一塊農(nóng)田中，四條毛管每個(gè)毛管的一端口都有一個(gè)電磁閥，主管道一 端連接一個(gè)電磁閥，另一端分別和四條毛管的電磁閥相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，其特征在于，還包括農(nóng)田灌溉監(jiān)控控制系統(tǒng)， 采用兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)三模塊的結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)分為匯聚節(jié)點(diǎn)模塊、終端模塊、上位機(jī)管理模塊模塊， 其中匯聚節(jié)點(diǎn)模塊和終端節(jié)點(diǎn)模塊通過Mesh自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，匯聚節(jié)點(diǎn)模塊與上位 機(jī)管理模塊模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，在農(nóng)田采樣農(nóng)田信息的終端節(jié)點(diǎn)通過Mesh網(wǎng)絡(luò)和 匯聚點(diǎn)連接；匯聚點(diǎn)中GSM模塊通過UART接口和Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相連；匯聚點(diǎn)通過GSM網(wǎng)絡(luò) 和上位機(jī)管理模塊相連，其中，GSM模塊通過RS232接口和電腦相連。
【文檔編號(hào)】A01G25/16GK104206234SQ201410471045
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】李偉, 柴遠(yuǎn)波, 肜瑤, 崔小偉, 鄭晶晶, 劉超, 陳萬里 申請(qǐng)人:黃河科技學(xué)院