一種自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)及其應(yīng)用，屬于節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，淡水資源的日益匱乏與人力成本的逐步增加使得自動(dòng)節(jié)水灌溉技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代化農(nóng)林牧副業(yè)用水灌溉發(fā)展的重要方向。無人值守的自動(dòng)節(jié)水灌溉設(shè)備需要滿足包括:土壤溫濕度數(shù)據(jù)采集、供水支路通斷獨(dú)立控制、供水控制等等諸多基本功能要求。對(duì)于大面積田塊的自動(dòng)節(jié)水灌溉控制，由于供水支路和土壤溫濕度測試點(diǎn)位較多，如果采用長距離連線的方式進(jìn)行用電供給與采集數(shù)據(jù)傳輸，則存在布局困難、系統(tǒng)柔性低以及對(duì)管理造成障礙等諸多不利問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種完全利用太陽能電池供電的自動(dòng)節(jié)水灌溉無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，利用若干無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)與主控設(shè)備等共同組成自動(dòng)節(jié)水灌溉的設(shè)備系統(tǒng)，完成無人值守的自動(dòng)節(jié)水灌溉工作。
[0004]本發(fā)明還提供上述一種自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的使用方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，包括ZigBee模塊、溫濕度傳感器、供水支路電磁閥；其特征在于，還包括太陽能電池板和充電電池，太陽能電池板與充電電池電連接，充電電池分別與Z i gBee模塊、溫濕度傳感器、供水支路電磁閥電連接，Z i gBee模塊還分別與溫濕度傳感器、供水支路電磁閥電連接。
[0007]優(yōu)選的，所述充電電池選用鋰聚合物電池。此設(shè)計(jì)的好處在于，鋰電池容量高、體積小、重量輕、安全性好。
[0008]優(yōu)選的，所述溫濕度傳感器選用土壤溫濕度一體化傳感器。此設(shè)計(jì)的好處在于，采用一體化的溫濕度傳感器集成度高、方便施工安裝，節(jié)省施工時(shí)間。
[0009]優(yōu)選的，所述供水支路電磁閥為直流電池閥IBV-101G。
[0010]優(yōu)選的，所述太陽能電池板通過充電電池充電管理電路與充電電池電連接。
[0011]優(yōu)選的，所述充電電池通過ZigBee模塊用電變換電路與ZigBee模塊電連接。
[0012]優(yōu)選的，所述充電電池通過溫濕度傳感器用電變換電路與溫濕度傳感器電連接。
[0013]優(yōu)選的，所述充電電池通過供水支路電磁閥用電變換電路與供水支路電磁閥電連接。
[0014]優(yōu)選的，所述ZigBee模塊還分別通過溫濕度傳感器用電變換電路、供水支路電磁閥用電變換電路與溫濕度傳感器、供水支路電磁閥電連接。
[0015]—種自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的使用方法，包括以下步驟，
[0016]由主控設(shè)備根據(jù)作物的不同生長階段向終端節(jié)點(diǎn)無線發(fā)送土壤濕度上、下限監(jiān)控參數(shù)及土壤溫度上限監(jiān)控參數(shù)；終端節(jié)點(diǎn)利用溫濕度傳感器周期性地采集土壤溫濕度信息，并與存儲(chǔ)的土壤濕度上、下限監(jiān)控參數(shù)及土壤溫度上限監(jiān)控參數(shù)比較，當(dāng)溫度超過上限監(jiān)控參數(shù)或者濕度低于下限監(jiān)控參數(shù)時(shí)，向主控設(shè)備發(fā)送灌溉請(qǐng)求信息；主控設(shè)備根據(jù)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的請(qǐng)求信息決策是否灌溉供水，若主控設(shè)備供給灌溉用水則向終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送灌溉命令，所有土壤濕度沒有達(dá)到濕度控制上限的終端節(jié)點(diǎn)都打開供水支路電磁閥進(jìn)行灌溉操作，當(dāng)土壤濕度達(dá)到上限監(jiān)控參數(shù)時(shí)，終端節(jié)點(diǎn)關(guān)閉供水支路電磁閥并向主控設(shè)備發(fā)送該終端節(jié)點(diǎn)灌溉結(jié)束信息，當(dāng)所有終端節(jié)點(diǎn)結(jié)束灌溉操作時(shí)，主控設(shè)備結(jié)束灌溉供水。
[0017]一種自動(dòng)節(jié)水灌溉系統(tǒng)，包括自動(dòng)節(jié)水灌溉主控設(shè)備，及多個(gè)上述自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]1、本發(fā)明自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)利用太陽能電池板供電、充電電池蓄電，避免了傳統(tǒng)有線式灌溉土壤濕度數(shù)據(jù)采集供電存在的鋪線麻煩、連線復(fù)雜的問題，其工序簡單、施工安裝方便。
[0020]2、利用本發(fā)明中的ZigBee模塊，實(shí)現(xiàn)了終端節(jié)點(diǎn)的無線傳輸，將各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的灌溉請(qǐng)求信號(hào)或結(jié)束灌溉信號(hào)無線傳輸給主控設(shè)備，主控設(shè)備根據(jù)灌溉請(qǐng)求信息或結(jié)束灌溉信息控制灌溉供水，達(dá)到準(zhǔn)確實(shí)施節(jié)水灌溉的目的。
[0021]3、本發(fā)明自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)無需額外電源供電，利用清潔能源太陽能即可滿足終端節(jié)點(diǎn)的工作，節(jié)約了用電資源。
[0022]4、本發(fā)明自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，在滿足無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的功能要求的同時(shí)，又具有系統(tǒng)布局柔性高、便于操作管理、成本較低的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0024]其中:I為太陽能電池板；2為充電電池充電管理電路；3為充電電池;4為土壤溫濕度一體化傳感器用電變換電路;5為ZigBee模塊用電變換電路;6為供水支路電磁閥用電變換電路;7為土壤溫濕度一體化傳感器;8為ZigBee模塊;9為供水支路電磁閥。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]一種自動(dòng)節(jié)水灌溉的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，包括ZigBee模塊8、溫濕度傳感器7、供水支路電磁閥9、太陽能電池板1、充電電池3，充電電池充電管理電路2、ZigBee模塊用電變換電路5、溫濕度傳感器用電變換電路4、供水支路電磁閥用電變換電路6;太陽能電池板I通過充電電池充電管理電路2與充電電池3電連接，充電電池3通過ZigBee模塊用電變換電路5與ZigBee模塊8電連接、通過溫濕度傳感器用電變換電路4與溫濕度傳感器7電連接、通過供水支路電磁閥用電變換電路6與供水支路電磁閥9電連接，ZigBee模塊8還分別與溫濕度傳感器用電變換電路4、供水支路電磁閥用電變換電路6電連接。其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
[0028]其中，本實(shí)施例中溫濕度傳感器選用土壤溫濕度一體化傳感器，太陽能電池板通過充電電池充電管理電路2為充電電池3充電，充電電池3通過土壤溫濕度一體化傳感器用電變換電路4、Z i gBee模塊用電變換電路5和供水支路電磁閥用電變換電路6分別給土壤溫濕度一體化傳感器7、ZigBee模塊8和供水支路電磁閥9供電；ZigBee模塊8利用土壤溫濕度一體化傳感器7采集土壤的溫濕度數(shù)據(jù);ZigBee模塊8還分別連接控制土壤溫濕度一體化傳感器用電變換電路4與供水支路電磁閥用電變換電路9的輸出。
[0029]ZigBee模塊8主芯片選用集2.4GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE多種功能的增強(qiáng)型8051CPU芯片CC2530; 土壤溫濕度一體化傳感器7選用已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器STHl I，該傳感器具有微功耗、較高檢測精度(± 3 %)等特點(diǎn)，利用SCK、DATA雙線制串行接口與ZigBee模塊8的主芯片CC2530進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;ZigBee模塊8利用土壤溫濕度一體化傳感器7周期性地采集土壤溫濕度數(shù)據(jù)，且只有在采集數(shù)據(jù)超過設(shè)定閾值時(shí)才發(fā)送信息，因此，ZigBee模塊8與土壤溫濕度一體化傳感器7的工作耗能相對(duì)較低。
[0030]充電電池3的最小容量選