本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)，結(jié)合應用了嵌入式技術、單片機技術以及網(wǎng)絡通信技術等，特別是一種智能灌溉施肥控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術：

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的興起與發(fā)展，興起了智能家居、智能穿戴、智能農(nóng)業(yè)技術領域的發(fā)展。相比于智能家居和智能穿戴的發(fā)展，智能農(nóng)業(yè)發(fā)展緩慢。目前，市場上，相關的智能灌溉產(chǎn)品也很少。另一方面，我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，如果合理的利用我國現(xiàn)有貧乏的資源實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉的最佳效果，是當前技術要解決的關鍵問題。

目前傳統(tǒng)的灌溉施肥方法，最經(jīng)典的就是引水灌溉和人工或者機器定時施肥灌溉，需要耗費較多的人力、物力和時間，灌溉施肥效率不高。雖然現(xiàn)有的技術中有提出一種智能灌溉系統(tǒng)，局限于環(huán)境參數(shù)的采集和灌溉的控制，并沒有加入安防報警的功能，系統(tǒng)操作性也是單一的鍵盤操作或者遠程操作，沒有將兩者的操作結(jié)合互相使用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種智能灌溉施肥控制系統(tǒng)及控制方法，該系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，且通過網(wǎng)絡實現(xiàn)了遠程的智能灌溉施肥以及具體灌溉施肥信息。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種智能灌溉施肥控制系統(tǒng)，包括主控制板及與該主控制板連接的液位傳感器、土壤濕度傳感器、降雨傳感器、多路繼電器、紅外遙控器、網(wǎng)絡服務器和用于為整個裝置供電的電源模塊，還包括與所述多路繼電器連接的電磁閥門、攪拌機，所述液位傳感器用于檢測灌溉施肥的水桶以及肥料桶內(nèi)的液位；所述主控制板包括控制器單元及與該控制器單元連接的時鐘電路、GPRS模塊、紅外接收模塊、顯示模塊、繼電器驅(qū)動電路、人體紅外報警模塊、聲音報警模塊；所述GPRS模塊用于實現(xiàn)主控制板與網(wǎng)絡服務器的通信，所述紅外接收模塊用于接收紅外遙控器的紅外控制信號，所述繼電器驅(qū)動電路與所述多路繼電器連接；用戶能夠通過手機或上網(wǎng)客戶端通過網(wǎng)絡訪問網(wǎng)絡服務器獲取和管理系統(tǒng)的信息，該信息包括：時間信息、環(huán)境信息、設備狀態(tài)信息和控制信息。

在本發(fā)明一實施例中，所述控制器單元包括通過串口進行相互通信的第一、第二微處理器，其中第一微處理器用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和參數(shù)設置，第二微處理器用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和傳輸。

在本發(fā)明一實施例中，所述液位傳感器安裝于水桶或肥料桶內(nèi)壁側(cè)面。

在本發(fā)明一實施例中，所述第一、第二微處理器均采用STC12C5A60S2。

在本發(fā)明一實施例中，所述顯示屏采用LCD顯示屏、TFT液晶顯示屏、LED顯示屏中的一種。

在本發(fā)明一實施例中，所述聲音報警模塊由蜂鳴器和/或揚聲器構(gòu)成。

在本發(fā)明一實施例中，還包括一與所述控制器單元連接且用于調(diào)整傳感器采集信號的信號調(diào)理模塊。

在本發(fā)明一實施例中，所述GPRS模塊采用SIM900。

在本發(fā)明一實施例中，所述時鐘電路采用DS1302。

本發(fā)明還提供了一種基于上述所述智能灌溉施肥控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟，

S1：啟動系統(tǒng)，用戶通過紅外遙控器對系統(tǒng)工作模式進行選擇，若選擇全自動的工作模式，所有參數(shù)默認設置，系統(tǒng)全智能工作，否則，用戶手動進行參數(shù)設置；

S2：各傳感器檢測傳感器信號，并傳輸主控制器單元，控制器單元處理后，判斷水桶、肥料桶的液位、降雨情況、土壤濕度情況，從而控制水桶、肥料桶是否需要加量，以及是否進行灌溉和施肥；同時主控制器單元將傳感器檢測信號通過GPRS模塊傳輸給網(wǎng)絡服務器；

S3：用戶通過手機或上網(wǎng)客戶端通過網(wǎng)絡訪問網(wǎng)絡服務器即可獲取和管理系統(tǒng)的信息。

相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明實現(xiàn)了用戶通過紅外遙控器進行遠程的智能灌溉施肥的控制，且用戶能夠獲取灌溉施肥各項參數(shù)信息，可實現(xiàn)灌溉施肥數(shù)據(jù)管理及分析。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成框架圖。

圖2為本發(fā)明的主控制板組成框圖。

圖3是本發(fā)明控制器單元的第一微處理器電路原理圖。

圖4是本發(fā)明控制器單元的第二微處理器電路原理圖。

圖5是本發(fā)明控制器單元的時鐘電路原理圖。

圖6是本發(fā)明控制器單元的顯示模塊電路原理圖。

圖7是本發(fā)明控制器單元的GPRS模塊電路原理圖。

圖8是本發(fā)明控制器單元的液位傳感器、土壤濕度傳感器、降雨傳感器電路原理圖。

圖9是本發(fā)明控制器單元的人體紅外報警模塊電路原理圖。

圖10是本發(fā)明控制器單元的紅外接收模塊電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術方案進行具體說明。

如圖1-10所示，本發(fā)明的一種智能灌溉施肥控制系統(tǒng)，包括主控制板及與該主控制板連接的液位傳感器、土壤濕度傳感器、降雨傳感器、多路繼電器、紅外遙控器、網(wǎng)絡服務器和用于為整個裝置供電的電源模塊，還包括與所述多路繼電器連接的電磁閥門、攪拌機，所述液位傳感器用于檢測灌溉施肥的水桶以及肥料桶內(nèi)的液位；所述主控制板包括控制器單元及與該控制器單元連接的時鐘電路、GPRS模塊、紅外接收模塊、顯示模塊、繼電器驅(qū)動電路、人體紅外報警模塊、聲音報警模塊；所述GPRS模塊用于實現(xiàn)主控制板與網(wǎng)絡服務器的通信，所述紅外接收模塊用于接收紅外遙控器的紅外控制信號，所述繼電器驅(qū)動電路與所述多路繼電器連接；用戶能夠通過手機或上網(wǎng)客戶端通過網(wǎng)絡訪問網(wǎng)絡服務器獲取和管理系統(tǒng)的信息，該信息包括：時間信息、環(huán)境信息、設備狀態(tài)信息和控制信息。

如圖3、4所示，所述控制器單元包括通過串口進行相互通信的第一、第二微處理器（第一、第二微處理器電路各自連接有晶振電路和復位電路），其中第一微處理器用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和參數(shù)設置（即用于液位傳感器、雨滴傳感器、土壤濕度傳感器和GPRS模塊的數(shù)據(jù)采集、通信，如圖8所示為GPRS模塊、液位傳感器、土壤濕度傳感器、降雨傳感器電路原理圖），第二微處理器用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和傳輸（即用于驅(qū)動顯示模塊，控制時鐘電路、繼電器驅(qū)動電路、聲音報警模塊、人體紅外報警模塊（如圖9所示））。所述第一、第二微處理器均采用51單片機STC12C5A60S2，LQFP-44封裝。還包括一與所述控制器單元連接且用于調(diào)整傳感器采集信號的信號調(diào)理模塊，該信號調(diào)理模塊主要用于液位信號的調(diào)理，即在液位信號的檢測前級加入一個比較強LM339將信號與閾值電壓比較，輸出判別信號給第一微處理器。

所述液位傳感器安裝于水桶或肥料桶內(nèi)壁側(cè)面。所述顯示屏采用LCD顯示屏、TFT液晶顯示屏、LED顯示屏中的一種（如圖6所示，顯示模塊在本實例中采用LCD1602）。所述聲音報警模塊由蜂鳴器和/或揚聲器構(gòu)成。所述GPRS模塊采用SIM900（如圖7所示）。所述時鐘電路采用DS1302（如圖5所示）。

所述的電源供電模塊為內(nèi)置的開關電源電路，采用標準的AC電源接口，交流220V輸入，在斷電的情況下，備用蓄電池電源給系統(tǒng)供電。

上述電路工作原理如下：

控制器單元采用STC單片機模塊，包括時鐘電路、復位電路，設計過程中用到2片的STC單片機，其中圖3中MCU1單片機作為主控制器，用以通信液位傳感器、雨滴傳感器以及土壤濕度傳感器和GPRS模塊，之后通過串口將相關的信息傳給圖4中MCU2單片機，MCU2單片機驅(qū)動顯示屏，將操作信息、環(huán)境參數(shù)信息顯示出來，另外，MCU2單片機還控制時鐘電路（DS1302）、紅外報警模塊（HC-SR501）、蜂鳴器和繼電器。電源輸入采用12V的選電池供電，通過降壓電路TPS63002將電壓穩(wěn)到5V供后級使用。其中液位信號的檢測調(diào)理需要在前級加入一個比較強LM339將信號與閾值電壓比較，輸出判別信號給MCU1。

本發(fā)明系統(tǒng)的工作原理如下：

系統(tǒng)開機后，通過紅外遙控器對系統(tǒng)工作的模式進行選擇，若選擇全自動的工作模式，所有參數(shù)默認設置，系統(tǒng)全智能工作。檢測各個傳感器的狀態(tài)信息，從而進行控制水桶、肥料桶是否需要加量，是否進行灌溉和施肥。接口控制和傳感器信息采集由第一微控制器完成。之后第一微控制器將采集的信息內(nèi)容通過串口發(fā)送給第二微控制器，第二微控制器負責屏幕顯示、紅外檢測、安防檢測、時鐘設置，GPRS模塊通信等工作。GPRS模塊通過串口與第二級控制器進行連接，從而實現(xiàn)將系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的目的。實際應用中，肥料桶有2個，水桶有3個，每個肥料桶和水桶不同位置安裝有3個液位傳感器，對應不懂液位的標識。

本發(fā)明還提供了一種基于上述所述智能灌溉施肥控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟，

S1：啟動系統(tǒng)，用戶通過紅外遙控器對系統(tǒng)工作模式進行選擇，若選擇全自動的工作模式，所有參數(shù)默認設置，系統(tǒng)全智能工作，否則，用戶手動進行參數(shù)設置；

S2：各傳感器檢測傳感器信號，并傳輸主控制器單元，控制器單元處理后，判斷水桶、肥料桶的液位、降雨情況、土壤濕度情況，從而控制水桶、肥料桶是否需要加量，以及是否進行灌溉和施肥；同時主控制器單元將傳感器檢測信號通過GPRS模塊傳輸給網(wǎng)絡服務器；

S3：用戶通過手機或上網(wǎng)客戶端通過網(wǎng)絡訪問網(wǎng)絡服務器即可獲取和管理系統(tǒng)的信息。

以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。