本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域。具體為一種灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺及開發(fā)方法。

背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)信息化和智能化已經(jīng)成為當(dāng)前中國新農(nóng)村建設(shè)的主要建設(shè)內(nèi)容和重點扶持項目。灌溉智能控制系統(tǒng)主要由土壤監(jiān)測設(shè)備、水肥執(zhí)行設(shè)備、控制單元、控制軟件、internet等組成。如公開號為CN102342235A的專利文獻(xiàn)公開了一種基于WSN的蔬菜大棚自動灌溉系統(tǒng)，包括無線傳感網(wǎng)單元、數(shù)據(jù)處理單元和遠(yuǎn)程控制單元，此系統(tǒng)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集土壤信息，并通過GPRS傳遞信息，根據(jù)土壤信息，通過遠(yuǎn)程控制單元對土壤進(jìn)行灌溉或者施肥。公開號為CN102550373A的專利文獻(xiàn)公開了一種基于手機(jī)短信的智能灌溉控制系統(tǒng)及控制方法，可以通過手機(jī)輸入控制命令或收集運行參數(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。但是通過該系統(tǒng)僅可通過手機(jī)短信查詢部分信息，而不能實現(xiàn)完整的監(jiān)測功能，更不能通過手機(jī)短息實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制和修改。隨著技術(shù)的發(fā)展，集約化和精細(xì)化成為新的要求，如，灌溉的方式已經(jīng)由漫灌發(fā)展到噴灌、滴灌，施肥的技術(shù)也發(fā)展到根據(jù)每一小區(qū)域的土壤情況進(jìn)行施肥。這些新的技術(shù)不僅更符合作物生長的需求，同時還可節(jié)約水、肥、電等資源，因此已經(jīng)成為發(fā)展的趨勢。要實現(xiàn)以上需求，需要對控制的方式和控制規(guī)則進(jìn)行修改。以上兩種系統(tǒng)一旦建立，其規(guī)格、結(jié)構(gòu)和控制規(guī)則即固定下來，不能根據(jù)需要修改控制方式，或者建立全新的控制規(guī)則，因此其可移植性差，一旦作物種植的規(guī)模發(fā)展，或者需要應(yīng)用不同的灌溉或施肥項目時，需要進(jìn)行大量的修改，這種修改不僅需要很長的時間，并且需要較高的計算機(jī)專業(yè)知識，需要專業(yè)人員來實施，其修改的成本很高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有的灌溉智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制規(guī)則固定難以改變、可移植性差且難以維修的缺點，提供一種不需要專業(yè)的計算機(jī)知識即可對灌溉智能控制系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)和修改的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺。本發(fā)明的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺，包括：服務(wù)器，運行web服務(wù)器和灌溉智能控制模塊；遠(yuǎn)程瀏覽器，可通過網(wǎng)絡(luò)訪問所述服務(wù)器；土壤監(jiān)測設(shè)備，用于監(jiān)測土壤環(huán)境參數(shù)；水肥執(zhí)行設(shè)備，用于執(zhí)行所述服務(wù)器的控制指令；傳輸模塊，與所述水肥執(zhí)行設(shè)備及土壤監(jiān)測設(shè)備通訊以接收和發(fā)送所述水肥執(zhí)行設(shè)備和土壤監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)并對接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸；控制模塊，所述控制模塊與所述服務(wù)器和所述傳輸模塊通訊以將自所述傳輸模塊接收的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述服務(wù)器并將所述服務(wù)器的控制指令通過傳輸模塊發(fā)送至所述水肥執(zhí)行設(shè)備和土壤監(jiān)測設(shè)備；其中，所述灌溉智能控制模塊包括，信息采集模塊，用來采集并顯示土壤的參數(shù)以對土壤的環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測；數(shù)據(jù)庫，用來記錄和存儲所述土壤監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到的信息和灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)各設(shè)備的狀態(tài)信息，所述數(shù)據(jù)庫還響應(yīng)所述灌溉智能控制模塊的其他模塊的服務(wù)請求并將處理結(jié)果返回各個模塊；通訊模塊，通過計算機(jī)串口與所述控制模塊通訊，接收所述土壤監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到的信息和灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)各設(shè)備的狀態(tài)信息并將上述信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)庫，所述通訊模塊還將控制指令發(fā)送給所述控制模塊并將其接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)庫；設(shè)備控制模塊，向所述通訊模塊下達(dá)控制指令；設(shè)備管理模塊，用來根據(jù)需求添加或者刪除所述控制模塊和/或傳輸模塊和/或土壤監(jiān)測設(shè)備和/或水肥執(zhí)行設(shè)備及所述控制模塊與所述服務(wù)器之間的關(guān)系和/或所述控制模塊與所述傳輸模塊之間的關(guān)系和/或傳輸模塊與土壤監(jiān)測設(shè)備之間的關(guān)系和/或所述傳輸模塊與所述水肥執(zhí)行設(shè)備之間的關(guān)系以建立和/或修改所述灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)；專家系統(tǒng)模塊，具有知識庫和規(guī)則庫，根據(jù)地域、土壤特性、灌溉方式、作物類型與作物生育期，為作物提供作物灌溉控制指標(biāo)及專家系統(tǒng)土壤水分上下限參數(shù)值；數(shù)據(jù)驅(qū)動模塊，根據(jù)采集到的土壤信息中的含水率預(yù)測出深層土壤含水率，并將結(jié)果替代采集到的土壤含水率參與控制。作為優(yōu)選，所述灌溉智能控制模塊還包括可根據(jù)需要建立智能控制模型的模型管理模塊。作為優(yōu)選，所述灌溉智能控制模塊還包括用來添加和/或修改所述模型管理模塊的變量的參數(shù)設(shè)置模塊。作為優(yōu)選，所述服務(wù)器連接有1-63個控制模塊。作為優(yōu)選，所述控制模塊包括：Zigbee無線收發(fā)模塊，接收和發(fā)送所述水肥執(zhí)行設(shè)備和土壤監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)及所述服務(wù)器的控制指令；雙路RS-485串行通訊驅(qū)動電路，其中一路RS-485串行通訊驅(qū)動電路與所述服務(wù)器連接，另一路RS-485串行通訊驅(qū)動電路與所述傳輸模塊連接以接收和發(fā)送所述水肥執(zhí)行設(shè)備和土壤監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)及所述服務(wù)器的控制指令；單片機(jī)系統(tǒng)，控制所述Zigbee無線收發(fā)模塊及所述雙路RS-485串行通訊驅(qū)動電路，并建立收發(fā)機(jī)制確保數(shù)據(jù)和傳輸狀態(tài)正確；液晶顯示驅(qū)動電路，連接有液晶屏以將數(shù)據(jù)顯示在所述液晶屏上；編號設(shè)置電路，確定所述控制模塊的地址；穩(wěn)壓供電電路，對所述控制模塊供電。作為優(yōu)選，所述傳輸模塊包括與所述控制模塊的Zigbee無線收發(fā)模塊通訊的無線模塊和/或與所述控制模塊的雙路RS-485串行通訊驅(qū)動電路連接的輸入輸出模塊和/或與所述控制模塊的雙路RS-485串行通訊驅(qū)動電路連接的脈沖傳輸模塊。作為優(yōu)選，所述土壤監(jiān)測設(shè)備包括與所述無線模塊/或輸入輸出模塊相連的非脈沖型傳感器和/或與所述脈沖傳輸模塊相連的脈沖型傳感器。作為優(yōu)選，所述脈沖傳輸模塊包括：脈沖采集電路，與所述脈沖型傳感器相連接以采集所述脈沖型傳感器的脈沖信號；RS-485串行通訊驅(qū)動電路，與所述控制模塊的雙路RS-485串行通訊驅(qū)動電路中與所述傳輸模塊連接的一路相連，接收和發(fā)送所述水肥執(zhí)行設(shè)備和土壤監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)及所述服務(wù)器的控制指令；單片機(jī)系統(tǒng)，接收所述脈沖采集電路輸出的信息并對所接收的信息進(jìn)行數(shù)字濾波，所述單片機(jī)系統(tǒng)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送給所述脈沖傳輸模塊的RS-485串行通訊驅(qū)動電路、處理所述脈沖傳輸模塊的RS-485串行通訊驅(qū)動電路接收到的數(shù)據(jù)并建立收發(fā)機(jī)制以確保數(shù)據(jù)和傳輸狀態(tài)正確；穩(wěn)壓供電電路，對整個所述脈沖傳輸模塊進(jìn)行供電。作為優(yōu)選，所述無線模塊包括：信號采集電路，與所述非脈沖型傳感器連接以采集非脈沖型傳感器的數(shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出；Zigbee無線收發(fā)模塊，與所述控制模塊的Zigbee無線收發(fā)模塊通訊，接收和發(fā)送所述水肥執(zhí)行設(shè)備和所述非脈沖型傳感器的數(shù)據(jù)及所述服務(wù)器的控制指令。單片機(jī)系統(tǒng)，接收所述信號采集電路輸出的數(shù)據(jù)并對所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波，所述單片機(jī)系統(tǒng)還將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送給所述無線模塊的Zigbee無線收發(fā)模塊、處理所述無線模塊的Zigbee無線收發(fā)模塊接收到的數(shù)據(jù)并建立收發(fā)機(jī)制以確保數(shù)據(jù)和傳輸狀態(tài)正確；輸出控制電路，連接多個所述水肥執(zhí)行設(shè)備的繼電器節(jié)點，可根據(jù)所述控制模塊返回的控制指令驅(qū)動水肥執(zhí)行設(shè)備的開啟或關(guān)閉以完成對土壤環(huán)境的調(diào)控；穩(wěn)壓供電電路，對整個所述無線模塊進(jìn)行供電。作為優(yōu)選，所述輸入輸出模塊包括：信號采集電路，與所述非脈沖型傳感器連接以采集所述非脈沖型傳感器的信息，所采集的信息經(jīng)多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出；RS-485串行通訊驅(qū)動電路，與所述控制模塊的雙路RS-485串行通訊驅(qū)動電路中與所述傳輸模塊連接的一路連接，接收和發(fā)送所述水肥執(zhí)行設(shè)備和所述非脈沖型傳感器的數(shù)據(jù)及所述服務(wù)器的控制指令；單片機(jī)系統(tǒng)，接收所述信號采集電路輸出的信息并對所接收的信息進(jìn)行數(shù)字濾波，所述單片機(jī)系統(tǒng)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送給所述輸入輸出模塊的RS-485串行通訊驅(qū)動電路、處理所述輸入輸出模塊的RS-485串行通訊驅(qū)動電路接收到的數(shù)據(jù)并建立收發(fā)機(jī)制以確保數(shù)據(jù)和傳輸狀態(tài)正確；輸出控制模塊，連接多個所述水肥執(zhí)行設(shè)備的繼電器節(jié)點，可根據(jù)所述控制模塊返回的控制指令驅(qū)動水肥執(zhí)行設(shè)備開啟或關(guān)閉以完成對土壤環(huán)境的調(diào)控；穩(wěn)壓供電電路，對整個所述輸入輸出模塊進(jìn)行供電。作為優(yōu)選，所述單片機(jī)系統(tǒng)包括：微控制單元，執(zhí)行單片機(jī)程序指令；時鐘芯片，為所述微控制單元提供時鐘脈沖；A/D轉(zhuǎn)換器接口，實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換；電可擦可編程只讀存儲器，用于存儲單片機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)；復(fù)位電路，實現(xiàn)單片機(jī)上電復(fù)位功能；擴(kuò)展I/O接口，為單片機(jī)提供I/O接口；光電隔離電路，用于提高所述單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力。作為優(yōu)選，每個所述控制模塊連接有若干個所述無線模塊和/或若干個所述輸入輸出模塊和/或若干個所述脈沖傳輸模塊。作為優(yōu)選，每個所述控制模塊連接有1-15個所述脈沖傳輸模塊和/或1-15個所述輸入輸出模塊。作為優(yōu)選，每個所述輸入輸出模塊連接1至8個非脈沖型傳感器和1-8個水肥執(zhí)行設(shè)備的繼電器節(jié)點，每個無線模塊連接1至8個非脈沖型傳感器和1-8個水肥執(zhí)行設(shè)備的繼電器節(jié)點，每個脈沖傳輸模塊連接1至8個脈沖型傳感器。作為優(yōu)選，所述灌溉智能控制模塊還包括進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理的統(tǒng)計報表模塊、對系統(tǒng)工作中的異常情況提供遠(yuǎn)程報警的報警管理模塊和實現(xiàn)軟件模塊劃分、用戶登錄和權(quán)限管理的用戶管理模塊。作為優(yōu)選，所述非脈沖型傳感器包括土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器和水壓傳感器，所述脈沖型傳感器包括灌水量傳感器、雨量傳感器和風(fēng)速傳感器，所述水肥執(zhí)行設(shè)備包括水泵、電磁閥和施肥器。本發(fā)明還提供一種灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)方法，利用如上所述的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺開發(fā)灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)，包括以下步驟：（1）根據(jù)灌溉的土地規(guī)模和需求選擇土壤監(jiān)測設(shè)備和水肥執(zhí)行設(shè)備，確定這些土壤監(jiān)測設(shè)備和水肥執(zhí)行設(shè)備的安裝方式和安裝位置，根據(jù)這些土壤監(jiān)測設(shè)備和水肥執(zhí)行設(shè)備的數(shù)量和安裝位置選擇相應(yīng)數(shù)量和種類的傳輸模塊；（2）操作服務(wù)器的灌溉智能控制模塊的設(shè)備管理模塊，根據(jù)需求選定并添加或者刪除控制模塊、傳輸模塊、土壤監(jiān)測設(shè)備和水肥執(zhí)行設(shè)備及所述控制模塊與所述傳輸模塊之間的關(guān)系和/或傳輸模塊與土壤監(jiān)測設(shè)備之間的關(guān)系和/或所述傳輸模塊與所述水肥執(zhí)行設(shè)備之間的關(guān)系以建立和/或修改所述灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，還包括步驟（3）：操作服務(wù)器的灌溉智能控制模塊的模型管理模塊以建立所需的智能控制模型。作為優(yōu)選，還包括步驟（4）：操作服務(wù)器的灌溉智能控制模塊的參數(shù)設(shè)置模塊以添加和/或修改所述模型管理模塊的變量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺和開發(fā)方法具有以下優(yōu)點：1、通過本發(fā)明的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺使用者不需要專業(yè)的計算機(jī)知識，僅需通過簡單的操作即可完成灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的開發(fā)和修改，并且可縮短開發(fā)和修改的時間，大大降低了灌溉遠(yuǎn)程智能就控制的成本。另外，通過添加控制模塊、傳輸模塊和相關(guān)的土壤監(jiān)測設(shè)備和水肥執(zhí)行設(shè)備，可開發(fā)出適用于超大規(guī)模土地灌溉的遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)，并保證信號傳輸?shù)恼鎸嵍取?、通過模型管理模塊可建立多種全新的智能控制模型，因而使用者可根據(jù)自身需求建立不同的智能控制方式，使得控制更靈活，可適應(yīng)不同灌溉項目的需求。3、通過參數(shù)設(shè)置模塊可添加或修改模型管理模塊的變量，使用者可通過簡單的操作修改控制方式和控制規(guī)則，進(jìn)一步提高了控制方式的靈活性，使其適用范圍更廣。4、傳輸模塊包括無線模塊、輸入輸出模塊和脈沖傳輸模塊，從而提供了多種通訊方式，可發(fā)揮各種通訊方式的優(yōu)點，滿足不同的灌溉項目對通訊的不同需求。附圖說明圖1為本發(fā)明的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺的控制模塊與傳輸模塊和服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹鞒绦蛄鞒虉D。圖3為本發(fā)明的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺的一實施例的灌溉智能控制模塊構(gòu)成示意圖。具體實施方式圖1為本發(fā)明的灌溉遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)通用開發(fā)平臺的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本...