基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)田智能灌溉控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)田智能灌溉控制技術(shù)，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)田智能灌溉控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大型農(nóng)場、合作社經(jīng)營、大型農(nóng)用機(jī)械的使用，大大提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力水平，農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)也從單一的人力勞動，向半自動、自動化程度更高的方向發(fā)展，主要的灌溉方式包括:澆灌、滴灌、噴灌等方式，其中新疆地區(qū)的自動化節(jié)水灌溉系統(tǒng)，取得了較為成功的應(yīng)用效果。但由于受到灌溉范圍、網(wǎng)絡(luò)布線等因素的限制，國內(nèi)糧食主要產(chǎn)區(qū)，特別是需水量較大的水稻主產(chǎn)區(qū)，大面積農(nóng)田的灌溉自動化程度還不高，廣度與深度還不夠。近年來，受環(huán)境惡化、水資源短缺、人力成本逐年上升等方面的影響，自動化節(jié)水灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用需求更加迫切。
[0003]隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，Internet技術(shù)終端的普及，為自動化的智能灌溉提供了條件。如公開號為CN104656690A的中國發(fā)明專利申請，公開了一種物聯(lián)網(wǎng)水位監(jiān)控裝置，其通過信息采集器采集水位檢測器的信號，并發(fā)送給控制器，由控制器控制水栗進(jìn)而管理水資源，對稻田水進(jìn)行自動控制。但其田間網(wǎng)絡(luò)布線能耗高、數(shù)據(jù)傳輸速度慢，并且遠(yuǎn)端的控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，再返回控制信號來控制水栗的工作，存在一定的時差；而且其通過拍攝滑桿在立桿上的刻度來采集水位信息，受水流波動大，精確度不高；另外其智能化程度也不高，用戶只能通過控制器經(jīng)中央處理器來管理農(nóng)田灌溉，方式不夠靈活。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)田智能灌溉控制系統(tǒng)，用戶可以通過Internet、GSM網(wǎng)絡(luò)、Zigbee無線技術(shù)訪問分布在田間的引水口節(jié)點(diǎn)，將Zigbee終端節(jié)點(diǎn)嵌入田間引水口水槽，從而達(dá)到降低水渠建設(shè)的成本，提高終端節(jié)點(diǎn)在水渠建設(shè)不完善、隔田分布不規(guī)則環(huán)境下的實(shí)施靈活性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)田智能灌溉控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、Internet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、便攜式用戶端、GSM通信模塊、主控制器網(wǎng)關(guān)、Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)控制模塊和引水口水槽。
[0007]所述終端節(jié)點(diǎn)控制模塊包括Zigbee終端節(jié)點(diǎn)控制單元、水位傳感器、土壤含水量傳感器、天線和電磁閥；所述水位傳感器、土壤含水量傳感器和天線分別與Zigbee終端節(jié)點(diǎn)控制單元的輸入端相連，天線和電磁閥分別與Zigbee終端節(jié)點(diǎn)控制單元的輸出端相連；所述Zigbee終端節(jié)點(diǎn)控制單元接收水位傳感器和土壤含水量傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，并與內(nèi)部的設(shè)置值做運(yùn)算處理，從而控制電磁閥的啟動或關(guān)閉，還通過天線與Zigbee路由節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通信。
[0008]所述引水口水槽包括傳感器接線槽、天線引槽、電磁閥引槽、控制單元安裝槽、與水渠連接的槽身、與電磁閥連接并設(shè)置于槽身上的閘門；
[0009]所述水位傳感器和土壤含水量傳感器設(shè)置于傳感器接線槽上，天線設(shè)置于天線引槽上，電磁閥設(shè)置于電磁閥引槽上，Zigbee終端節(jié)點(diǎn)控制單元設(shè)置于控制單元安裝槽上；
[0010]所述監(jiān)控中心通過Internet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊與主控制器網(wǎng)關(guān)相連，并經(jīng)Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)控制模塊相連；所述監(jiān)控中心用于通過Internet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊訪問主控制器網(wǎng)關(guān)，并經(jīng)Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)向終端節(jié)點(diǎn)控制模塊設(shè)置指令，所述設(shè)置指令包括引水口水位上、下限，同時接收終端節(jié)點(diǎn)控制模塊的引水口水位、土壤含水量的數(shù)據(jù)信息。
[0011]所述便攜式用戶端通過GSM通信模塊與主控制器網(wǎng)關(guān)相連，并經(jīng)Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)控制模塊相連。所述便攜式用戶端用于GSM通信模塊訪問主控制器網(wǎng)關(guān)，并經(jīng)Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)向終端節(jié)點(diǎn)控制模塊設(shè)置指令，所述設(shè)置指令包括引水口水位上、下限，同時接收終端節(jié)點(diǎn)控制模塊的引水口水位、土壤含水量的數(shù)據(jù)信息。
[0012]上述方案優(yōu)選的，所述主控制器網(wǎng)關(guān)為AT91SAM9260微處理器，在AT91SAM9260微處理器中內(nèi)嵌10/100M Base T以太網(wǎng)MAC ;所述Internet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊設(shè)置有物理層接口芯片DM9161，以提供以太網(wǎng)的接入通道。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、用戶可以通過控制器網(wǎng)關(guān)，發(fā)送控制命令設(shè)置引水口水槽節(jié)點(diǎn)灌溉水位的上、下限，當(dāng)節(jié)點(diǎn)水位傳感器檢測農(nóng)田水位達(dá)到設(shè)定閥值時，通過通/斷電磁閥，控制引水口水槽閘門打開、關(guān)閉，完成隔田的自動引水灌溉工作，并能夠隨時查詢農(nóng)田的水位信息。
[0015]2、利用Zigbee自組網(wǎng)構(gòu)成農(nóng)田間的無線網(wǎng)絡(luò)，其功耗低、成本低、響應(yīng)速度快。
[0016]3、終端節(jié)點(diǎn)控制模塊能夠依據(jù)隔田水位和土壤含水量，自行控制電磁閥的開啟或關(guān)閉，且通過引水口水槽的設(shè)計(jì)，可以更精確、更靈活的控制農(nóng)田的水位。
【附圖說明】
[0017]圖1為本系統(tǒng)的原理框圖。
[0018]圖2為引水口水槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為Zigbee節(jié)點(diǎn)電路原理圖。
[0020]圖4為Internet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊電路原理圖。
[0021]圖5為GSM通信模塊電路原理圖。
[0022]圖中標(biāo)號為:1.天線引槽；2傳感器接線槽；3電磁閥接線槽；4.控制單元安裝槽；5.閘門；6.槽身
【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)用新型為一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)田智能灌溉控制系統(tǒng)，如圖1所示，采用田間Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)通信，主控制器網(wǎng)關(guān)與用戶之間可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)兩種通信網(wǎng)絡(luò)完成信息的傳輸。其包括監(jiān)控中心、Internet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、便攜式用戶端、GSM通信模塊、主控制器網(wǎng)關(guān)、Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)控制模塊和引水口水槽。
[0024]其中主控制器網(wǎng)關(guān)采用ARM9核心的AT91SAM9260微處理器，負(fù)責(zé)各節(jié)點(diǎn)的控制協(xié)調(diào)，完成由Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)控制模塊組成的Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的接收，并將其以短信、數(shù)據(jù)包的形式反饋到用戶終端。引水口水槽作為農(nóng)田的入水口。終端節(jié)點(diǎn)控制模塊采用CC2530芯片為核心，包括:水位傳感器、土壤水分傳感器、RF前端天線、電磁閥等幾部分，主要實(shí)現(xiàn)隔田水位、土壤水分的監(jiān)測，并能夠根據(jù)水位監(jiān)測值與用戶設(shè)定值的比較結(jié)果，自動導(dǎo)通、關(guān)閉電磁閥，控制引水