专利名称：基于物联网的分布式灌溉控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及灌溉控制系统，尤其涉及了一种基于物联网的分布式灌溉控制系统。
背景技术：
目前，实现精量灌溉需全面准确获取作物需水信息，并根据需水信息制订满足一定要求的作物灌溉控制方案。近年来，利用无线传感器网络具有的自组织、低功耗、低成本、易维护、易扩展等特性，研究人员设计了各种基于不同形式无线传感器网络的精量灌溉系统，但从应用现状来看，这些精量灌溉系统还存在以下不足I)绝大多数系统仅考虑了作物需水信息的准确采集，没有或很少考虑如何实现作物精量灌溉控制，只是一套服务精量灌溉的作物需水信息监测系统。2)可实现精量灌溉控制的少数系统均采用集中控制方法，对产生控制命令的网络节点要求高，当系统规模较大时，容易出现通讯瓶颈，增加路由机制设计难度，降低系统可靠性，影响控制效果。3)多数灌溉控制器依据单一因素(如土壤含水量)产生灌溉控制命令，缺少对环境信息的全面了解，没有考虑灌溉均匀性、灌溉效率等指标。4)多数系统的性能测试是在温室等设施环境下进行的，这些系统在大面积茶园、果园等露天环境下的性能表现还需进一步验证。
发明内容本实用新型针 对现有技术中没有或很少考虑如何实现作物精量灌溉控制；当系统规模较大时，容易出现通讯瓶颈，增加路由机制设计难度，降低系统可靠性，影响控制效果；没有考虑灌溉均匀性、灌溉效率等指标；大面积茶园、果园等露天环境下的性能表现还需进一步验证的缺点，提供了一种基于物联网的分布式灌溉控制系统。为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决基于物联网的分布式灌溉控制系统，包括远程监控中心、传感器节点、执行器节点和汇聚节点，其特征在于汇聚节点通过Internet与远程监控中心连接，执行器节点通过无线网络与汇聚节点、传感器节点连接，所述传感器节点、执行器节点和汇聚节点均至少包括主板模块、射频模块和电源管理模块，电源管理模块向主板模块、射频模块供电。作为优选，所述的主板模块采用16位信号处理器dsPIC33FJ128GP706A芯片。作为优选，射频模块采用MRF24J40MA芯片，通过SPI接口与主板模块连接。作为优选，传感器节点还包括传感器模块，所述传感器模块连接茶树需水信息传感器与主板模块，电源管理模块向传感器模块供电。作为优选，执行器节点还包括执行器模块，执行器模块通过PWM控制接口与主板模块连接，电源管理模块向执行器模块供电。本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果本实用新型设计了相应的传感器节点、执行器节点和汇聚节点，使得系统既可实现多种茶树需水信息的远程采集，又可实现茶树精量灌溉；同时，开发了与之适应的分布式控制软件，由于引入了无线传感器网络来连接系统中的各个部件，不仅减少了系统的安装、维护工作量，同时，信息的分布式处理使得网络设计变得简单，网络资源利用率提高；最终实现了较大规模茶园内茶树需水信息的准确采集和满足一定性能指标的茶园灌溉控制。
图1是本实用新型的体系结构图。图2是传感器节点结构示意图。图3是执行器节点结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至图3与实施例对本实用新型作进一步详细描述实施例1基于物联网的分布式灌溉控制系统，如图1所示，基于物联网的分布式灌溉控制系统，包括远程监控中心、传感器节点1、执行器节点2和汇聚节点3，汇聚节点通过Internet与远程监控中心连接,执行器节点2通过无线网络与汇聚节点3、传感器节点I连接。所述传感器节点、执行器节点和汇聚节点均至少包括主板模块、射频模块和电源管理模块，电源管理模块向主板模块、射频模块供电。所述的主板模块采用16位信号处理器dsPIC33FJ128GP706A芯片，该芯片上扩展有ADC接口、数字接口、外部中断电路、实时时钟等多种电路，提供了较强大的硬件扩展能力。射频模块采用MRF24J40MA芯片，通过SPI接口与主板模块连接，射频模块负责数据收发、网络管理等工作。如图2所示，传感器节点还包括传感器模块，所述传感器模块连接茶树需水信息传感器与主板模块，电源管理模块向传感器模块供电，传感器模块主要由传感器接口电路和信号调理电路构成，传感器接口电路主要由输入输出隔离电路、滤波电路和放大电路构成。如图3所示，执行器节点还包括执行器模块，执行器模块通过PWM控制接口与主板模块连接，电源管理模块向执行器模块供电，执行器模块控制喷嘴罐头电磁发明的开启和关闭，主要包括升压电路、驱动电路和浪涌保护电路和光电隔离电路等，为节约电池电能，喷滴灌头电磁阀采用磁保持直流电磁阀J041H-1. 6-40-G ;为满足电磁阀对驱动电压要求，升压电路由TPS40210及外围模拟电路构成；电磁阀驱动电路采用磁锁定保持型继电器G2AK;电磁阀保护电路由快恢复二极管FR304和限流电阻构成。传感器节点利用传感器对茶树需水信息(如土壤水势、大气温度等)进行周期性采样，并将采样结果发往所在灌溉分区的执行器节点。执行器节点接收所在灌溉分区内各传感器节点发出的茶树需水信息并对其进行适当处理，然后发送处理结果到汇聚节点或相邻执行器节点，同时根据来自汇聚节点或自身计算的灌溉控制命令调节喷滴灌头电磁阀开闭持续时间，实现茶园精量灌溉。用户通过汇聚节点或远程监控中心访问、管理整个灌溉控制系统。总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆 应属本实用新型专利的涵盖范围。
权利要求1.基于物联网的分布式灌溉控制系统，包括远程监控中心、传感器节点(I)、执行器节点(2)和汇聚节点(3)，其特征在于汇聚节点通过Internet网络与远程监控中心连接，执行器节点通过无线网络与汇聚节点、传感器节点连接，所述传感器节点、执行器节点和汇聚节点均至少包括主板模块、射频模块和电源管理模块，电源管理模块向主板模块、射频模块供电。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的分布式灌溉控制系统，其特征在于所述的主板模块采用16位信号处理器dsPIC33FJ128GP706A芯片。
3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的分布式灌溉控制系统，其特征在于射频模块采用MRF24J40MA芯片，通过SPI接口与主板模块连接。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的分布式灌溉控制系统，其特征在于传感器节点(I)还包括传感器模块，所述传感器模块连接茶树需水信息传感器与主板模块，电源管理模块向传感器模块供电。
5.根据权利要求3所述的基于物联网的分布式灌溉控制系统，其特征在于执行器节点(2)还包括执行器模块，执行器模块通过PWM控制接口与主板模块连接，电源管理模块向执行器模块供电。
专利摘要基于物联网的分布式灌溉控制系统，包括远程监控中心、传感器节点、执行器节点和汇聚节点，汇聚节点通过Internet网络与远程监控中心连接，执行器节点通过无线网络与汇聚节点、传感器节点连接，所述传感器节点、执行器节点和汇聚节点均至少包括主板模块、射频模块和电源管理模块，电源管理模块向主板模块、射频模块供电。本实用新型可实现多种茶树需水信息的远程采集，又可实现茶树精量灌溉；同时，不仅减少了系统的安装、维护工作量，而且信息的分布式处理使得网络设计变得简单，网络资源利用率提高；最终实现了较大规模茶园内茶树需水信息的准确采集和满足一定性能指标的茶园灌溉控制。
文档编号A01G25/16GK202890123SQ20122055429
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者韩安太, 郭小华 申请人:杭州科技职业技术学院, 郭小华