旱田节水灌溉智能监控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农业节水灌溉智能监控技术领域，具体涉及一种旱田节水灌溉智能监控装置。
【背景技术】
[0002]我国的农业用水在全国用水中占有很大的部分，节水灌溉在农业生产中显得更加的重要，如今水资源如此的匮乏，我们更应该提倡节水灌溉。目前，采用的节水灌溉技术还是根据经验判断、人为灌溉，保持着“宁多勿少”的灌溉原则，造成水资源浪费、灌溉效率低。本专利根据目前农业灌溉用水效率极其低下，以及不能很好的满足作物生长时期所需要的含水量，从而设计了旱田节水灌溉智能监控装置，本系统采用了计算机技术、单片机技术、通信技术、无线传感器技术、智能控制技术等相结合，进而很好的满足作物生长时期所需要的含水量，提高了水资源的利用率，提高灌溉工效和作物的产量。
【发明内容】
[0003]本实用新型的技术解决方案是:以单片机为下位机，中央控制室计算机为上位机，由于下位机与上位机的通信距离比较远，为了保证数据传输的可靠性采用无线模块的通信方式进行数据的传输，并将采集的数据传输到计算机中进行大量的存储和显示，以便工作人员及时的了解和掌握土壤墒情信息。在田地中，采用无线传感器节点进行数据的采集，采集节点采集的数据通过无线模块传递给下位机，并将采集的数据在下位机的液晶屏上显示出来供用户参考，在灌溉控制中，为了给作物提供适宜的生长环境，采用模糊控制算法对作物进行严格的灌溉控制，提高了系统的控制精度和稳定性，通过模糊控制算法计算每次的灌溉水流量进行灌溉，下位机通过采集流量传感器的数据，当达到预设的流量时下位机会关闭电磁阀停止灌溉。
[0004]本实用新型的技术效果:通过对土壤墒情监测系统的建立可以实时监测土壤的环境因子，通过在上位机和下位机就可以了解土壤因子的信息情况，代替了人为去现场测量数据的麻烦，通过运用模糊控制算法使灌溉的精度更高，可以很好地满足作物生产时期对水分的要求，减少了水资源的浪费，本系统具有低成本、控制精度高、可靠性好、存储量大的特点，满足农业生产的特点和要求。
【附图说明】
[0005]图1为本实用新型实施例结构原理图。
【具体实施方式】
[0006]它包括中央控制计算机(上位机)、单片机(下位机)、采集节点、液晶显示模块、无线模块、水分传感器、流量传感器、电磁阀驱动模块。
[0007](1)上位机
[0008]上位机采用中央控制计算机为核心，主要包括计算机和无线模块俩部分，软件编程采用C语言进行编写，主要用于对采集的数据进行显示和大量的存储。计算机与无线模块进行连接，通过无线模块与下位机实现数据的传输功能。
[0009](2)下位机
[0010]下位机采用STC12C5A08S2单片机作为下位机的控制核心，主要实现土壤墒情的监测和土壤墒情因子控制俩部分。STC12C5A08S2单片机具有1个时钟/机器周期，高速、高可靠，8路10位高速A/D转换，工作电压在5.5-3.3V之间。它具有双串口，实现了与上位机和采集节点之间的双串口通信需求。在监测系统中，当下位机与采集节点之间进行通信时，采用单片机一个通信串口连接无线模块实现数据传输，下位机将采集的数据送到液晶屏上进行显示。与上位机进行通信时，由于单片机的电平与计算机的电平不一致，单片机的另外一个串口需要通过MAX232进行电平转换，连接到无线模块上进行数据通信。在控制系统中，下位机将采集的数据作为模糊控制算法的输入，运用模糊算法计算出灌溉量，对作物进行有效的灌溉。
[0011](3)采集节点
[0012]采集节点主要完成现场数据的采集与传输部分。选择STC12C5A08S2作为节点的核心，通过对水分传感器采集的数据进行提取和处理，利用无线模块把数据传输给下位机进行显示。为了保证采集节点可以长时间稳定的工作采用可充电的锂电池进行供电。
[0013](4)液晶显示模块
[0014]米用12864LCD液晶显不，用于显不米集的土壤水分彳目息。
[0015](5)无线模块
[0016]采用SRWF_1028无线模块，无线模块用于接收和发送两种方式。SRWF_1028模块与计算机和单片机连接时，将电源和地线分别连接上为模块提供电能，还要将RXD与终端设备的TXD相连，TXD与终端设备的RXD相连，保证数据的接收和发送。
[0017](6)水分传感器
[0018]采用RS485 土壤水分传感器，通过对土壤介电常数的测量可以直接稳定的反应土壤水分的真实值，它的测量精度可达±3%。
[0019](7)流量传感器
[0020]采用LWGY型流量传感器，输出的是脉冲信号，供电电压5-24V，当流体流入传感器壳体内时，壳内的叶片与流向之间有一定的偏差角度，流体的冲力使叶片产生一定的动力，进而叶片进行旋转，当达到稳定旋转时，转速与流速成正比，由于叶片有导磁性，它处于信号检测器的磁场中，旋转的叶片将切割磁力线，线圈内的磁通量被改变，从而使线圈两端感应出电脉冲信号，此信号经过放大后，形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波，可远传至下位机，下位机通过检测脉冲多少来显示出流体的瞬时流量或总量。
[0021](8)电磁阀驱动模块
[0022]采用24V直流电磁阀DF1-25，为了避免继电器动作对单片机系统产生电磁干扰，将光电親合器加在单片机的一个输出引脚上，光电親合器输出连接外围继电器，继电器的常开触点控制电磁阀工作。
[0023]本实用新型具有以下功能:
[0024](1)现场采集的环境因子可以通过无线的形式进行通信；
[0025](2)可以对采集的数据进行大量的保存，为数据处理分析做准备；
[0026](3)实现土壤墒情测量显示，使工作人员及时了解土壤状况；
[0027](4)利用模糊控制算法去控制灌溉，提高了灌溉的效率和控制精度。
【主权项】
1.旱田节水灌溉智能监控装置:其特征在于:它包括上位机、下位机、采集节点、液晶显示模块、无线模块、水分传感器、流量传感器、电磁阀驱动模块，以单片机为下位机，中央控制室计算机为上位机，由于下位机与上位机的通信距离比较远，为了保证数据传输的可靠性采用无线模块的通信方式进行数据的传输，并将采集的数据传输到计算机中进行大量的存储和显示，以便工作人员及时的了解和掌握土壤墒情信息；在田地中，采用无线传感器节点进行数据的采集，采集节点采集的数据通过无线模块传递给下位机，并将采集的数据在下位机的液晶屏上显示出来供用户参考；在灌溉控制中，为了给作物提供适宜的生长环境，采用模糊控制算法对作物进行严格的灌溉控制，提高了系统的控制精度和稳定性，通过模糊控制算法计算每次的灌溉水流量进行灌溉，下位机通过采集流量传感器的数据，当达到预设的流量时下位机会关闭电磁阀停止灌溉。2.如权利要求1所述旱田节水灌溉智能监控装置，其特征在于所述上位机采用中央控制计算机为核心，主要包括计算机和无线模块俩部分，软件编程采用C语言进行编写，主要用于对采集的数据进行显示和大量的存储；计算机与无线模块进行连接，通过无线模块与下位机实现数据的传输功能。3.如权利要求1所述的旱田节水灌溉智能监控装置，其特征在于所述下位机采用STC12C5A08S2单片机作为下位机的控制核心，主要实现土壤墒情的监测和土壤墒情因子控制俩部分；STC12C5A08S2单片机具有1个时钟/机器周期，高速、高可靠，8路10位高速A/D转换，工作电压在5.5-3.3V之间；它具有双串口，实现了与上位机和采集节点之间的双串口通信需求；在监测系统中，当下位机与采集节点之间进行通信时，采用单片机一个通信串口连接无线模块实现数据传输，下位机将采集的数据送到液晶屏上进行显示；与上位机进行通信时，由于单片机的电平与计算机的电平不一致，单片机的另外一个串口需要通过MAX232进行电平转换，连接到无线模块上进行数据通信；在控制系统中，下位机将采集的数据作为模糊控制算法的输入，运用模糊算法计算出灌溉量，对作物进行有效的灌溉。4.如权利要求1所述的旱田节水灌溉智能监控装置，其特征在于所述采集节点主要完成现场数据的采集与传输部分；选择STC12C5A08S2作为节点的核心，通过对水分传感器采集的数据进行提取和处理，利用无线模块把数据传输给下位机进行显示；为了保证采集节点可以长时间稳定的工作采用可充电的锂电池进行供电。5.如权利要求1所述的旱田节水灌溉智能监控装置，其特征在于所述液晶显示模块采用12864IXD液晶显示，用于显示采集的土壤水分信息。6.如权利要求1所述的旱田节水灌溉智能监控装置，其特征在于所述无线模块采用SRWF_1028无线模块，无线模块用于接收和发送两种方式；SRWF_1028模块与计算机和单片机连接时，将电源和地线分别连接上为模块提供电能，还要将RXD与终端设备的TXD相连，TXD与终端设备的RXD相连，保证数据的接收和发送。7.如权利要求1所述的旱田节水灌溉智能监控装置，其特征在于所述水分传感器采用RS485 土壤水分传感器，通过对土壤介电常数的测量可以直接稳定的反应土壤水分的真实值，它的测量精度可达±3%。8.如权利要求1所述的旱田节水灌溉智能监控装置，其特征在于所述流量传感器采用LWGY型流量传感器，输出的是脉冲信号，供电电压5-24V，当流体流入传感器壳体内时，壳内的叶片与流向之间有一定的偏差角度，流体的冲力使叶片产生一定的动力，进而叶片进行旋转，当达到稳定旋转时，转速与流速成正比，由于叶片有导磁性，它处于信号检测器的磁场中，旋转的叶片将切割磁力线，线圈内的磁通量被改变，从而使线圈两端感应出电脉冲信号，此信号经过放大后，形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波，可远传至下位机，下位机通过检测脉冲多少来显示出流体的瞬时流量或总量。9.如权利要求1所述的旱田节水灌溉智能监控装置，其特征在于所述电磁阀驱动模块，采用24V直流电磁阀DF1-25，为了避免继电器动作对单片机系统产生电磁干扰，将光电親合器加在单片机的一个输出引脚上，光电親合器输出连接外围继电器，继电器的常开触点控制电磁阀工作。
【专利摘要】本实用新型公开一种旱田节水灌溉智能监控装置，属于农业节水灌溉智能监控领域。该装置分为上位机和下位机两部分，上位机实现采集数据的显示和存储，上位机与下位机通过无线通讯模块进行数据传输。下位机由采集节点、无线通讯模块、传感器和电磁阀驱动模块组成。采集节点将传感器采集的土壤墒情信息，通过无线通讯模块将数据传输到下位机，下位机将采集的数据在液晶屏上显示，供用户了解土壤环境。并将采集的数据通过模糊控制算法去计算每次的灌溉量，对作物生长所需的水分进行严格有效的灌溉。本装置能够很好地保证土壤墒情数据的采集和传输，实现准确和可靠的智能控制，提高水资源利用率。
【IPC分类】A01G25/16
【公开号】CN205143089
【申请号】CN201520418637
【发明人】赵斌, 衣淑娟, 范学佳, 高军, 董淏鸣
【申请人】黑龙江八一农垦大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年6月17日