一种适用于智慧农业的阀门远程控制终端及其工作方法与流程
本发明属于智慧农业物联网技术领域，具体涉及一种适用于智慧农业的阀门远程控制终端及其工作方法。
背景技术：
智慧农业是物联网技术在现代农业领域的高级应用，即运用传感器和软件进行远程监测，并通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有"智慧"。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。目前的智慧农业物联网技术主要包括有如下几个功能系统。
(1)监控功能系统:根据无线网络获取的植物生长环境信息，如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数(其它参数也可以选配，如土壤中的ph值和电导率等等)。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理，以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥和自动喷药等自动控制行为。
(2)监测功能系统:在农业园区内实现自动信息检测与控制，通过配备无线传感节点，太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备配备无线传感传输系统，每个基点配置无线传感节点，每个无线传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。以及根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。
(3)实时图像与视频监控功能系统:农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络，通过多维信息与多层次处理实现农作物的最佳生长环境调理及施肥管理。但是作为管理农业生产的人员而言，仅仅数值化的物物相联并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控为物与物之间的关联提供了更直观的表达方式。比如:哪块地缺水了，在物联网单层数据上看仅仅能看到水分数据偏低，应该灌溉到什么程度，而不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来做决策。因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端，而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用，直观地反映了农作物生产的实时状态，引入视频图像与图像处理，既可直观反映一些作物的生长长势，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平，从而可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。
在上述几大功能系统中，用于完成自动灌溉、自动喷药和液体肥料自动施肥等控制行为的阀门设备是必不可少的关键设备之一，但是这些阀门设备一般需野外离散布置，为了避免供电及通信走线的麻烦，通常采用电池供电并利用无线物联网络进行远程通信控制，因此必然存在阀门设备的终端节能需求，有必要设计一款既能实现远程无线控制行为又能延长终端电池续航能力的新型阀门远程控制终端。
技术实现要素：
为了解决现有阀门远程控制终端在无线控制以及电池节能等方面的需求，本发明目的在于提供一种适用于智慧农业的阀门远程控制终端及其工作方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种适用于智慧农业的阀门远程控制终端，包括微控制电路单元、无线收发电路单元、半双工收发功放电路及天线单元、功放供电控制电路单元和若干阀门控制模块，其中，所述阀门控制模块包括有电磁阀驱动电路单元以及电连接该电磁阀驱动电路单元的电磁阀；
所述微控制电路单元、所述无线收发电路单元和所述半双工收发功放电路及天线单元依次通信连接，所述微控制电路单元的功放使能输出端电连接所述功放供电控制电路单元的受控端，所述功放供电控制电路单元的供电输出端电连接所述半双工收发功放电路及天线单元的供电接入端，所述微控制电路单元的第一输出端电连接所述电磁阀驱动电路单元的受控端。
优化的，所述阀门控制模块还包括有与电磁阀对应的流量传感器，其中，所述流量传感器的输出端电连接所述微控制电路单元的第一输入端。
优化的，所述电磁阀采用脉冲电磁阀，所述电磁阀驱动电路单元采用型号为at9110的马达驱动芯片且包括有第一电容、第二电容和第一电阻，其中，所述马达驱动芯片的oa引脚和ob引脚分别电连接脉冲电磁阀的线圈支路两端，所述第一电容的两端分别电连接所述马达驱动芯片的oa引脚和ob引脚，所述马达驱动芯片的ia引脚和ib引脚分别电连接所述微控制电路单元的两个第一输出端，所述马达驱动芯片的vcc引脚电连接所述第一电阻的一端，所述马达驱动芯片的gnd引脚接地，所述第一电阻的另一端分别电连接所述第二电容的一端和电池组供电接入端，所述第二电容的另一端接地。
优化的，所述功放供电控制电路单元采用型号为mcp1824t-3302e/ot的低压差线性稳压芯片且包括有第三电容、第四电容、第五电容和第二电阻，其中，所述低压差线性稳压芯片的
优化的，所述半双工收发功放电路及天线单元采用型号为se2611t的功放芯片和型号为sn74lvc1g04dbvt的单路反向器且包括有第六电容和第七电容，其中，所述功放芯片的len引脚和crx引脚分别电连接所述单路反向器的y引脚，所述功放芯片的pen引脚和ctx引脚以及所述单路反向器的a引脚分别电连接所述无线收发电路单元的半双工收发切换端，所述功放芯片的tx引脚在串联所述第六电容后电连接所述无线收发电路单元的射频信号连接端，所述功放芯片的rx引脚在串联所述第六电容后电连接所述无线收发电路单元的射频信号连接端。
本发明所采用的另一种技术方案为：
一种如前所述适用于智慧农业的阀门远程控制终端的工作方法，包括休眠模式和觉醒模式；
所述休眠模式包括步骤如下：
s101.在确定进入休眠模式后，微控制电路单元和无线收发电路单元进入节能工作状态，同时由微控制电路单元控制在功放使能输出端输出第一电平信号，使所述功放供电控制电路单元的供电输出端输出低电平电压，所述半双工收发功放电路及天线单元下电停工；
所述觉醒模式包括步骤如下：
s201.在确定进入觉醒模式后，微控制电路单元和无线收发电路单元进入正常工作状态，同时由微控制电路单元控制在功放使能输出端输出第二电平信号，使所述功放供电控制电路单元的供电输出端输出高电平电压，所述半双工收发功放电路及天线单元上电工作；
s202.由微控制电路单元通过无线收发电路单元控制所述半双工收发功放电路及天线单元进入单工接收状态：若在唤醒信道上按期收到终端唤醒消息，则执行步骤s203，否则确定进入休眠模式；
s203.若在控制信道上按期收到包含有目标终端唯一标识信息和目标阀门唯一标识信息的阀门控制指令消息，则执行步骤s204，否则确定进入休眠模式，其中，所述阀门控制指令消息为阀门导通指令消息、阀门截止指令消息或阀门切换指令消息；
s204.由微控制电路单元判断所述目标终端唯一标识信息与本地终端唯一标识信息是否匹配，若匹配，则根据所述阀门控制指令消息控制与所述目标阀门唯一标识信息对应的阀门控制模块执行如下动作：通过电磁阀驱动电路单元驱动电磁阀导通/截止，然后由微控制电路单元通过无线收发电路单元控制所述半双工收发功放电路及天线单元进入单工发射状态：在确认信道上反馈阀门控制响应消息，否则返回步骤s203继续侦听控制信道。
优化的，当所述阀门控制模块还包括有与电磁阀对应的流量传感器时，则在通过电磁阀驱动电路单元驱动电磁阀导通后：
由微控制电路单元实时读取并累计来自流量传感器的流量数据，当累计结果达到在所述阀门控制指令消息中指示的流量限额时，通过电磁阀驱动电路单元驱动电磁阀截止，然后确定进入休眠模式。
优化的，若所述阀门控制指令消息还包含有口令验证选择信息和口令信息，则微控制电路单元在控制阀门控制模块执行相应动作前：
先根据所述口令验证选择信息在本地存储区中查找预存的对应口令内容，然后判断查找到的口令内容是否与所述口令信息一致，若一致则许可控制，否则拒绝控制，其中，所述口令验证选择信息用于指示与所述口令信息对应的口令唯一标识。
优化的，若所述口令验证选择信息和/或所述口令信息在所述阀门控制指令消息中被加密，且所述阀门控制指令消息还包含有加密算法选择信息/和加密密钥选择信息，则微控制电路单元按照如下方式解密获取所述口令验证选择信息和/或所述口令信息：
先根据所述加密算法选择信息在本地存储区中查找预存的对应解密算法/和根据所述加密密钥选择信息在本地存储区中查找预存的对应解密密钥，然后使用查找到的解密算法/和解密密钥解密获取所述口令验证选择信息和/或所述口令信息，其中，所述加密算法选择信息用于指示在加密所述口令验证选择信息和/或所述口令信息的过程中所采用加密算法的算法唯一标识，所述加密密钥选择信息用于指示在加密所述口令验证选择信息和/或所述口令信息的过程中所采用加密密钥的密钥唯一标识。
优化的，在所述步骤s202中，若所述终端唤醒消息为广播消息，则所述终端唤醒消息还包含有源地址无效位和/或广播地址无效位，其中，所述源地址无效位用于指示在所述终端唤醒消息中不存在源地址信息，所述广播地址无效位用于指示在所述终端唤醒消息中不存在广播地址信息，所述源地址信息用于指示所述终端唤醒消息的发送者身份，所述广播地址信息用于指示所述终端唤醒消息的接收者身份。
本发明的有益效果为：
(1)本发明创造提供了一种既能实现远程无线控制行为又能延长终端电池续航能力的新型阀门远程控制终端，一方面利用由半双工收发功放电路及天线单元、无线收发电路单元、微控制电路单元和阀门控制模块构成的阀门远程无线控制通路，可以实现控制指令消息的无线接收以及根据控制指令消息执行相应阀门控制的目的，另一方面利用由微控制电路单元、功放供电控制电路单元和半双工收发功放电路及天线单元构成的节能控制通路，可以在休眠时对所述半双工收发功放电路及天线单元进行下电节能操作，从而可以周期性或间隙性地启动接收控制指令消息，实现终端电池节能以及延迟续航能力的目的，使所述阀门远程控制终端更加适用于智慧农业场景中；
(2)通过采用包含休眠模式和觉醒模式的工作方法，可以进一步促使阀门远程控制终端在完成阀门远程控制操作过程中，充分利用各种非必要觉醒时隙来进行休眠节能，达成最佳的节能目的；
(3)在工作方法中通过应用口令校验机制和信息加密机制，可以避免执行非法的阀门控制指令，实现在远程控制过程中保障信息安全的目的；
(4)所述阀门远程控制终端还具有收发状态可指示、供电情况可监测、电路结构简单和易于产品实现等优点，便于实际推广和应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的阀门远程控制终端的电路结构框图。
图2是本发明提供的在阀门远程控制终端中微控制电路单元和收发状态指示电路单元的电路图。
图3是本发明提供的在阀门远程控制终端中无线收发电路单元的电路图。
图4是本发明提供的在阀门远程控制终端中半双工收发功放电路及天线单元和功放供电控制电路单元的电路图。
图5是本发明提供的在阀门远程控制终端中阀门控制模块的电路图。
图6是本发明提供的在阀门远程控制终端中工作供电电路单元、工作电压检测电路单元、驱动供电电路单元和驱动电压检测电路单元的电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
应当理解，当将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，当将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，不存在中间单元。应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例一
如图1～6所示，本实施例提供的所述适用于智慧农业的阀门远程控制终端，包括微控制电路单元、无线收发电路单元、半双工收发功放电路及天线单元、功放供电控制电路单元和若干阀门控制模块，其中，所述阀门控制模块包括有电磁阀驱动电路单元以及电连接该电磁阀驱动电路单元的电磁阀；所述微控制电路单元、所述无线收发电路单元和所述半双工收发功放电路及天线单元依次通信连接，所述微控制电路单元的功放使能输出端paen电连接所述功放供电控制电路单元的受控端，所述功放供电控制电路单元的供电输出端vpa电连接所述半双工收发功放电路及天线单元的供电接入端，所述微控制电路单元的第一输出端电连接所述电磁阀驱动电路单元的受控端。
如图1所示，在所述阀门远程控制终端的具体结构中，所述微控制电路单元用于控制终端进行在休眠模式与觉醒模式之间的相互切换：(1)在确定进入休眠模式时，控制本单元和所述无线收发电路单元进入节能工作状态，同时控制在功放使能输出端paen输出第一电平信号(例如低电平信号)，使所述功放供电控制电路单元的供电输出端vpa输出低电平电压，进而使所述半双工收发功放电路及天线单元下电停工；(2)在确定进入觉醒模式时，控制本单元和所述无线收发电路单元进入正常工作状态，同时控制在功放使能输出端paen输出第二电平信号(例如高电平触发信号)，使所述功放供电控制电路单元的供电输出端vpa输出高电平电压，进而使所述半双工收发功放电路及天线单元上电工作，然后在通过所述半双工收发功放电路及天线单元和所述无线收发电路单元接收到来自无线基站或远端设备的阀门控制指令消息后，识别所述阀门控制指令消息中的具体内容，最后根据所述阀门控制指令消息中的具体指令，通过所述电磁阀驱动电路单元驱动本地电磁阀执行相应的控制动作，例如导通、截止或切换等控制动作。如图2所示，具体的，所述微控制电路单元可以但不限于采用型号为stm8l052c6tc的微控制器芯片u1及其外围电路。
所述无线收发电路单元用于在所述微控制电路单元的控制下进行节能工作状态与正常工作状态之间的相互切换，其中，在正常工作状态时根据所述微控制电路单元的指示，控制所述半双工收发功放电路及天线单元进行单工接收状态与单工发射状态之间的切换，并在单工接收状态时，对通过所述半双工收发功放电路及天线单元接收到的模拟电信号进行相应模数处理(例如进行解调、解码和消息校验等处理)，然后将处理得到的数字信息传送至所述微控制电路单元，以及在单工发射状态时，对来自所述微控制电路单元的反馈信息进行相应数模处理(例如进行打包、编码和调制等处理)，然后将处理得到的模拟信号送至所述半双工收发功放电路及天线单元进行无线发射。如图3所示，具体的，所述无线收发电路单元可以但不限于采用型号为cy693940lfxc的无线收发器芯片u2及其外围电路。
所述半双工收发功放电路及天线单元用于在上电工作时且在所述无线收发电路单元的控制下进行单工接收状态与单工发射状态之间的切换，以便与无线基站或远端设备进行半双工通信。如图4所示，具体的，所述半双工收发功放电路及天线单元可以但不限于采用型号为se2611t的功放芯片u3和型号为sn74lvc1g04dbvt的单路反向器u4且包括有第六电容c40和第七电容c41，其中，所述功放芯片u3的len引脚和crx引脚分别电连接所述单路反向器u4的y引脚，所述功放芯片u3的pen引脚和ctx引脚以及所述单路反向器u4的a引脚分别电连接所述无线收发电路单元的半双工收发切换端tx，所述功放芯片u3的tx引脚在串联所述第六电容c40后电连接所述无线收发电路单元的射频信号连接端rfin，所述功放芯片u3的rx引脚在串联所述第六电容c40后电连接所述无线收发电路单元的射频信号连接端rfin。结合所述功放芯片u3和所述单路反向器u4的芯片手册可知，所述单路反向器u4的a引脚(作为所述单路反向器u4的输入引脚)用于输入来自所述半双工收发切换端tx的切换电平，然后通过所述单路反向器u4的y引脚(作为所述单路反向器u4的输出引脚)输出相反电平给所述功放芯片u3的len引脚(lnaenable,低噪声放大器使能引脚)和crx引脚(wlanreceiveantennaswitchcontrol,无线局域网接收天线切换控制引脚)，由此使得所述len引脚和所述crx引脚与所述pen引脚(poweramplifierenable,功率放大器使能端)和所述ctx引脚(wlantransmitantennaswitchcontrol,无线局域网发射天线切换控制引脚)的输入电平始终不同，即在所述len引脚和所述crx引脚输入有效电平信号(例如高电平信号)时，所述pen引脚和所述ctx引脚会输入无效电平信号(例如低电平信号)，使所述功放芯片u3进入单工接收状态，而在所述len引脚和所述crx引脚输入无效电平信号(例如低电平信号)时，所述pen引脚和所述ctx引脚会输入有效电平信号(例如高电平信号)，使所述功放芯片u3进入单工发射状态，进而可以实现在所述无线收发电路单元的控制下进行单工接收状态与单工发射状态之间的切换目的。另外，所述功放芯片u3的tx引脚(wlantransmitport,无线局域网发射端)和rx引脚(wlanreceiveport,无线局域网接收端)分别作为反馈信号的输入端和接收信号的输出端，通信连接所述无线收发电路单元的射频信号连接端rfin，实现不同信号的传输目的。
所述功放供电控制电路单元用于在所述微控制电路单元的控制下输出不同的电平电压，以便完成对所述半双工收发功放电路及天线单元的上电或下电操作，进而配合相应的觉醒模式或休眠模式。如图4所示，具体的，所述功放供电控制电路单元可以但不限于采用型号为mcp1824t-3302e/ot的低压差线性稳压芯片u5且包括有第三电容cap4、第四电容c13、第五电容c14和第二电阻r5，其中，所述低压差线性稳压芯片u5的
所述阀门控制模块用于在所述微控制电路单元的控制下，通过对所述电磁阀驱动电路单元的输入信号控制，完成对相应电磁阀的导通、截止或切换等操作。具体的，如图5所示，在阀门控制模块中，所述电磁阀采用脉冲电磁阀，所述电磁阀驱动电路单元(在图5中，电磁阀驱动电路单元1～6均采用相同的电路结构，本处以电磁阀驱动电路单元1为例具体描述电路连接关系)可以但不限于采用型号为at9110的马达驱动芯片dr1且包括有第一电容c43、第二电容c44和第一电阻r22，其中，所述马达驱动芯片dr1的oa引脚(即反向信号输出引脚)和ob引脚(即正向信号输出引脚)分别电连接脉冲电磁阀的线圈支路两端(dat，dbt)，所述第一电容c43的两端分别电连接所述马达驱动芯片dr1的oa引脚和ob引脚，所述马达驱动芯片dr1的ia引脚(即反转信号输入引脚)和ib引脚(即正转信号输入引脚)分别电连接所述微控制电路单元的两个第一输出端(dr1a，dr1b)，所述马达驱动芯片dr1的vcc引脚(即供电引脚)电连接所述第一电阻r22的一端，所述马达驱动芯片dr1的gnd引脚(即接地引脚)接地，所述第一电阻r22的另一端分别电连接所述第二电容c44的一端和电池组供电接入端vbts，所述第二电容c44的另一端接地。结合所述马达驱动芯片dr1的芯片手册可知，在所述ia引脚输入反转信号时，所述oa引脚与所述ob引脚之间输出反向电流，从而通过所述脉冲电磁阀的线圈支路驱动截止阀门，而在所述ib引脚输入正转信号时，所述oa引脚与所述ob引脚之间输出正向电流，从而通过所述脉冲电磁阀的线圈支路驱动导通阀门，由此可以通过对反转信号或正转信号进行输入选择，完成对相应电磁阀的导通、截止或切换等操作。
此外，所述阀门远程控制终端还应当包括有蓄电池单元，以便为所述微控制电路单元、所述无线收发电路单元、所述半双工收发功放电路及天线单元、所述功放供电控制电路单元和所述阀门控制模块等提供电能支持，其中，所述蓄电池单元可以但不限于为锂电池或其它电池。
由此通过前述对阀门远程控制终端的详细描述，一方面利用由半双工收发功放电路及天线单元、无线收发电路单元、微控制电路单元和阀门控制模块构成的阀门远程无线控制通路，可以实现控制指令消息的无线接收以及根据控制指令消息执行相应阀门控制的目的，另一方面利用由微控制电路单元、功放供电控制电路单元和半双工收发功放电路及天线单元构成的节能控制通路，可以在休眠时对所述半双工收发功放电路及天线单元进行下电节能操作，从而可以周期性或间隙性地启动接收控制指令消息，实现终端电池节能以及延迟续航能力的目的，使所述阀门远程控制终端更加适用于智慧农业场景中。
为了进一步实现终端电池节能目的，前述适用于智慧农业的阀门远程控制终端的工作方法，还可以包括休眠模式和觉醒模式，其中，所述休眠模式可以但不限于包括步骤如下s101：
s101.在确定进入休眠模式后，微控制电路单元和无线收发电路单元进入节能工作状态，同时由微控制电路单元控制在功放使能输出端paen输出第一电平信号，使所述功放供电控制电路单元的供电输出端vpa输出低电平电压，所述半双工收发功放电路及天线单元下电停工。
在所述步骤s101中，是否进入休眠模式由所述微控制电路单元根据实际情况决定，一旦进入休眠模式，所述微控制电路单元和所述无线收发电路单元都将以最节能状态维持最基本的工作，例如计时工作等，同时所述半双工收发功放电路及天线单元将下电而无能耗损失，如此可在休眠阶段节省大量的电能。
另外，所述觉醒模式可以但不限于包括步骤如下s201～s204。
s201.在确定进入觉醒模式后，微控制电路单元和无线收发电路单元进入正常工作状态，同时由微控制电路单元控制在功放使能输出端paen输出第二电平信号，使所述功放供电控制电路单元的供电输出端vpa输出高电平电压，启动所述半双工收发功放电路及天线单元上电工作。
在所述步骤s201中，是否进入觉醒模式由所述微控制电路单元根据实际情况决定，一旦进入觉醒模式，所述微控制电路单元和所述无线收发电路单元都将恢复正常工作，同时所述半双工收发功放电路及天线单元将上电，准备随时接收或发射空口消息。
s202.由微控制电路单元通过无线收发电路单元控制所述半双工收发功放电路及天线单元进入单工接收状态：若在唤醒信道上按期收到终端唤醒消息，则执行步骤s203，否则确定进入休眠模式。
在所述步骤s202中，所述终端唤醒消息为来自无线基站/远端设备的且用于唤醒间隙性休眠终端(即本实施例中的阀门远程控制终端)的专用空口消息，为了提高终端唤醒概率，可优选通过如下方式进行发送：在唤醒信道上且在第一时段内连续性地周期发送多个所述终端唤醒消息，其中，所述终端唤醒消息包含有第一时段时长信息和当前消息发送时钟信息，所述第一时段时长信息用于指示所述第一时段的时长t，所述当前消息发送时钟信息用于指示从第一时段的起始时刻起至当前消息发送时刻的时间戳tx。通过前述信息配置，可以使间隙性休眠终端在获取所述第一时段时长信息和所述当前消息发送时钟信息后，知道本轮所述终端唤醒消息的发送结束时间，进而可以设置一个较长的临时休眠时间(即t-tx)来进行定时休眠(即进入短暂的休眠模式)，直接睡到发送结束后再醒来(即再次进入觉醒模式)，从而利于终端节能。此外，所述唤醒信道为空口中专用于发射终端唤醒相关消息(包括但不限于所述终端唤醒消息)的专用信道。
详细优化的，所述第一时段的时长t大于间隙性休眠终端的睡眠周期t，所述睡眠周期t包括间隙性休眠终端的周期休眠时长tsleep和周期觉醒时长twake，所述终端唤醒消息的发送周期小于无线终端的周期觉醒时长twake。通过前述时长设置，可以确保间隙性休眠终端在任何一个睡眠周期的觉醒时长内能够完整收到所述终端唤醒消息，杜绝出现唤醒遗漏。举例的，若所述周期觉醒时长twake为100ms，所述周期休眠时长tsleep为3900ms，则间隙性休眠终端的睡眠周期为4秒，所述发送周期可设计为60ms(假设所述终端唤醒消息的发送时长为50ms，预留10ms的时隙间距)，所述第一时段的时长可设计为4020ms，即可连续发送67次所述终端唤醒消息。
详细优化的，若要唤醒所有间隙性休眠终端以便完成进一步的远程阀门控制，所述终端唤醒消息可设计为广播消息，此时对于间隙性休眠终端而言，可以不必知道所述终端唤醒消息的发送者身份和/或接收者身份，因此所述终端唤醒消息还可包含有源地址无效位和/或广播地址无效位，其中，所述源地址无效位用于指示在所述终端唤醒消息中不存在源地址信息，所述广播地址无效位用于指示在所述终端唤醒消息中不存在广播地址信息，所述源地址信息用于指示所述终端唤醒消息的发送者身份，所述广播地址信息用于指示所述终端唤醒消息的接收者身份。通过前述终端唤醒消息的地址缺省配置，可以有效缩短消息长度(一般可缩短4字节或8字节)和发送时长，不但利于消息发送者节能，提高信道利用率，还可以有效缩短间隙性休眠终端的周期觉醒时长，进一步利于终端节能。
s203.若在控制信道上按期收到包含有目标终端唯一标识信息和目标阀门唯一标识信息的阀门控制指令消息，则执行步骤s204，否则确定进入休眠模式，其中，所述阀门控制指令消息为阀门导通指令消息、阀门截止指令消息或阀门切换指令消息。
在所述步骤s203中，所述阀门控制指令消息为来自无线基站/远端设备的且用于指导阀门远程控制终端执行阀门导通/截止/切换等具体操作的专用空口消息，其中，所述阀门导通指令消息用于指导阀门远程控制终端执行阀门导通操作，所述阀门截止指令消息用于指导阀门远程控制终端执行阀门截止操作，所述阀门切换指令消息用于指导阀门远程控制终端执行阀门切换操作(即从导通切换为截止或从截止切换为导通)。详细优化的，当所述阀门控制指令消息包含有控制任务唯一标识和临时休眠时长，则在侦听收到所述阀门控制指令消息后，若根据所述控制任务唯一标识发现已完成相应阀门控制任务，则根据所述临时休眠时长确定进入定时的休眠模式。如此可不再执行后续步骤s204，避免重复执行和出现控制错误，以及实现及时休眠，进一步利于终端节能。此外，所述控制信道为空口中专用于发射终端控制相关消息(包括但不限于所述阀门控制指令消息)的专用信道，其与所述唤醒信道可以相同，也可以不同。
s204.由微控制电路单元判断所述目标终端唯一标识信息与本地终端唯一标识信息是否匹配，若匹配，则根据所述阀门控制指令消息控制与所述目标阀门唯一标识信息对应的阀门控制模块执行如下动作：通过电磁阀驱动电路单元驱动电磁阀导通/截止，然后由微控制电路单元通过无线收发电路单元控制所述半双工收发功放电路及天线单元进入单工发射状态：在确认信道上反馈阀门控制响应消息，否则返回步骤s203继续侦听控制信道。
在所述步骤s204中，所述阀门控制响应消息为向无线基站/远端设备指示本次阀门远程控制成功的空口消息。此外，所述确认信道为空口中专用于发射终端响应相关消息(包括但不限于所述阀门控制响应消息)的专用信道，其与所述唤醒信道或所述控制信道可以相同，也可以不同。
进一步优化的，为了校验无线基站/远端设备是否合法，防止出现“伪基站”问题，以及避免执行不合法的阀门控制指令，在本实施例中，所述阀门控制指令消息还将包含有口令验证选择信息和口令信息，如此微控制电路单元在控制阀门控制模块执行相应动作前：还需先根据所述口令验证选择信息在本地存储区中查找预存的对应口令内容，然后判断查找到的口令内容是否与所述口令信息一致，若一致则许可控制，否则拒绝控制，其中，所述口令验证选择信息用于指示与所述口令信息对应的口令唯一标识。由于所述口令验证选择信息与口令内容的对应关系提前预置在合法的阀门远程控制终端中，并与提前预置在合法基站/远端设备中的所述口令验证选择信息与所述口令信息的对应关系一致，而前述对应关系没有预置在“伪基站”中，因此所述阀门远程控制终端可以自行根据口令内容与口令信息的校验结果确定发起控制消息的无线基站/远端设备是否合法，并仅在确认合法时才允许控制阀门，由此可以有效规避“伪基站”发送非法控制消息的安全风险，实现在远程控制过程中保障信息安全的目的。
详细优化的，为了进一步确保所述口令验证选择信息和/或所述口令信息的传输安全，防止被其他“黑客”站点空中截取，因此有必要对前述重要信息进行加密保护，因此在本实施例中，还使所述口令验证选择信息和/或所述口令信息在所述阀门控制指令消息中被加密，且使所述阀门控制指令消息还包含有加密算法选择信息/和加密密钥选择信息，如此所述微控制电路单元还需按照如下方式解密获取所述口令验证选择信息和/或所述口令信息：先根据所述加密算法选择信息在本地存储区中查找预存的对应解密算法/和根据所述加密密钥选择信息在本地存储区中查找预存的对应解密密钥，然后使用查找到的解密算法/和解密密钥解密获取所述口令验证选择信息和/或所述口令信息，其中，所述加密算法选择信息用于指示在加密所述口令验证选择信息和/或所述口令信息的过程中所采用加密算法的算法唯一标识，所述加密密钥选择信息用于指示在加密所述口令验证选择信息和/或所述口令信息的过程中所采用加密密钥的密钥唯一标识。其中，所述加密算法选择信息与解密算法的对应关系提前预置在阀门远程控制终端中，并与提前预置在合法基站/远端设备中的所述加密算法选择信息与加密算法的对应关系一致；所述加密密钥选择信息与解密密钥的对应关系提前预置在阀门远程控制终端中，并与提前预置在合法基站/远端设备中的所述加密密钥选择信息与加密密钥的对应关系一致。由于“黑客”设备不能提前预知前述对应关系，因此很难破解得到所述口令验证选择信息和/或所述口令信息，可以进一步提升信息安全性。
由此通过前述休眠模式和觉醒模式的详细步骤，可以进一步促使阀门远程控制终端在完成阀门远程控制操作过程中，充分利用各种非必要觉醒时隙来进行休眠节能，达成最佳的节能目的。此外，通过应用口令校验机制和信息加密机制，可以避免执行非法的阀门控制指令，实现在远程控制过程中保障信息安全的目的。
优化的，在所述阀门远程控制终端中，所述阀门控制模块还包括有与电磁阀对应的流量传感器，其中，所述流量传感器的输出端iot1～2电连接所述微控制电路单元的第一输入端。如图1和5所示，所述流量传感器用于布置在与相应电磁阀绑定的管道中(例如供水管道中)，并将在该管道中采集获取的流量数据传送至所述微控制电路单元，以便实现定量导通的精确化控制目的，例如导通供应100升的灌溉用水。由此在所述步骤s204中，进一步优化的，在通过电磁阀驱动电路单元驱动电磁阀导通后：由微控制电路单元实时读取并累计来自流量传感器的流量数据，当累计结果达到在所述阀门控制指令消息中指示的流量限额时，通过电磁阀驱动电路单元驱动电磁阀截止，然后确定进入休眠模式。通过前述流量传感器的配置和相应步骤说明，可以实现自动化的定量导通控制目的，无需再接收新的阀门控制指令消息，也能根据预设条件进行自动化截止控制，促进现有农业的智慧化。
优化的，在所述阀门远程控制终端中，还包括收发状态指示电路单元，其中，所述收发状态指示电路单元包括双向发光二极管leds、第三电阻r12和第四电阻r16，所述双向发光二极管leds的一端电连接所述微控制电路单元的第二输出端ledb，所述双向发光二极管leds的另一端分别电连接所述第三电阻r12的一端和所述第四电阻r16的一端，所述第三电阻r12的另一端电连接所述微控制电路单元的第三输出端leda，所述第四电阻r16的另一端接地。如图1和2所示，通过设置所述收发状态指示电路单元，可以在单工接收状态或单工发射状态时，通过在所述微控制电路单元的第二输出端ledb和第三输出端leda输出不同电平，使所述双向发光二极管leds发出不同的颜色来指示对应的收发状态，例如发出红光指示单工发射状态，发出绿光指示单工接收状态，进而可以利于用户进行设备检测和验证。
优化的，在所述阀门远程控制终端中，还包括工作供电电路单元及工作电压检测电路单元和驱动供电电路单元及驱动电压检测电路单元，其中，所述工作电压检测电路单元的检测电压输出端adcw和所述驱动电压检测电路单元的检测电压输出端adcd分别电连接所述微控制电路单元的第二输入端。如图1和6所述，通过配置所述工作电压检测电路单元可以检测终端电池的工作供电是否正常，通过配置所述驱动电压检测电路单元可以检测电磁阀的驱动供电是否正常，若不正常，可以被所述微控制电路单元所察觉，以便向无线基站/远端设备上报发送指示相应供电情况出现异常的报警消息。
综上，采用本实施例所提供的适用于智慧农业的阀门远程控制终端及其工作方法，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种既能实现远程无线控制行为又能延长终端电池续航能力的新型阀门远程控制终端，一方面利用由半双工收发功放电路及天线单元、无线收发电路单元、微控制电路单元和阀门控制模块构成的阀门远程无线控制通路，可以实现控制指令消息的无线接收以及根据控制指令消息执行相应阀门控制的目的，另一方面利用由微控制电路单元、功放供电控制电路单元和半双工收发功放电路及天线单元构成的节能控制通路，可以在休眠时对所述半双工收发功放电路及天线单元进行下电节能操作，从而可以周期性或间隙性地启动接收控制指令消息，实现终端电池节能以及延迟续航能力的目的，使所述阀门远程控制终端更加适用于智慧农业场景中；
(2)通过采用包含休眠模式和觉醒模式的工作方法，可以进一步促使阀门远程控制终端在完成阀门远程控制操作过程中，充分利用各种非必要觉醒时隙来进行休眠节能，达成最佳的节能目的；
(3)在工作方法中通过应用口令校验机制和信息加密机制，可以避免执行非法的阀门控制指令，实现在远程控制过程中保障信息安全的目的；
(4)所述阀门远程控制终端还具有收发状态可指示、供电情况可监测、电路结构简单和易于产品实现等优点，便于实际推广和应用。
以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
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