一种基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农业种植自动控制领域，尤其是一种适用于香蕉园或香蕉农场的基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统及方法。
【背景技术】
[0002]滴灌节水增产的巨大作用，已经被越来越多的香蕉种植者得到认可。目前滴灌自控系统分为有线和无线两种控制连接方式，有线自控系统由于要铺设电缆，成本太高，且易遭雷击损坏，后期维护困难。
[0003]现今的自控无线系统存在诸多缺陷:采用电信网络作为通讯手段，虽然覆盖广，但由于偏远区域信号差，导致使用效果不可靠，无法保证通讯时时畅通；采用ZigBee网络形式，由于ZIBee使用高频2.4G信号，容易被高大的香蕉作物遮挡，受环境限制，且当通讯距离加大时，功耗也大，无法适应大面积种植；控制终端使用电脑，难以适应农业的恶劣潮湿等环境，故障率高，成本高，对于低学历农业种植者操作难度大；田间首部多采用以色列水利控制隔膜驱动电磁阀，缺少适合的动作和流量反馈手段，随着使用时间的增加，出现故障后难以察觉，造成阀门开度变化或滴灌带不能正常工作。此外，如何实现滴灌灌溉均匀性，也缺乏切实的检测手段。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明提供一种基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统，能够实现网络信号穿透力强，覆盖面积大，操作简单，适应力强，有效反馈田间的实际运行状况，为灌溉均匀性提供相应的指标数据。
[0005]本发明的目的还在于提供一种基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控方法。
[0006]本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统，其特征在于:由触摸屏控制终端，无线低频网络网关，无线低频网络传输模块，阀门远程控制单元和传感器构成，触摸屏控制终端与无线低频网络网关相连，无线低频网络传输模块与阀门远程控制单元和传感器相连。
[0008]而且，所述的触摸屏控制终端由显示部分和控制部分组成，显示部分采用触摸屏，控制部分采用高性能、低功耗的CM0S8位微处理器。
[0009]而且，所述的无线网络为无线低频网络，采用433Mhz?490Mhz频段信号，mesh自组网。
[0010]而且，所述的无线低频网络网关由收发单元和集中器组成。
[0011]而且，所述的阀门远程控制单元由微控制器、阀门控制单元、数据采集单元和能源管理单元组成，所述微处理器通过无线低频网络传输模块接受触摸屏控制终端指令，驱动控制阀门控制单元实现滴灌阀门的启停；数据采集部分将采集到的传感器数据通过无线模块反馈给触摸屏控制终端；能源管理部分负责让太阳能板或锂电池为阀门远程控制单元和通讯模块供电，同时保持锂电池的能源储备。
[0012]而且，所述的传感器由压力传感器和微型流量传感器组成，压力传感器实时采集阀门出口的压力，微型流量传感器用于测量阀门控制腔流量。
[0013]一种基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控方法，其特征在于:包括如下步骤:
[0014](I).低频信号检测:对香蕉园种植区域，检测433Mhz?490Mhz频段信号，选取合适的低频工作频段，触摸屏控制终端通过无线低频网络网关进行自动组网，获取网络节点的数量、地址、级数以及路由等情况，一旦网络通畅，证明无线信号穿越香蕉园成功，可以执行滴灌控制任务；
[0015](2).开启灌溉系统:操作人员通过触摸屏控制终端界面开启手动或者自动灌溉模式；阀门动作命令被激发，触摸屏控制终端将相应指令通过网关传递给对应ID的无线低频网络传输模块和阀门远程控制单元；阀门远程控制单元解析动作要求，执行阀门动作；
[0016](3).阀门自动控制:通过压力和微流量传感器检测阀门进出口水压和控制腔水量，并通过无线网络，反馈给触摸屏控制终端，触摸屏控制终端根据控制腔水量值，判断阀门动作状态以及阀门工作是否正常，一旦出现故障，及时报警，停止灌溉；
[0017](4).阀门开量自动控制:根据进出口压力，与阀门流量系数表对比，判断阀门出口流量，出现流量不均匀时，可手动调节阀门导阀，确保灌溉均匀性。
[0018]而且，所述的自动模式是通过设定轮管组和轮管组工作制度，以及水肥的配比关系，通过启动键，系统按照预先设定程序，自动完成灌溉任务。
[0019]本发明的优点和有益效果为:
[0020]1、本发明的基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统及控制方法，采用无线低频网络，绕障碍物能力强，解决了香蕉园地形复杂对无线信号传输的影响；带有自组网功能的MESH网络，信号覆盖半径大，传输距离远，网络覆盖半径3千米，节点间传输距离达到1200米，适合香蕉作物生长环境使用。
[0021]2、本发明的基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统及控制方法，使用触摸屏控制终端，图形化标识简单清楚，易于操作，成本低，适应恶劣环境。
[0022]3、本发明的基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统及控制方法，使用微型流量传感器和压力传感器，反馈阀门动作状态和出水流量，确保了大面积使用时，每个阀门有较好的反馈手段和准确的流量数据，实时反馈电磁阀(水利控制隔膜驱动电磁阀)动作和阀门出水量，为灌溉均匀性提供了有效的检测手段，确保阀门工作正常。
[0023]4、本发明的基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统及控制方法，可实现根据阀门流量数据，进行灌溉均匀性评判，保证灌溉均匀性。
[0024]5、本发明的基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统及控制方法，能够实现网络信号穿透力强，覆盖面积大，传输距离远，操作简单，适应力强，有效反馈田间的实际运行状况，为灌溉均匀性提供相应的指标数据。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的滴灌自动控制系统的结构示意图。
[0026]附图标记说明
[0027]1-触摸屏控制终端(CTS)、2_无线低频网络网关、3-无线低频网络传输模块、4-阀门远程控制单元、5-滴灌阀门、6-传感器。
【具体实施方式】
[0028]下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0029]一种基于无线低频网络的香蕉农场滴灌自控系统，其由触摸屏控制终端(CTS) 1，无线低频网络网关2，无线低频网络传输模块3，阀门远程控制单元(VLRTU) 4和传感器6构成，触摸屏控制终端与无线低频网络网关相连，无线低频网络传输模块与阀门远程控制单元和传感器相连。还包括安装于香蕉农场的一组滴灌阀门5。
[0030]显示部分采用10寸串口触摸屏，像素1024X600，IG内存，宽电压9-26V供电模式。通过组态软件能够实现功能画面的设计和实现。控制部分采用高性能、低功耗的CM0S8位微处理器，做为滴灌控制的核心单元，实现无线网络组网和通讯功能，以及触摸屏画面的操作响应，完成滴灌灌溉控制。
[0031]无线低频网络网关由收发单元和集中器组成。集中器控制网络的一切活动。一个集中器最多可以控制256个节点，最大支持10级路由。负责自动组建网络，自动维护和优化网络路由