栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置制造方法
【专利摘要】本发明的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，包括：第一部件，第一部件进一步包括传感器模块、数据采集A/D转换模块、无线驱动单片机、电磁阀和第一无线通信模块，传感器模块将栽培环境现场的采集信号经数据采集A/D转换模块传送给第一无线通信模块，第一无线通信模块的输出端通过无线驱动单片机控制电磁阀的开关；第二部件，包括第二无线通信模块和监控模块，第二无线通信模块接收第一无线通信模块发送的信号并交监控模块进行处理，并将控制信号再经第二无线通信模块传送给第一无线通信模块实施控制；一通信总线，设置在第一、第二无线通信模块之间，实现其无线通信。本发明根据不同的农作物生长过程，分别进行相对科学的精确灌溉，满足农作物的生长需求，实现农业生产自动化、智能化的目标。
【专利说明】栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及一种区域农田、设施农业环境控制领域，尤其涉及一种农田、设施的栽培环境现场监测及灌溉控制系统现场无线传输装置。
【背景技术】
[0002]作物精确控制灌溉技术兴起于20世纪80年代后期，目前，对精确灌溉技术还没有统一的定义，但一般认为:精确灌溉是以大田耕作为基础，按照作物生长过程的要求，通过现代化监测手段，对作物的每一个生长发育状态过程以及环境要素的现状实现数字化、网络化、智能化监控，同时运用无线传输技术及计算机分析控制等先进技术实现对农作物生长、土壤墒情、环境气候等从宏观到微观的监测预测及控制。根据监测结果，采用最精确的灌溉方法对农作物进行严格有效的施肥灌水，以确保作物在生长过程中的需要，而实现高产、优质、高效和节水灌溉技术。农业精确灌溉技术是借助于无线传输技术、气象预测、计算机决策系统这一完整的体系，对农业生产的生产状况、气候和生物性灾害、土壤墒情等进行有效的监测预报，指导人们根据各种实时情况适时、适地采取相应的灌溉方法及操作手段。变过去凭经验进行农事操作为实现智能化的科学管理，以提高农业生产的稳定性和可控性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种小型化区域农田、设施栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，以解决区域农田、设施栽培环境参数监测与远程传输。
[0004]为了达到上述的目的，本发明的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，包括:
[0005]第一部件，所述第一部件进一步包括传感器模块、数据采集A/D转换模块、无线驱动单片机、电磁阀和第一无线通信模块，所述传感器模块用于采集栽培环境现场的数据，经所述数据采集A/D转换模块采集处理后，经所述无线驱动单片机记录后由所述第一无线通信发射模块发送；
[0006]第二部件，包括第二无线通信模块和监控模块，所述第二无线通信模块接收所述第一无线通信模块发送的信号并交所述监控模块进行处理，并将控制信号再经所述第二无线通信模块传送给所述第一无线通信模块实施控制，所述第一部件接收所述第二部件的控制信号，通过所述无线驱动单片机记录灌溉参数并控制所述电磁阀灌溉的启停；
[0007]—通信总线，设置在所述第一、第二无线通信模块之间，实现其无线通信。
[0008]比较好的是，本发明的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述通信总线为一 ZIGBEE通信方式。
[0009]比较好的是，本发明的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述数据采集A/D转换模块对所述传感器模块的数据进行采集、数模转换及信号放大。
[0010]比较好的是，本发明的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述第一部件进一步包括一防雷部件。
[0011]比较好的是，本发明的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述第一部件还包括一通信扩展模块。
[0012]比较好的是，本发明的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述第一部件还包括独立电源。
[0013]本发明利用一个集中的第一部件构成数据传输装置和自动灌溉装置，分散分布的无线通信模块组成的ZIGBEE无线通信手段和第二部分微机相连，将设施现场蔬菜栽培环境监测动态实时数据及图象进行无线传输，经过智能数据库分析，实现了栽培环境监测数据的无线实时监测及自动灌溉决策。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明:
[0015]图1是本发明的无线传输装置的组成框图。
【具体实施方式】
[0016]以下将结合附图对本发明装置进一步的详细描述。本发明包括第一部件10和第二部件20，以及两个部件进行通信的通信总线30。
[0017]第一部件10设置在栽培和监测现场，包括传感器模块101、数据数据采集A/D转换模块102、无线驱动单片机103、第一无线通信模块104和电磁阀105组成，以下逐一进行介绍:
[0018]传感器模块101由若干个传感器组成，每个传感器分别包括供电部分、恒流控制、物理传感器。一个或多个传感器分布在环境现场，其功能主要是将采集的物理量信号转换成对应的模拟电量信号。数据数据采集A/D转换模块102用以接收传感器模块101发出的模拟电量信号，并进行A/D处理，转换为数字信号后，交其内部的运算放大器进行放大，然后提供给第一无线通信模块104。数据数据采集A/D转换模块102组成了一个恒流控制系统，完成提供高稳定电压和读取相关传感器的数值。
[0019]无线驱动单片机103主要由稳压器，电源转换器，负责提供稳定的控制开关量。电磁阀105受无线驱动单片机103输出的控制开关量控制，继而对浇灌时间和水量等具体参数操作。
[0020]无线驱动单片机103连接第一无线通信模块104，接收来自第一无线通信模块104的控制信号。
[0021]本发明的第二部件20包括第二无线通信模块201和监控模块202，其中，第二无线通信模块201通过通信总线30接收第一部件10由第一无线通信模块104发出的现场信息，然后传递给监控模块202，该监控模块202中包括监控软件和智能分析数据库，监控软件在得到第一部件10发来的数据后，经智能数据库分析，通过无线通信模块发送启停指令至第一部件10。
[0022]本发明的通信总线30采用ZIGBEE方式，该ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
[0023]此外，由于第一部件10往往处于野外现场环境中，因此在一个实施例中，第一部件10还包防雷部件106和独立电源108，该防雷部件106可主要由专用快速吸收器件组成。为通信扩展需要，本发明的第一部件10还可以再加入通信扩展模块107。上述组成第一部件10的若干模块均装设在一保护外壳内。该保护外壳具有电磁屏蔽作用，但是可通过外露的天线将现场传感器信号和本装置输出信号通过无线传输装置进行双向通信。此外，外壳金属支架可接地，作为雷击能量泄放通道。在较佳实施例中，外壳可使用防水设计，以满足野外环境的需求。
[0024]目前实现的精确灌溉技术主要是以土壤墒情传感器为基础，通过采集设置于农田内的土壤墒情传感器的含水量数据，并且配合环境气象预测和计算机决策系统对铺设在田间的灌溉电磁阀进行控制，以保证土壤的含水量，来满足农作物的生长需求。
[0025]下面结合本发明的上述组成，结合精灌系统工作的过程，对本发明应用于区域农田、设施栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输作进一步的详细描述:
[0026]第一部件10将通过传感器101及数据采集A/D转换模块102采集的、由第一无线通信模块104传输的土壤信息和环境信息通过通信总线30传送至现场第二部件20，第二部件20的第二无线通信模块201接收后，交监控模块202，该模块中的监控软件将得到的数据记录，并且可视操作化。同时交智能数据库分析得到的数据，通过以往现场操作工人的操作经验做基础矫正，完善数据库。同时将矫正后的控制信号在通过通信总线30发送给第一部件10的无线驱动单片机103，控制现场的电磁阀105实施浇灌。第二部件20中的监控模块202还可以根据现场实际情况，制作现场监控模型图，正确、清晰的表示出每个传感器及灌溉电磁阀的实际现场位置，在灌溉时实时显示灌溉动态及监测数据。并且同时实现自动操作及人工操作的无缝切换。
[0027]本发明中，还可以实现将所有传感器监测的数据通过无线传输的方式传输至计算机，将所有数据显示在现场终端软件用户界面。并通过农业企业老一辈的从业种植人员的经验，编辑成灌溉专家决策数据库(计算机决策系统)，根据不同的农作物，分别进行相对科学的精确灌溉，以满足农作物的生长需求，实现农业生产自动化、智能化的目标。
[0028]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
【权利要求】
1.栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，包括: 第一部件，所述第一部件进一步包括传感器模块、数据采集A/D转换模块、无线驱动单片机、电磁阀和第一无线通信模块，所述传感器模块用于采集栽培环境现场的数据，经所述数据采集A/D转换模块采集处理后，经所述无线驱动单片机记录后由所述第一无线通信发射模块发送； 第二部件，包括第二无线通信模块和监控模块，所述第二无线通信模块接收所述第一无线通信模块发送的信号并交所述监控模块进行处理，并将控制信号再经所述第二无线通信模块传送给所述第一无线通信模块实施控制，所述第一部件接收所述第二部件的控制信号，通过所述无线驱动单片机记录灌溉参数并控制所述电磁阀灌溉的启停； 一通信总线，设置在所述第一、第二无线通信模块之间，实现其无线通信。
2.根据权利要求1所述的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述通信总线为一 ZIGBEE通信方式。
3.根据权利要求2所述的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述数据采集A/D转换模块对所述传感器模块的数据进行采集、数模转换及信号放大。
4.根据权利要求2或3所述的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述第一部件进一步包括一防雷部件。
5.根据权利要求4所述的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述第一部件还包括一通信扩展模块。
6.根据权利要求5所述的栽培环境监测及灌溉控制系统现场无线传输装置，其特征在于，所述第一部件还包括独立电源。
【文档编号】G08C17/02GK104460403SQ201310442288
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】陈金星 申请人:中国科学院上海生命科学研究院