节能式灌溉监测系统的制作方法

本发明涉及物联网技术领域，尤其是涉及节能式灌溉监测系统。

背景技术：

在传动农业中，劳动者是通过经验来感知光照强度、空气湿度、降雨量等自然因素来进行劳作，这样，并不能精准地把握各个参数的具体数值，因而亦不能保证农作物良好的生产产量。为改变此状，目前，国内已有针对农业种植的智能控制系统，但是它们存在传感器网络数据冗余、数据监测精度低、网络能耗高的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供节能式灌溉监测系统，能精准把握土壤温湿度、光照强度及降雨量等自然环境参数，这样，便于对农作物的生长状态进行远距离监控。同时，也能精准监控灌溉设备的实际灌溉状况，实现以较小的能源和成本消耗来获得较大的生产产量。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

节能式灌溉监测系统，包括多个终端节点、路由节点、协调器节点、灌溉节点以及监控中心，终端节点包括处理器1模块、均与处理器1模块相连的数据采集1模块、无线收发1模块及电源1模块，路由节点包括处理器2模块、均与处理器2模块相连的数据采集2模块、无线收发2模块及电源2模块，协调器节点包括处理器3模块、均与处理器3模块相连的无线收发3模块、串行通信1模块及电源3模块，灌溉节点包括处理器4模块，均与处理器4模块相连的数据采集3模块、FLASH模块、LED模块、串行通信2模块、存储模块及电源4模块，无线收发1模块将数据采集1模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发2模块和无线收发3模块，无线收发2模块将数据采集2模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发3模块，串行通信1模块将无线收发3模块接收的数据通过GPRS网络传送给监控中心，串行通信2模块将数据采集3模块采集的数据通过GPRS网络传送给监控中心，数据采集1模块和数据采集2模块均配置有温湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器，数据采集3模块配置有图像传感器，电源1模块、电源2模块、电源3模块和电源4模块均配置有太阳能电池板、蓄电池及用于连接太阳能电池板和蓄电池2的充电芯片。

本发明中，终端节点主要用于采集各种数据信息，以获取农作物生长的自然环境参数；路由节点主要负责中转和路由数据，将各个传感器采集的数据传送给协调器节点；协调器节点主要担任控制器的作用，负责启动网络，配置网络地址，将数据传送给监控中心；灌溉节点用于对流量计表信息进行监测，负责图像信息的采集、存储、识别、处理以及传送。

应用时，在每个监测区域都部署有终端节点、路由节点及协调器节点，而灌溉节点部署于灌溉设备的流量计表处。终端节点中，数据采集1模块用于采集数据，由处理器1模块负责数据的通讯算法，控制无线收发1模块将该数据以Zigbee无线通讯方式传送给无线收发2模块。在路由节点中，由处理器2模块对该数据进行通讯算法和处理算法，控制无线收发2模块以Zigbee无线通讯方式传送给无线收发3模块。同时，路由节点中亦可通过数据采集2模块采集数据，同样，由无线收发2模块传送给无线收发3模块，由处理3模块负责对这些数据进行通讯算法和处理算法，控制串行通信1模块以GPRS网络传送给监控中心。其中，温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器分别用于采集温度、湿度、光照强度及降雨量信息。

灌溉节点中，数据采集3模块主要用于采集流量计表的图像信息，并对该信息进行数据处理，由处理器4模块对该数据进行通讯算法和处理算法，控制串行通信2模块将该信息以GPRS网络传送给监控中心。监控中心通过接收来自串行通信1模块的信息数据作出决策是否需要进行灌溉以及灌溉量的多少，而通过接收来自串行通信2模块的信息数据对监控灌溉设备的实际灌溉量进行监控。太阳能电池板用于为各个节点提供能量，也用于为蓄电池充电使得蓄电池作为备用电源；充电芯片用于实现太阳能电池板对蓄电池的充电。具体地，在太阳光照较好时，则利用太阳能电池板对各个节点供电，同时，太阳能电池板也通过充电芯片对蓄电池进行充电；在光照条件较差时，则通过蓄电池对各个节点供电。

进一步地，所述充电芯片为CN3063。本发明选用CN3063作为充电芯片，它具有功耗小、安装方便的优点。

进一步地，所述处理器1模块、所述处理器2模块、所述处理器3模块和所述处理器4模块的主控芯片均为S3C2440A。处理器是每一节点的最核心部分，负责数据的处理、能量管理、软件通讯协议及其他模块工作管理。本发明中，选用S3C2440A作为处理器的主控芯片，它具有功耗低、数据处理能力强及成本低的优点。

进一步地，所述温度传感器和湿度传感器采用TYX-CTWS1型土壤温湿度传感器。TYX-CTWS1是将土壤水分和土壤温度传感器集中于一体，这样可简化仪器，方便对土壤信息的测量。同时，它还具有稳定性好、功耗低、使用寿命长的优点。

进一步地，所述光照强度传感器为BH1750。BH1750内置有模数转换器，无需再接外部元件即可输出数字信号，这样大大的减少了功耗和成本。

进一步地，所述降雨量传感器为翻斗式雨量计。翻斗式雨量计具有精度高、成本低、体积小、便于操作的优点。

进一步地，所述图像传感器为CMOS图像传感器。CMOS图像传感器具有功耗低、成本低的优点。

本发明具有以下有益效果：本发明中，终端节点主要用于采集各种数据信息，以获取农作物生长的自然环境参数；路由节点主要负责中转和路由数据，将各个传感器采集的数据传送给协调器节点；协调器节点主要担任控制器的作用，负责启动网络，配置网络地址，将数据传送给监控中心；灌溉节点用于对流量计表信息进行监测，负责图像信息的采集、存储、识别、处理以及传送。太阳能电池板用于为各个节点提供能量，也用于为蓄电池充电使得蓄电池作为备用电源，当光照条件较差时，则通过蓄电池对各个节点供电，这样，则大大地降低了成本，节约了能源。本发明能精准把握土壤温湿度、光照强度及降雨量等自然环境参数，这样，便于对农作物的生长状态进行远距离监控。同时，也能精准监控灌溉设备的实际灌溉状况，实现以较小的能源和成本消耗来获得较大的生产产量。

附图说明

图1为本发明所述的节能式灌溉监测系统的结构框图；

图2为本发明所述的节能式灌溉监测系统中电源1模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1和图2所示，节能式灌溉监测系统，包括多个终端节点、路由节点、协调器节点、灌溉节点以及监控中心，终端节点包括处理器1模块、均与处理器1模块相连的数据采集1模块、无线收发1模块及电源1模块，路由节点包括处理器2模块、均与处理器2模块相连的数据采集2模块、无线收发2模块及电源2模块，协调器节点包括处理器3模块、均与处理器3模块相连的无线收发3模块、串行通信1模块及电源3模块，灌溉节点包括处理器4模块，均与处理器4模块相连的数据采集3模块、FLASH模块、LED模块、串行通信2模块、存储模块及电源4模块，无线收发1模块将数据采集1模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发2模块和无线收发3模块，无线收发2模块将数据采集2模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发3模块，串行通信1模块将无线收发3模块接收的数据通过GPRS网络传送给监控中心，串行通信2模块将数据采集3模块采集的数据通过GPRS网络传送给监控中心，数据采集1模块和数据采集2模块均配置有温湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器，数据采集3模块配置有图像传感器，电源1模块、电源2模块、电源3模块和电源4模块均配置有太阳能电池板、蓄电池及用于连接太阳能电池板和蓄电池2的充电芯片。

本发明中，终端节点主要用于采集各种数据信息，以获取农作物生长的自然环境参数；路由节点主要负责中转和路由数据，将各个传感器采集的数据传送给协调器节点；协调器节点主要担任控制器的作用，负责启动网络，配置网络地址，将数据传送给监控中心；灌溉节点用于对流量计表信息进行监测，负责图像信息的采集、存储、识别、处理以及传送。

应用时，在每个监测区域都部署有终端节点、路由节点及协调器节点，而灌溉节点部署于灌溉设备的流量计表处。终端节点中，数据采集1模块用于采集数据，由处理器1模块负责数据的通讯算法，控制无线收发1模块将该数据以Zigbee无线通讯方式传送给无线收发2模块。在路由节点中，由处理器2模块对该数据进行通讯算法和处理算法，控制无线收发2模块以Zigbee无线通讯方式传送给无线收发3模块。同时，路由节点中亦可通过数据采集2模块采集数据，同样，由无线收发2模块传送给无线收发3模块，由处理3模块负责对这些数据进行通讯算法和处理算法，控制串行通信1模块以GPRS网络传送给监控中心。其中，温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器分别用于采集温度、湿度、光照强度及降雨量信息。

灌溉节点中，数据采集3模块主要用于采集流量计表的图像信息，并对该信息进行数据处理，由处理器4模块对该数据进行通讯算法和处理算法，控制串行通信2模块将该信息以GPRS网络传送给监控中心。监控中心通过接收来自串行通信1模块的信息数据作出决策是否需要进行灌溉以及灌溉量的多少，而通过接收来自串行通信2模块的信息数据对监控灌溉设备的实际灌溉量进行监控。太阳能电池板用于为各个节点提供能量，也用于为蓄电池充电使得蓄电池作为备用电源；充电芯片用于实现太阳能电池板对蓄电池的充电。具体地，在太阳光照较好时，则利用太阳能电池板对各个节点供电，同时，太阳能电池板也通过充电芯片对蓄电池进行充电；在光照条件较差时，则通过蓄电池对各个节点供电。

优选地，所述充电芯片为CN3063。本发明选用CN3063作为充电芯片，它具有功耗小、安装方便的优点。

优选地，所述处理器1模块、所述处理器2模块、所述处理器3模块和所述处理器4模块的主控芯片均为S3C2440A。处理器是每一节点的最核心部分，负责数据的处理、能量管理、软件通讯协议及其他模块工作管理。本发明中，选用S3C2440A作为处理器的主控芯片，它具有功耗低、数据处理能力强及成本低的优点。

优选地，所述温度传感器和湿度传感器采用TYX-CTWS1型土壤温湿度传感器。TYX-CTWS1是将土壤水分和土壤温度传感器集中于一体，这样可简化仪器，方便对土壤信息的测量。同时，它还具有稳定性好、功耗低、使用寿命长的优点。

优选地，所述光照强度传感器为BH1750。BH1750内置有模数转换器，无需再接外部元件即可输出数字信号，这样大大的减少了功耗和成本。

优选地，所述降雨量传感器为翻斗式雨量计。翻斗式雨量计具有精度高、成本低、体积小、便于操作的优点。

优选地，所述图像传感器为CMOS图像传感器。CMOS图像传感器具有功耗低、成本低的优点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。