本发明属于农业灌溉技术领域，特别涉及一种多功能灌溉系统，实现农业灌溉的监控。
背景技术：
减少灌概用水消耗量，提升灌概用水利用率水平，是解决灌概缺水的必然选择。而根据农作物生长环境因素来决定灌溉的时机可以有效提高灌概用水利用率，是设施农业的一大特征。如果通过人员测绘去取得这些信息，就做不到实时监测，而且需要大量人力物力，如果通过布设线缆网络来采集信息，就需要较高的成本，而且维护、升级不便。因此，设计和实施一个智能农业灌概监控系统十分必要。
技术实现要素：
针对现有技术中的不足，本发明提供一种多功能灌溉系统，实现高效率、处理率高的多功能智能灌溉。
按照本发明所提供的设计方案，一种多功能灌溉系统，包含总处理器模块，及分别与总处理器模块相连接的传感器模块、电磁阀开关电路模块、显示模块、电源模块，电磁阀开关电路模块与灌溉管路相连接，所述总处理器模块包含阈值设定单元、控制单元、短信通知单元、数据存储单元及串行接口电路单元，控制单元还连接有水用量计数模块，其中，用水量计数模块用于计量灌溉用水量并将结果反馈至控制单元，阈值设定单元用于预先设定温度门限值和湿度门限值，控制单元用于根据传感器模块及阈值设定单元的反馈数据对电磁阀开关电路模块进行控制，并通过短信通知单元以短信方式通知用户，数据存储单元用于存储控制单元接收到的数据，串行接口电路单元用于连接外围设备；传感器模块包含分别与控制单元相连的土壤温度传感器单元和土壤湿度传感器单元。
上述的，总处理器模块还包含数据清洗单元，用于以周期为单位对数据存储单元中存储数据进行清除。
上述的，所述的电源模块为太阳能电源板。
优选的，所述的太阳能电源板包含导电玻璃、二氧化钛薄膜、二氧化锡薄膜。
上述的，所述的土壤温度传感器单元包含土壤温度传感器、温度信号放大器、温度信号模数转换器，土壤温度传感器用于检测土壤温度，土壤温度传感器输出端与温度信号放大器输入端连接，温度信号放大器输出端与温度信号模数转换器输入端连接，温度信号模数转换器输出端与控制单元连接。
上述的，土壤湿度传感器单元包含土壤湿度传感器、湿度信号放大器、湿度信号模数转换器，土壤湿度传感器用于检测土壤湿度，土壤湿度传感器输出端与湿度信号放大器输入端连接，湿度信号放大器输出端与湿度信号模数转换器输入端连接，湿度信号模数转换器输出端与控制单元连接。
上述的，显示模块为与控制单元相连接的LED显示器。
优选的，所述的LED显示器实时显示控制单元接收的数据，及灌溉时间进度，其中，控制单元接收到的数据至少包含土壤温度数据、土壤湿度数据、预设土壤温度数据、预设土壤湿度数据、用水量。
优选的，所述的灌溉时间进度为灌溉所用时间。
上述的，外围设备包含上位机，用于接收并存储数据存储单元存储的数据，该数据至少包含灌溉当前时间、土壤温度数据、土壤湿度数据、预设土壤温度数据、预设土壤湿度数据、用水量、灌溉时间进度。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，设计新颖、合理，解决现有技术中农业灌溉成本高、维护不便等问题，通过总处理器模块的调控，来实现农业灌溉的智能化控制；不需要工作人员亲临现场，即可实时了解农业环境变化，合理安排农业灌溉工作；且无需铺设过多线缆，成本低，维护升级方便；可以通过上位机来实时监测和控制农业灌溉，自动化程度大幅度提升，具有较好的社会推广价值和市场前景。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。
实施例一，参见图1所示，一种多功能灌溉系统，包含总处理器模块，及分别与总处理器模块相连接的传感器模块、电磁阀开关电路模块、显示模块、电源模块，电磁阀开关电路模块与灌溉管路相连接，所述总处理器模块包含阈值设定单元、控制单元、短信通知单元、数据存储单元及串行接口电路单元，控制单元还连接有水用量计数模块，其中，用水量计数模块用于计量灌溉用水量并将结果反馈至控制单元，阈值设定单元用于预先设定温度门限值和湿度门限值，控制单元用于根据传感器模块及阈值设定单元的反馈数据对电磁阀开关电路模块进行控制，并通过短信通知单元以短信方式通知用户，数据存储单元用于存储控制单元接收到的数据，串行接口电路单元用于连接外围设备；传感器模块包含分别与控制单元相连的土壤温度传感器单元和土壤湿度传感器单元。
本发明通过传感器模块采集田中的土壤温湿度等信息，并通过总处理器将信息汇聚处理；并通过短信通知单元将信息传输至用户，实现农业灌溉的智能化调控，不需要工作人员亲临现场，即可实时了解农业环境变化，合理安排农业灌溉工作；且无需铺设过多线缆，成本低，维护升级方便。
实施例二，一种多功能灌溉系统，包含总处理器模块，及分别与总处理器模块相连接的传感器模块、电磁阀开关电路模块、显示模块、电源模块，电磁阀开关电路模块与灌溉管路相连接，所述总处理器模块包含阈值设定单元、控制单元、短信通知单元、数据存储单元及串行接口电路单元，控制单元还连接有水用量计数模块，其中，用水量计数模块用于计量灌溉用水量并将结果反馈至控制单元，阈值设定单元用于预先设定温度门限值和湿度门限值，控制单元用于根据传感器模块及阈值设定单元的反馈数据对电磁阀开关电路模块进行控制，并通过短信通知单元以短信方式通知用户，数据存储单元用于存储控制单元接收到的数据，串行接口电路单元用于连接外围设备；传感器模块包含分别与控制单元相连的土壤温度传感器单元和土壤湿度传感器单元。
上述的，总处理器模块还包含数据清洗单元，用于以周期为单位对数据存储单元中存储数据进行清除。
上述的，所述的电源模块为太阳能电源板，使用太阳能电源板来采集光源作为供电电源，节能环保，有效降低人工和作业维护成本。
优选的，所述的太阳能电源板包含导电玻璃、二氧化钛薄膜、二氧化锡薄膜。
上述的，所述的土壤温度传感器单元包含土壤温度传感器、温度信号放大器、温度信号模数转换器，土壤温度传感器用于检测土壤温度，土壤温度传感器输出端与温度信号放大器输入端连接，温度信号放大器输出端与温度信号模数转换器输入端连接，温度信号模数转换器输出端与控制单元连接。
上述的，土壤湿度传感器单元包含土壤湿度传感器、湿度信号放大器、湿度信号模数转换器，土壤湿度传感器用于检测土壤湿度，土壤湿度传感器输出端与湿度信号放大器输入端连接，湿度信号放大器输出端与湿度信号模数转换器输入端连接，湿度信号模数转换器输出端与控制单元连接。
上述的，显示模块为与控制单元相连接的LED显示器。
优选的，所述的LED显示器实时显示控制单元接收的数据，及灌溉时间进度，其中，控制单元接收到的数据至少包含土壤温度数据、土壤湿度数据、预设土壤温度数据、预设土壤湿度数据、用水量。
优选的，所述的灌溉时间进度为灌溉所用时间。
上述的，外围设备包含上位机，用于接收并存储数据存储单元存储的数据，该数据至少包含灌溉当前时间、土壤温度数据、土壤湿度数据、预设土壤温度数据、预设土壤湿度数据、用水量、灌溉时间进度。
控制单元采用CC2530核心芯片，型号为CC2530－F256；工作频率为2.4GHz，功能完善，可作为协调器、路由器或终端设备，适用场景广泛；作为系统集成芯片，单个设备就集成了射频前端、存储器、微控制器及外围电路，因此芯片体积小、成本低；并且还提供了开发板和开放的协议栈，开发成本低，因而被广泛应用在汽车、航空、环境监测等无线传输活动中，改变了传统数据传输线路繁多、系统复杂、功耗大、成本高等缺点。
核心芯片集成了标准的增强型8051内核的微控制单元和无线射频模块，此单片机性能是标准型的8倍，并具备可编程内存，开发者可以基于具体需要选择对应方案开发。核心芯片总共包含40个引脚，其中21个为输入输出IO引脚，分别为P0、P1、P2组。核心芯片引脚可以连接两个外部晶振，分为32.726Khz和32Mhz，系统时钟可根据寄存器来选择使用哪一个晶振，RF工作时只能选择32Mhz。AVDD模拟电源可用于将供电电源转化为内部模块供电。
核心芯片功能丰富，外设齐全，结构紧密，大致可以分为三大类:
1)CPU和内存相关的模块
核心芯片采用进化版8051兼容内核，运算速度等性能比普通内核均有很大提高。它的内存访问总线分为特殊功能寄存器，数据和外部数据代码三种。此内核还集成了闪存存储器,用于存储正在处理的数据，还包含中断单元、仲裁器等控制模块。仲裁器承担了判断决定物理存储器执行顺序。控制器的职责是控制所有通用输入输出引脚，此芯片共有40个引脚，其中21个为数字型输入输出引脚。此芯片可实现直接内存读取，方便上位机对协调器节点的数据读取和访问。
2)无线电相关的模块
无线模块内置在芯片内部，其核心为射频收发器。低中频接收是核心芯片的特性之一，会将接收到的射频经由信号放大器放大信号，然后将同相信号及异相信号通过解调器降低频率，转换成为中频信号，最后经由数模转换器实现模电数字化、自动信号增益控制。无线模块的发送通过直接转换实现。
3)时钟、电源管理模块及外设
核心芯片内部系统时钟的振荡源来自振荡器或者晶体振荡器，基于时钟模式的选择通过特殊功能寄存器来控制，实现不同的计时器功能。该时钟不仅作为系统内部时钟使用，外围相关器件也可调用此系统时钟。核心芯片中电源管理功能可以管理太阳能电源板由一个低差稳压器实现，可以采用不同的供电模式来降低系统功耗、延长电池使用寿命。稳压器可以作为备用电池，为外围电路提供电源。
本发明多功能灌溉系统包括太阳能电源板、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、总处理器、短信通知单元、电磁阀开关电路、水用量计数器、LED显示器与PC端上位机，实现农业灌溉智能化管理控制。
其中，太阳能电源板包含导电玻璃、二氧化钛薄膜、电解质和二氧化锡薄膜；通过太阳光对所述导电玻璃的直接照射,使得部分光子传达到所述导电玻璃的阴极，所述导电玻璃的阴极为二氧化钛层，所述二氧化钛层的分子用于吸收了光子的能量，从而激发出电子，所述电子负载着电荷，由所述二氧化钛薄膜传输到所述二氧化锡薄膜，通过所述二氧化锡薄膜中的电解质实现所述电子与所述电荷的分离，并使所述电荷形成电流从所述太阳能电源板传导出去，用于为所述总处理器供电。土壤温度传感器包含温度检测的传感器、温度检测的放大器、温度检测的模拟数字转换器，收到探测命令后，所述温度检测的传感器随着温度的变化而产生温度的电流，经由所述温度检测的放大器转换成温度的电压信号，并由所述温度检测的模拟数字转换器将所述温度的电压信号转换成温度的数字信号，传输给所述总处理器。土壤湿度传感器包含湿度监测的传感器、湿度检测的放大器、湿度检测的模拟数字转换器，收到探测命令后，所述湿度检测的传感器随着湿度的变化而产生湿度的电流，经由所述湿度检测的放大器转换成湿度的电压信号，并由所述湿度检测的模拟数字转换器将所述湿度的电压信号转换成湿度的数字信号，传输给所述总处理器。
总处理器包含微型处理器、高速存储器、串行接口电路，所述微型处理器采用多核处理器，能够并行地处理及计算多个进程，多个所述进程的输入为所述多功能灌溉系统需要使用的所有数据，多个所述进程的输出为经过所述进程处理并计算后的数据，并且将其存储于所述高速存储器，所述串行接口电路用于与所述多功能灌溉系统的其他部分连接以传输多个所述进程的输入与输出，所述微型处理器内含闪存内存，所述闪存内存用于存放多个所述进程正在处理的数据；当所述总处理器将所述温度的数字信号与所述湿度的数字信号转换成温度数据值与湿度数据值，设立温度阈值与湿度阈值，当所述温度数据值、所述湿度数据值分别高于所述温度阈值与所述湿度阈值时，所述电磁阀开关电路打开水阀门，进行灌溉，并且所述短信通知单元将灌溉的消息以短信的方式发送给用户，根据所述温度数据值、所述湿度数据值调节灌溉的水大小、水流速及灌溉的时间，同时，所述水用量计数器记录用于灌溉的水用量，结束灌溉后，将所述灌溉的水用量传输给所述总处理器，存储于其中所述高速存储器；当所述总处理器正在工作时，所述LED显示器实时地显示所述总处理器正在处理的进度，以1个月为单位，所述总处理器将其中存储的数据传输给所述PC端，并将其中存储的数据清除。
土壤温度传感器及土壤湿度传感器的作用机制类似，水分是作物生长的必要物质，作物会根据自身情况来吸收水分，水分主要来自于作物根系所处的土壤。土壤水分含量需要科学的判断。同样，作物灌概不是越频繁越好，而作物产量是需要根据作物的生长时节、土壤温湿度、作物蒸腾量，光照条件等多种因素综合决定。土壤温度传感器及土壤湿度传感器都选用瑞典盛世瑞恩公司研制的芯片，它是同时包含温度和湿度检测的传感器芯片，并且可将模拟信号转换为数字数据输出。其工作原理为当设备收到探测命令后，温度探测器、湿度探测器的电阻、电容会随温湿度变化而变化，经放大器转换为电压信号后，由模拟数字转换器转换为温湿度数字信号，进而存储或由外部设备读取。外围系统使用两线制的串行接口和外部芯片交流通信。可用电压为2.4到5V，并且可设置休眠，能耗低。因此，该产品具有性能好、反应快、成本低、低功耗及性价比高的优点，在空调、汽车、消费电子等领域有及其广阔的应用。土壤温度传感器，应该具备很多条件，如精度高、测温范围宽、可靠性和稳定性高等特点，但能同时满足所有条件的温度传感器实际上是不存在的。温度传感器种类很多，应根据不同用途，测温范围与测温对象选用最合适的传感器，才能保证测量的稳定性与准确性，同时即可以达到降低开发成本又可以实现增加使用寿命的目的。不仅满足测控范围的要求，而且此外自带转换功能，减少了硬件设计的工作量。芯片有特殊的单线接口，需要一个端口即可通信；器件中存在唯一的位序列号，可以进行多点分布式测温应用；可以通过数据线供电，省去了外部电源的设计，不需要额外的器件即可测量；温度分辨率可选择为位；使用者还可以自定义非易失行的温度报警设置；测量速度快，可以在内将温度转换为位数字。
由于湿度的测量与温度密切相关。在传感器的选取上也应选湿度传感器用去测量湿度。目前用于测量湿度的传感器种类并不像其他传感器那样种类繁多，专业的土壤水分传感器都已形成产品，且价格昂贵，一些相对便宜的土壤水分传感器又因其资料不齐全，给开发带来一定的麻烦。另一些因不能满足需求分析中对于温度测量范围的要求，不能选取。经过多方面因素考虑，最终选定土壤型传感器作为系统的元器件。
本专利选用的是一款高集成的湿度传感器芯片，片内集成有一个电容性聚合体的土壤湿度传感器，包含敏感元件、一个温度敏感元件和一个串行接口电路。内部还配有一个转换器与温度、湿度敏感元件相连，用于省去了转换的步骤，给开发带来了方便。芯片具有体积小、功耗低、响应速度快、抗干扰能力强、性价比高等特点，目前已在汽车、自动控制、医疗仪器等领域广泛应用。
温度传感器与湿度传感器中湿度监测的传感器与温度监测的传感器可以采集温度与湿度。传感器中包含采集电路，负责温度采集及湿度的采集。根据系统的需要，需要添加晶振电路、复位电路。晶振电路结合传感器内部的晶振产生了时钟频率，时钟频率是单片机一切指令的运行的基础，时钟频率越高，运行速度就越快；复位电路为单片机系统添加了复位功能，即可以让单片机从内存的地址开始执行。对于温度传感器在实际使用时需连接一个上拉电路，一般为左右。这样做的原因是是单总线结构，数据线是漏极开路，如果没接电源，则需要给数据线强拉，给供电；如接有电源，通过上拉电阻起到稳定电路的作用。
上述实施例对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。
本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。