一种山地果园灌溉远程监控方法及控制系统与流程

本发明涉及农业灌溉技术领域，更具体地说，它涉及一种山地果园灌溉远程监控方法及控制系统。

背景技术：

山地果园往往地理位置偏远，交通不便。目前对山地果园灌溉作业主要依靠人工进行，农户根据农作物的生长状态、环境状态定期去到果园进行灌溉作业。这种灌溉方式实时性差，不能充分满足农作物的灌溉需求，会影响农作物产量的提高。采用定时灌溉的方法，由于缺少反馈信息，农户还是要到现场确认灌溉效果，没有本质上降低灌溉的劳动强度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种能充分满足农作物的灌溉需求、实时性好的山地果园灌溉远程监控方法。

本发明的目的二是提供一种能充分满足农作物的灌溉需求、实时性好的山地果园灌溉远程监控控制系统。

为了实现上述目的一，本发明提供一种山地果园灌溉远程监控方法，通过nb-iot通信模块远程监测山地果园的环境状态和控制各终端设备工作。

作为进一步地改进，包括步骤如下，

s1、实时监测山地果园的各种环境状态参数；

s2、将所述环境状态参数通过所述nb-iot通信模块发送给远程服务器；

s3、通过所述nb-iot通信模块接收所述远程服务器发送的操作指令；

s4、根据所述操作指令控制各所述终端设备工作；

s5、通过所述nb-iot通信模块发送各所述终端设备的工作状态参数给所述远程服务器。

进一步地，所述的环境状态参数包括环境温度、环境湿度、环境光强度。

进一步地，所述的终端设备包括抽水泵、水肥一体化滴灌机构，所述的工作状态参数包括电量、功率、电压、电流。

进一步地，所述nb-iot通信模块发送和接收的数据格式为json数据格式。

进一步地，还通过蓝牙模块将近距离间的终端设备与手机通讯连接形成移动自组网络。

进一步地，所述终端设备通过所述蓝牙模块传输的数据设有时间戳和转发次数限制。

为了实现上述目的二，本发明提供一种山地果园灌溉远程监控控制系统，包括远程服务器和多个终端设备，所述的终端设备包括抽水泵、水肥一体化滴灌机构，所述的终端设备分别设有环境监测模块、功率计量模块、nb-iot通信模块、蓝牙模块、嵌入式处理器，交流电源通过所述功率计量模块连接所述抽水泵的电源端，所述的嵌入式处理器分别连接环境监测模块、nb-iot通信模块、蓝牙模块、功率计量模块的信号端、抽水泵的控制端、水肥一体化滴灌机构的控制端，所述的nb-iot通信模块与远程服务器通讯连接。

作为进一步地改进，所述的环境监测模块包括分别连接所述嵌入式处理器的温度传感器、湿度传感器和光传感器。

进一步地，所述的功率计量模块为型号为hlw8032的电量检测芯片。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：

1、本发明通过nb-iot通信模块将实时的环境状态参数发送给远程服务器，并根据nb-iot通信模块接收远程服务器发送的控制指令控制终端设备工作，能远程调节灌溉的时间和水肥量，实现精准灌溉，能充分满足农作物的灌溉需求，实时性好，有利于提高农作物的产量。

2、本发明中采用物联网专用网络nb-iot无线信号，覆盖范围广，信号稳定，nb-iot通信模块发送和接收的数据格式为json数据格式，兼容性好。

3、本发明中终端设备通过蓝牙模块传输的数据设有时间戳和转发次数限制，当需要上传的数据到达带nb-iot通信模块终端设备后，将被上传至远程服务器，远程服务器根据时间戳判断是否已经接收过该数据包，以避免重复存储数据。

4、本发明通过功率计量模块检测的信息可以判断抽水泵供电是否正常，是否正常启动，以及电量、功率、电压、电流参数。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明中功率计量模块的电路图；

图3为本发明连接继电器的电路图；

图4为本发明连接电磁阀的电路图。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-4，一种山地果园灌溉远程监控方法，通过nb-iot通信模块远程监测山地果园的环境状态和控制各终端设备工作,采用物联网专用网络nb-iot无线信号，覆盖范围广，信号稳定，利用运营商的nb-iot网络上传数据，可以解决传统无线技术的覆盖、资费、连接数、功耗和网络稳定性问题。远程监控包括步骤如下，

s1、实时监测山地果园的各种环境状态参数；

s2、将环境状态参数通过nb-iot通信模块发送给远程服务器；

s3、通过nb-iot通信模块接收远程服务器发送的操作指令；

s4、根据操作指令控制各终端设备工作；

s5、通过nb-iot通信模块发送各终端设备的工作状态参数给远程服务器。

在本实施例中,环境状态参数包括环境温度、环境湿度、环境光强度,即与农作物的生长和灌溉密切相关的环境状态参数。远程服务器内设有类似于专家系统的灌溉决策系统,可以根据农作物的生长状态和环境状态作出最有利于农作物生长的灌溉策略。终端设备包括抽水泵、水肥一体化滴灌机构，水肥一体化滴灌机构用于调节灌溉的水肥量，抽水泵用于对水肥一体化滴灌机构进行供水，终端设备的工作状态参数包括电量、功率、电压、电流,及时上报工作状态参数可以使远程服务器更快更准确的做出决策。

在本实施例中,终端设备与远程服务器采用数据包交换，非短信方式交换,nb-iot通信模块发送和接收的数据格式为json数据格式，兼容性好。

在本实施例中,当终端设备的数量或数据较多时，本远程监控方法还通过蓝牙模块将近距离间的终端设备与手机通讯连接形成移动自组网络，近距离间的终端设备可以相互传输数据，终端设备通过蓝牙模块实现路由选择的功能，当手机进入此蓝牙网络时，也可以通过专用的app与指定编号的终端设备通信。终端设备通过蓝牙模块传输的数据设有时间戳和转发次数限制，当需要上传的数据到达带nb-iot通信模块终端设备后，将被上传至远程服务器，远程服务器根据时间戳判断是否已经接收过该数据包，以避免重复存储数据，以及避免频繁上传，增加云服务器的负荷。

当整个果园内有多个nb-iot终端设备时，可以分散放置。为减少上传次数，不带nb-iot通信模块的终端设备都可以设定优先选择通过哪个nb-iot终端设备上传数据，成功上传后，通知其它nb-iot终端设备不再上传此数据包，避免频繁上传，增加nb-iot通信卡资费。

一种山地果园灌溉远程监控控制系统，包括远程服务器和多个终端设备，终端设备包括抽水泵、水肥一体化滴灌机构，终端设备分别设有环境监测模块、功率计量模块、nb-iot通信模块、蓝牙模块、嵌入式处理器，交流电源通过功率计量模块连接抽水泵的电源端，嵌入式处理器分别连接环境监测模块、nb-iot通信模块、蓝牙模块、功率计量模块的信号端、抽水泵的控制端、水肥一体化滴灌机构的控制端，nb-iot通信模块与远程服务器通讯连接。环境监测模块包括分别连接嵌入式处理器的温度传感器、湿度传感器和光传感器。嵌入式处理器读取环境监测模块检测到的环境状态参数以及功率计量模块检测到的工作状态参数，转换成json数据格式后，通过nb-iot通信模块发送给远程服务器；nb-iot通信模块接收远程服务器发送的操作指令并输入到嵌入式处理器，嵌入式处理器对操作指令解码，并根据操作指令控制抽水泵、水肥一体化滴灌机构工作。

在本实施例中,功率计量模块为型号为hlw8032的电量检测芯片，检测的信息直接以串口数据输出，通过功率计量模块检测的信息可以判断抽水泵供电是否正常，是否正常启动，以及电量、功率、电压、电流参数。采用hlw8032芯片需要配双路隔离电源，即一路电源供嵌入式处理器等低压数字电路部分作为控制电源使用，另一路供电量检测芯片hlw8032使用。由于hlw8032芯片的输出数据偏差与元器件的功率成比例关系，所以本发明中采用可变更的系数法，即将测量的数据乘以指定的系数，以达到最准确的值，通过远程或现场都可以设定此系数，当然，具体的系数值需要根据实际情况进行标定。

如图2所示，交流电源的火线220v-l依次通过电阻r45、r5、r50、r46连接电量检测芯片u7的v2p端口，v2p端口还通过电阻r51连接共地端，电容c8与电阻r51并联，起到滤波的作用，交流电源的零线220v-n通过电阻r44连接电量检测芯片u7的v1n端口，交流电源的零线220v-n依次通过电阻r43、r40连接电量检测芯片u7的v1p端口，v1p端口依次通过电容c2、电容c3连接v1n端口，电容c2与电容c3之间的连接导线还连接共地端，起到滤波的作用，电量检测芯片u7的sel端口连接嵌入式处理器的信号输入端。

如图3所示，对于大功率的输出设备，如抽水泵，通过继电器开关控制电路进行隔离控制，可以避免大功率的输出设备在启、停时对嵌入式处理器等低压数字电路产生冲击。嵌入式处理器的控制信号端通过电阻r14连接放大器q1的基极，放大器q1的基极通过电阻r23分别连接放大器q1的发射极、共地端，放大器q1的集电极分别连接继电器ka的一端、二极管d7的正极，二极管d7的负极分别连接继电器ka的另一端、控制电源pwr_in输入端、电容c11一端，电容c11另一端连接共地端，继电器ka的触点开关连接抽水泵。

如图4所示，对于小功率设备，如电磁阀，采用全桥驱动电路进行控制，电路响应速度快，工作稳定，全桥驱动电路采用型号为ba6208g-s08-r的驱动芯片u8，嵌入式处理器的控制信号端连接驱动芯片u8的输入端，驱动芯片u8的输出端连接电磁阀yv。

本发明通过nb-iot通信模块将实时环境状态参数发送给远程服务器，并根据nb-iot通信模块接收远程服务器发送的控制指令控制终端设备工作，能远程调节灌溉的时间和水肥量，实现精准灌溉，能充分满足农作物的灌溉需求，实时性好，有利于提高农作物的产量，农户可以从远程服务器获得反馈信息，无需到现场确认灌溉效果，有效降低了灌溉的劳动强度。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。