一种自动节水灌溉控制系统的制作方法

1.本发明涉及无线传感器网络的智能控制技术领域，具体为一种自动节水灌溉控制系统。


背景技术：

2.随着全球水资源的日趋紧张和短缺，许多国家都在发展节水灌溉技术。而我国以农立国并且农业用水量占据了全国用水量七成，但是节水灌溉技术应用规模较低，目前针对智能节水灌溉主要依赖人工控制作业或单一因素控制作业，灌溉量依据人工经验判断，缺乏科学、智能化的管理。这种灌溉方式由于把握不准灌溉的时间与确切水量，会导致相关作物的品质和收益降低。因此，设计一种自动节水灌溉控制系统,使作物达到预期的灌溉效果，节约农业灌溉用水，减少环境污染，实现对作物田间灌溉时间和灌溉用水的精准把控，让农业用水的可持续发展得到保证。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种自动节水灌溉控制系统，主要通过z igbee技术、单片机技术、传感器技术与建模技术，从而解决了背景技术中农田灌溉水量、灌溉时间不能根据作物生产阶段及周围环境信息进行自动控制的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动节水灌溉控制系统，包括无线传感器网络、智能网关和用户终端组成。无线传感器网络是负责作物环境信息采集和调节的重要部分。无线选取星形网络拓扑结构，网络核心为一个协调器，多个终端节点连接网络而网络节点间互不通信。采用星形结构的好处是省去路由节点的中继，方便系统设计。在网状网络拓扑和树状网络拓扑中，都要路由节点作中继，可增加系统开销，增加了系统能耗，使整个系统变得复杂化。智能网关负责根据用户需求对整个灌溉系统实现自动控制的重要任务，可以和用户进行本地交互，还可通过internet或gprs 网络和用户进行交互。用户终端主要完成传感器数据、工作状态、控制信息的显示，同时还可实现下发控制指令。
5.进一步地，系统通过无线传感器网络完成数据收集与调控功能,通过 zigee协议实现无线传所述无线传感器网络，完成数据收集与调控。
6.进一步地，internet与gprs远程访问和控制以及实时监测与数据的显示都是通过linux系统的嵌入式网关达到。
7.智能网关主要是把得到的信息保存至数据库来集中处理，按需分配。通过智能网关可以查看系统中各传感器数据、对系统的调节设备进行手动控制、查看系统运行后检测的数据记录情况、对系统自动控制的各项参数进行设置。
8.进一步地，智能网关驱动了触屏显示器能够观测实时与历史数据等功能，通过驱动摄像头能看到稻田的实时画面。
9.进一步地，智能网关应用gprs模块把所得数据传输至gprs网络，利用无线网卡与无线路由把数据传输至intermet，这样便完成了作物农田信息和人的交互即物联网。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
11.1、本发明提供的一种自动节水灌溉控制系统，通过嵌入式网关作为自动控制灌溉系统的主控，其利用uart同zigbee协调器间的连接，来得到上传的数据。数据交换都有着特定通讯协议，能够确保数据交换时的稳定，防止受到外界信息干扰。全部处理过的数据一则是为了让用户使用，二则同时保障了系统的可靠性。
12.2、本发明提供的一种自动节水灌溉控制系统，
附图说明
13.图1为本发明的整体方案结构图；
14.图2为本发明中硬件分布局图。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.请参阅图1-2，一种自动节水灌溉控制系统，包括无线传感器网络、智能网关和用户终端相关的硬件布局和软件设计，整体方案结构中无线传感器网络是负责作物环境信息采集和调节的重要部分。无线选取星形网络拓扑结构，网络核心为一个协调器，多个终端节点连接网络而网络节点间互不通信。采用星形结构的好处是省去路由节点的中继，方便系统设计。在网状网络拓扑和树状网络拓扑中，都要路由节点作中继，可增加系统开销，增加了系统能耗，使整个系统变得复杂化。智能网关负责根据用户需求对整个灌溉系统实现自动控制的重要任务，可以和用户进行本地交互，还可通过internet或gprs 网络和用户进行交互。用户终端主要完成传感器数据、工作状态、控制信息的显示，同时还可实现下发控制指令。
17.系统硬件布局包含无线传输zigbee通信模块、智能控制系统传感器、电动阀门、控制器硬件、网关控制模块等，其中水位、温湿度、风速、日照时数与日照辐射所有传感器将收集的信息汇聚在采集点，后经过采集节点芯片程序的处理，把它们变为单片机能够收到的数据，而且利用zigbee技术传输进单片机的控制芯片里，在zigbee传送链路里可以有两种路线可以选择，第一种路线就是直接将数据以规定的通信协议进行打包，打包数据直接传送至无线网关，网关接收后回复收到确认。第二种路线当数据打包后发送后无响应回复确认消息或网关处在忙状态时，节点会经由路由节点将打包数据传送至网关，网关收到后回复确认消息。打包数据传送到网关内部芯片后，网关内部芯片会把所收取的信息来解析对比运算处理，后经过单片机里的芯片进行模型判断来决策要不要对阀门打开，与此同时能够在屏幕上看到池块中的状况，同样的可以利用gprs把池块的环境传递到pc机来观察。
18.从软件设计主要包括zigbee与网关的开发环境、无线通信及传感器数据采集通信协议、系统的软件程序。系统以无线组网通讯技术为媒介，无线模块更加轻松的驱动了传感器以及数据的接收和发送。选取了cc2530芯片负责驱动传感器以及数据的接收和发送，选取的这款单片机拥有高速工作、低功耗与宽频率工作范围的优势，能够试验丰富的i/o口扩
展。网关要2个或更多的串口来接收与传输数据。网关内部系统采用增强型8051单片机系统+gprs 模组组成具有gprs功能的无线网关，因此普通手机终端app就可以和作物灌溉控制系统通过gprs通信，形成物联网工作模式。供电部分使用的是广泛使用的交流转直流电源进行供电。为更好的监控到作物田间供水及生长情况，图像数据采集使用高清枪机对田间供水及长势情况进行全天候监控，高清枪机能够使图像更加清晰。高清枪机用交流220v电源进行供电，数据传输用1 公里无线网桥，图像经过网桥和路由器上传至客户端软件。
19.系统里的传感器终端节点能同时与多个型号的传感器相接。选取了温湿度传感器、风速传感器、光照时数传感器与光照辐射传感器，实现的自动灌溉功能需要实时监测田间中的温湿度、风速、光照时数与光照辐射。
20.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
21.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。