本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種無線智能灌溉系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近年來，溫室大棚和大田水肥一體化種植為提高人們的生活水平做出了極大的貢獻(xiàn)，得到了迅速的推廣和應(yīng)用，種植環(huán)境中的溫度、濕度、光照度和二氧化碳濃度等環(huán)境因子對作物的生產(chǎn)有極大的影響，但是傳統(tǒng)的用于灌溉的閥門控制器和采集器基本采用二線制有線連接方式，故需在種植環(huán)境中挖溝、埋線，工程量大，耗費(fèi)人力物力，施工安排較為麻煩，若有一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，無法使用，而且故障很不容易排查出來，同時(shí)控制方式多是建立控制室，使用復(fù)雜的操作軟件，需要專門經(jīng)培訓(xùn)的技術(shù)人員在現(xiàn)場管理，無法隨時(shí)隨地在遠(yuǎn)程操控。種植環(huán)境中的環(huán)境因子控制多采用有線連接的方式，且現(xiàn)有的無線控制多采用在閥門控制器中安裝天線，再由控制終端向閥門控制器中發(fā)送執(zhí)行命令，故需在控制終端和閥門控制器中選用同種通訊方式，縮小了閥門控制器的應(yīng)用范圍，而現(xiàn)有的無線智能網(wǎng)關(guān)，多用于智能家居中，內(nèi)置PCB程序控制模塊，同樣的通訊方式單一，拓展性不強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無線智能灌溉系統(tǒng)及方法，用戶可以隨時(shí)隨地的使用手機(jī)或電腦管理自己的農(nóng)場，設(shè)備安裝簡單，維護(hù)方便，節(jié)省了人力物力，可擴(kuò)展性強(qiáng)，延長了數(shù)據(jù)傳輸距離。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種無線智能灌溉系統(tǒng)，包括采集器、控制器和控制終端，還包括無線智能網(wǎng)關(guān)，所述無線智能網(wǎng)關(guān)由通訊模塊、中央處理器和電源模塊組成，所述采集器將采集的模擬量環(huán)境因子轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量環(huán)境因子，所述數(shù)據(jù)量環(huán)境因子通過所述通訊模塊傳輸至所述中央處理器，再通過所述通訊模塊傳送至監(jiān)測種植環(huán)境的所述控制終端，所述控制終端根據(jù)農(nóng)業(yè)云平臺接收的環(huán)境因子信號中的土壤濕度向所述控制器發(fā)送執(zhí)行命令控制土壤的濕度。

優(yōu)選地，所述通訊模塊包括433MHz通訊模塊和GPRS通訊模塊，所述433MHz通訊模塊分別與所述采集器和所述控制器相通信，所述GPRS通訊模塊與所述控制終端相通信。

優(yōu)選地，所述電源模塊包括電源適配器和太陽能供電模塊。

優(yōu)選地，所述采集器包括無線收發(fā)模塊、與所述無線收發(fā)模塊連接的中央處理器和用于將傳感器組測量的模擬量環(huán)境因子信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量環(huán)境因子信號的A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與所述中央處理器相連。

優(yōu)選地，所述傳感器組為輸出信號為4-20毫安和0-5伏或0-10伏的環(huán)境傳感器。

優(yōu)選地，所述控制器包括用于控制輸送管道通斷的執(zhí)行模塊、控制所述執(zhí)行模塊開閉的中央處理器、用于無線監(jiān)控種植環(huán)境且與所述中央處理器相連的無線收發(fā)模塊和電源模塊，所述無線收發(fā)模塊通過所述無線智能網(wǎng)關(guān)與所述控制終端相通信，所述電源模塊與所述中央處理器相連接。

優(yōu)選地，所述控制器還包括用于判斷所述執(zhí)行模塊真實(shí)狀態(tài)的反饋模塊，所述反饋模塊位于所述執(zhí)行模塊與所述輸送管道的輸出口之間，所述反饋模塊與所述中央處理器相連接。

一種無線智能灌溉系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

A、打開電源，登陸控制終端上的農(nóng)業(yè)云平臺；

B、采集器將環(huán)境傳感器采集的模擬量環(huán)境因子轉(zhuǎn)換為數(shù)字量環(huán)境因子，再通過433MHz通訊模塊采用433MHz通訊方式傳輸至無線智能網(wǎng)關(guān)上的中央處理器，再由所述中央處理器通過GPRS通訊模塊采用GPRS通訊方式傳輸至控制終端，監(jiān)測種植環(huán)境；

C、根據(jù)農(nóng)業(yè)云平臺接收土壤濕度信號向執(zhí)行模塊發(fā)送執(zhí)行命令，控制灌溉控制閥的開閉，當(dāng)接收的土壤濕度值低于預(yù)期值時(shí)，操作人員可打開農(nóng)業(yè)云平臺上的灌溉控制閥開關(guān)鍵，則控制終端向執(zhí)行模塊發(fā)送執(zhí)行命令，使灌溉控制閥打開，使得輸送管道開通，向土壤中輸送水，當(dāng)土壤濕度值達(dá)到預(yù)期值時(shí)，操作人員關(guān)閉農(nóng)業(yè)云平臺上的灌溉控制閥開關(guān)鍵，控制終端再次向執(zhí)行模塊發(fā)送執(zhí)行命令，使灌溉控制閥關(guān)閉，從而使得輸送管道斷開，即完成了種植環(huán)境的灌溉。

因此，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的無線智能灌溉系統(tǒng)及方法，用戶可以隨時(shí)隨地的使用手機(jī)或電腦管理自己的農(nóng)場，設(shè)備安裝簡單，維護(hù)方便，節(jié)省了人力物力，可擴(kuò)展性強(qiáng)，延長了數(shù)據(jù)傳輸距離。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的無線智能網(wǎng)關(guān)的中央處理器電路圖；

圖3為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的無線智能網(wǎng)關(guān)的通訊模塊電路圖；

圖4為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的無線智能網(wǎng)關(guān)的電源模塊電路圖；

圖5為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的采集器的無線收發(fā)模塊電路圖；

圖6為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的采集器的A/D轉(zhuǎn)換模塊電路圖；

圖7為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的采集器的中央處理器電路圖；

圖8為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的采集器的電源模塊電路圖；

圖9為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的控制器的中央處理器電路圖；

圖10為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的控制器的執(zhí)行模塊電路圖；

圖11為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的控制器的反饋模塊電路圖；

圖12為本發(fā)明一種無線智能灌溉系統(tǒng)實(shí)施例的控制器的電源模塊電路圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

如圖所示，本發(fā)明提供了一種無線智能灌溉系統(tǒng)，包括采集器1、控制器2和控制終端3，還包括無線智能網(wǎng)關(guān)4，無線智能網(wǎng)關(guān)4由通訊模塊401、中央處理器402和電源模塊403組成，采集器1將采集的模擬量環(huán)境因子轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量環(huán)境因子，所述數(shù)據(jù)量環(huán)境因子通過通訊模塊401傳輸至中央處理器402，再通過通訊模塊401傳送至監(jiān)測種植環(huán)境的控制終端3，控制終端3根據(jù)農(nóng)業(yè)云平臺接收的環(huán)境因子信號中的土壤濕度向控制器2發(fā)送執(zhí)行命令控制土壤的濕度，通訊模塊401包括433MHz通訊模塊和GPRS通訊模塊，所述433MHz通訊模塊分別與采集器1和控制器2相通信，所述GPRS通訊模塊與控制終端3相通信,延長了數(shù)據(jù)傳輸距離，使得通迅半徑可達(dá)1.5千米,執(zhí)行模塊201為位于向種植環(huán)境輸送水源的管道上的灌溉控制閥，GPRS通訊模塊與控制終端3相通信，控制終端3為載有農(nóng)業(yè)云平臺的手機(jī)終端或電腦終端，且農(nóng)業(yè)云平臺上設(shè)置有灌溉控制閥開關(guān)鍵，工作時(shí)，環(huán)境傳感器采集的模擬量的環(huán)境因子，經(jīng)采集器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的環(huán)境因子，并將此數(shù)字量的環(huán)境因子通過433Mhz通訊模塊采用433Mhz通訊方式傳輸至中央處理器402，再由中央處理器402通過GPRS通訊模塊采用GPRS通訊方式傳輸至控制終端3，即可實(shí)現(xiàn)種植環(huán)境的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測，同時(shí)還可根據(jù)農(nóng)業(yè)云平臺接收的環(huán)境因子信號中的土壤濕度向執(zhí)行模塊201發(fā)送執(zhí)行命令，從而控制灌溉控制閥的開閉，實(shí)現(xiàn)種植環(huán)境灌溉的遠(yuǎn)程無線控制。

電源模塊403包括電源適配器和太陽能供電模塊，擴(kuò)大了裝置的適用范圍，使裝置更適合野外工作。

采集器1包括無線收發(fā)模塊101、與無線收發(fā)模塊101連接的中央處理器102和用于將傳感器組103測量的模擬量環(huán)境因子信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量環(huán)境因子信號的A/D轉(zhuǎn)換器104，A/D轉(zhuǎn)換器104與中央處理器102相連，傳感器組103為輸出信號為4-20毫安和0-5伏或0-10伏的環(huán)境傳感器。

控制器2包括用于控制輸送管道通斷的執(zhí)行模塊201、控制執(zhí)行模塊201開閉的中央處理器202、用于無線監(jiān)控種植環(huán)境且與中央處理器202相連的無線收發(fā)模塊203和電源模塊204，無線收發(fā)模塊203通過無線智能網(wǎng)關(guān)4與控制終端3相通信，電源模塊204與中央處理器202相連接，控制器2還包括用于判斷執(zhí)行模塊201真實(shí)狀態(tài)的反饋模塊205，反饋模塊205位于執(zhí)行模塊201與所述輸送管道的輸出口之間，反饋模塊205與中央處理器202相連接。

工作流程如下所示：

首先打開工作電源，登陸上控制終端3上的農(nóng)業(yè)云平臺，采集器1中的環(huán)境傳感器采集的模擬量環(huán)境因子，經(jīng)采集器1轉(zhuǎn)換為數(shù)字量環(huán)境因子，并將此數(shù)字量的環(huán)境因子通過433MHz通訊模塊采用433MHz通訊方式傳輸至中央處理器402，再由中央處理器402通過GPRS通訊模塊采用GPRS通訊方式傳輸至控制終端3，即可實(shí)現(xiàn)通過控制終端3監(jiān)測種植環(huán)境，同時(shí)還可根據(jù)農(nóng)業(yè)云平臺接收的環(huán)境因子信號中的土壤濕度向執(zhí)行模塊201發(fā)送執(zhí)行命令，從而控制灌溉控制閥的開閉，即當(dāng)接收的土壤濕度值低于預(yù)期值時(shí)，操作人員可打開農(nóng)業(yè)云平臺上的灌溉控制閥開關(guān)鍵，則控制終端3向執(zhí)行模塊201發(fā)送執(zhí)行命令，控制灌溉控制閥打開，從而使得向種植環(huán)境中輸送水源的管道開通，土壤濕度值達(dá)到預(yù)期值，操作人員關(guān)閉農(nóng)業(yè)云平臺上的灌溉控制閥開關(guān)鍵，控制終端3再次向執(zhí)行模塊201發(fā)送執(zhí)行命令，控制灌溉控制閥關(guān)閉，從而使得向種植環(huán)境中輸送水源的管道斷開，即可實(shí)現(xiàn)種植環(huán)境灌溉的無線控制。

因此，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的無線智能灌溉系統(tǒng)及方法，用戶可以隨時(shí)隨地的使用手機(jī)或電腦管理自己的農(nóng)場，設(shè)備安裝簡單，維護(hù)方便，節(jié)省了人力物力，可擴(kuò)展性強(qiáng)，延長了數(shù)據(jù)傳輸距離。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。