CN104335882A - 一种无线精确灌溉控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线精确灌溉控制系统，具有自动模式、定时模式、手动模式这三种工作方式，包括有用于数据采集的传感器模块，用于数据无线接收、发送的射频模块，用于控制电磁阀和水泵的继电器模块，用于连接电脑的通信模块，用于数据存储、显示、设定参数的上位机软件；所有数据的接收、发送均通过射频模块完成。本发明具有不需铺设信号线、电源线，安装方便；9V电池供电，安全可靠；通过土壤湿度传感器定时检测土壤湿度，能实现按需灌溉等特点。

Description

一种无线精确灌溉控制系统
技术领域
本发明涉及灌溉控制的技术领域，尤其是指一种无线精确灌溉控制系统。
背景技术
土壤湿度决定农作物的水分供应状况。土壤湿度过低，形成土壤干旱，作物光合作用不能正常进行，降低作物的产量和品质；严重缺水导致作物凋萎和死亡。土壤湿度过高，恶化土壤通气性，影响土壤微生物的活动，使作物根系的呼吸、生长等生命活动受到阻碍，从而影响作物地上部分的正常生长，造成徒长、倒伏、病害滋生等。土壤水分的多少还影响田间耕作措施和播种质量，并影响土壤温度的高低。
传统的灌溉控制系统多采用定时、有线的控制方式，根据需要，控制器可外接雨量传感器，当雨量传感器检测到当前天气状况为下雨时，输出信号到控制器，关闭电磁阀和水泵。用户可在控制器上设定灌溉的起止时间或设定灌溉的开始时间及灌溉的时长，根据系统时钟，控制器控制多路电磁阀依次打开，并开启水泵，分别给各个灌区进行灌溉工作。灌溉的时长由用户根据经验设定，没有直接检测灌区的土壤湿度。因此，根据灌区土壤湿度的实际情况，设计一种无线精确灌溉控制系统，实现按需灌溉尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不需铺设信号线、电源线，安装方便，安全可靠，能实现按需灌溉的无线精确灌溉控制系统，通过无线的方式传输传感器数据，根据传感器的数据控制水泵和电磁阀的工作状态。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种无线精确灌溉控制系统，所述系统具有自动模式、定时模式、手动模式这三种工作方式，包括有用于数据采集的传感器模块，用于数据无线接收、发送的射频模块，用于控制电磁阀和水泵的继电器模块，用于连接电脑的通信模块，用于数据存储、显示、设定参数的上位机软件；所有数据的接收、发送均通过射频模块完成；其中，在自动模式下，所述传感器模块通过所连接的土壤湿度传感器定时检测土壤湿度数据，并通过所述射频模块发送给所述继电器模块和通信模块，用户在所述上位机软件上设置土壤湿度的上、下限，并发送给所述继电器模块，所述继电器模块将传感器模块的数据与用户设定的土壤湿度上、下限值进行比较，并通过所述继电器模块控制水泵的工作状态；在定时模式下，根据用户设定的灌溉开始时间、结束时间通过所述继电器模块控制水泵的工作状态，用户可设定多个开始、结束时间，此种模式下，所述上位机软件仅接收、显示、存储所述传感器模块的数据；在手动模式下，用户可通过软件界面的命令按钮发送命令给所述继电器模块，开启或关闭水泵。
当电脑关机后，所述继电器模块按照关机前设定的模式自主工作，直到电脑开机后，用户通过所述上位机软件改变工作模式。
在所述上位机软件中能选择系统的工作模式，设定土壤湿度的上、下限值，设定灌溉的起止时间，手动开启或关闭水泵。
所述传感器模块和射频模块通过电池供电，采用工作一段时间、休眠一段时间的低功耗工作方式。
所述继电器模块包含有电磁阀选择电路，用于控制多路交流电磁阀或低压直流脉冲型电磁阀的开启与闭合。
所述通信模块包含有SD存储卡，当电脑关机后，通信模块将接收到的土壤湿度数据自动保存在SD存储卡中，待开机后再传送至上位机软件中显示、存储。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明系统具有自动模式、定时模式和手动模式三种工作方式，自动模式下，可以根据土壤湿度的实际情况实现按需灌溉；定时模式下，可以任意设定多组灌溉的起止时间；手动模式下，可以随时控制各灌区电磁阀、水泵的工作状态；
2、上位机软件可以存储土壤湿度数据，可以随时查看历史记录；
3、不需铺设信号线、电源线，模块间通过射频信号无线通信，模块的安装与布置灵活方便；
4、传感器模块采用电池供电，以低功耗的方式工作，不漏电，保证人畜安全。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图。
图2为本发明的上位机软件功能框图。
图3为本发明的继电器模块结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，本实施例所述的无线精确灌溉控制系统，具有自动模式、定时模式、手动模式这三种工作方式，包括有用于数据采集的传感器模块，用于数据无线接收、发送的射频模块，用于控制电磁阀和水泵的继电器模块，用于连接电脑的通信模块，用于数据存储、显示、设定参数的上位机软件(在所述上位机软件中能选择系统的工作模式，设定土壤湿度的上、下限值，设定灌溉的起止时间，手动开启或关闭水泵)；所有数据的接收、发送均通过射频模块完成；其中，在自动模式下，所述传感器模块通过所连接的土壤湿度传感器定时检测土壤湿度数据，并通过所述射频模块发送给所述继电器模块和通信模块，用户在所述上位机软件上设置土壤湿度的上、下限，并发送给所述继电器模块，所述继电器模块将传感器模块的数据与用户设定的土壤湿度上、下限值进行比较，并通过所述继电器模块控制水泵的工作状态；在定时模式下，根据用户设定的灌溉开始时间、结束时间通过所述继电器模块控制水泵的工作状态，用户可设定多个开始、结束时间，此种模式下，所述上位机软件仅接收、显示、存储所述传感器模块的数据；在手动模式下，用户可通过软件界面的命令按钮发送命令给所述继电器模块，开启或关闭水泵。
当电脑关机后，所述继电器模块按照关机前设定的模式自主工作，直到电脑开机后，用户通过所述上位机软件改变工作模式。
所述传感器模块和射频模块通过锂电池供电，采用工作一段时间休眠一段时间的低功耗工作方式，延长电池的使用寿命，各灌区所使用的传感器模块完全相同，可相互替代，也可根据灌区的数量增加或减少，不影响整体功能。
所述继电器模块包含有电磁阀选择电路，通过电磁阀选择电路控制多路交流电磁阀或低压直流脉冲型电磁阀的开启与闭合。所述继电器模块接收传感器模块传送过来的土壤湿度数据以及用户通过上位机软件设定的土壤湿度上、下限值，根据设定的土壤湿度上、下限控制电磁阀的通断和水泵的起停，如：X号模块土壤湿度低于下限，则先开启第X路电磁阀，再启动水泵，如果有多个灌区均需灌溉，则系统按照自定义规则，按顺序分时开启对应电磁阀，实现分时灌溉。该继电器模块可通过市电供电，可以始终处于接收数据状态，随时可控制泵、阀。长时间没有接到通信模块的应答信号时，继电器模块自动沿用通信成功前，用户选择的工作模式。
所述通信模块通过USB口连接电脑，将接收到的数据显示在上位机软件上。上位机软件可以显示各传感器模块的序号、土壤湿度值，可存储数据、统计数据(绘制曲线)。可在上位机软件上设定每个灌溉区域的湿度上、下限值，并发送给继电器模块。可在上位机软件上选择系统的工作模式：自动模式、定时模式、手动模式，自动模式是继电器模块根据接收到的土壤湿度值和用户设定的上、下限值，自动控制泵、阀的状态。定时模式是用户可以设定每一路、每一次定时灌溉的时间、时长。手动模式是用户可以随时控制某个灌区电磁阀的状态和泵的状态。所述通信模块包含有SD存储卡，接收到的数据先存入SD存储卡，再发送给电脑，电脑关机再开机、打开软件后，先读取SD存储卡中存入的电脑关机期间的数据，进行显示。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无线精确灌溉控制系统，其特征在于：所述系统具有自动模式、定时模式、手动模式这三种工作方式，包括有用于数据采集的传感器模块，用于数据无线接收、发送的射频模块，用于控制电磁阀和水泵的继电器模块，用于连接电脑的通信模块，用于数据存储、显示、设定参数的上位机软件；所有数据的接收、发送均通过射频模块完成；其中，在自动模式下，所述传感器模块通过所连接的土壤湿度传感器定时检测土壤湿度数据，并通过所述射频模块发送给所述继电器模块和通信模块，用户在所述上位机软件上设置土壤湿度的上、下限，并发送给所述继电器模块，所述继电器模块将传感器模块的数据与用户设定的土壤湿度上、下限值进行比较，并通过所述继电器模块控制水泵的工作状态；在定时模式下，根据用户设定的灌溉开始时间、结束时间通过所述继电器模块控制水泵的工作状态，用户可设定多个开始、结束时间，此种模式下，所述上位机软件仅接收、显示、存储所述传感器模块的数据；在手动模式下，用户可通过软件界面的命令按钮发送命令给所述继电器模块，开启或关闭水泵。
2.根据权利要求1所述的一种无线精确灌溉控制系统，其特征在于：当电脑关机后，所述继电器模块按照关机前设定的模式自主工作，直到电脑开机后，用户通过所述上位机软件改变工作模式。
3.根据权利要求1所述的一种无线精确灌溉控制系统，其特征在于：在所述上位机软件中能选择系统的工作模式，设定土壤湿度的上、下限值，设定灌溉的起止时间，手动开启或关闭水泵。
4.根据权利要求1所述的一种无线精确灌溉控制系统，其特征在于：所述传感器模块和射频模块通过电池供电，采用工作一段时间、休眠一段时间的低功耗工作方式。
5.根据权利要求1所述的一种无线精确灌溉控制系统，其特征在于：所述继电器模块包含有电磁阀选择电路，用于控制多路交流电磁阀或低压直流脉冲型电磁阀的开启与闭合。
6.根据权利要求1所述的一种无线精确灌溉控制系统，其特征在于：所述通信模块包含有SD存储卡，当电脑关机后，通信模块将接收到的土壤湿度数据自动保存在SD存储卡中，待开机后再传送至上位机软件中显示、存储。
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