CN104756832A - 一种智能灌溉监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能灌溉监控系统，其包括主管道、给水管道、智能灌溉控制器、无线传输控制器、远程无线收发基站、供电装置和上位机；主管道连接有支管道；支管道上装设有检修阀门、过滤器和支路控制阀；智能灌溉控制器内设有支路无线传输模块；远程无线收发基站内设有远程无线传输模块和GPS远程传输模块；给水管道上装设有喷头；无线传输控制器内部配置有总无线传输模块，总无线传输模块与支路无线传输模块无线电连接；供电装置与无线传输控制器电连接；上位机与总无线传输模块通过网络连接。本发明结构设计合理，采用分层次进行进行无线传输，即能有效保证灌溉系统正常运行，又能实时了解现场情况，还降低了成本和施工难度。

Description

一种智能灌溉监控系统

技术领域

本发明涉及水利灌溉技术领域，尤其涉及一种智能灌溉监控系统。

背景技术

现有的灌溉监控系统，在没有通过布置电缆进行供电情况下，无法实现对每个系统控制器的情况进行监控，无法实时了解灌溉系统的工作情况，因此，在特大面积灌溉中，数量庞大的控制器有个别出现故障时，不能及时的发现并及时的进行处理，无法有效保证整个智能灌溉系统稳定运行，更无法保证因个别控制出现故障时没有被及时发现，植物得不到合理的水源灌溉而出现的枯萎，会明显降低植物的存活率。

上述可知，有必要对现有技术做进一步完善。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种结构设计简单、合理，采用分层次进行进行无线传输，即能有效保证灌溉系统更正常的运行，同时也能实时了解现场情况，还降低了成本和施工难度的智能灌溉监控系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的智能灌溉监控系统，包括主管道及与所述主管道连接的给水管道；所述主管道与水源进水口相连；所述监控系统还包括智能灌溉控制器、无线传输控制器、远程无线收发基站、供电装置和上位机；所述主管道还连接有一条或一条以上的支管道，所述支管道一端连接所述主管道，另一端连接所述给水管道；所述支管道上还装设有检修阀门，所述支管道在位于所述检修阀门一侧的管道上还装设有过滤器，所述支管道在位于所述过滤器一侧的管道上还装设有支路控制阀；所述智能灌溉控制器匹配设置于所述一条或一条以上的支管道一侧，其内部配置有支路无线传输模块，所述支路无线传输模块与所述灌溉控制器的单片机电连接；所述给水管道上均匀装设有一个或一个以上喷头；所述无线传输控制器设置于所述主管道一侧，其内部配置有总无线传输模块，所述总无线传输模块与所述支路无线传输模块无线电连接；所述远程无线收发基站设置于所述无线传输控制器与上位机之间，所述远程无线收发基站内部设置有远程无线传输模块和GPS远程传输模块；所述远程无线传输模块通过无线网络分别与所述上位机和总无线传输模块连接通信；所述供电装置分别与所述无线传输控制器和远程无线收发基站电连接，并为所述无线传输控制器和远程无线收发基站供电；所述上位机放置于所述无线传输控制器外侧，其与所述总无线传输模块通过网络连接，以实时监控灌溉情况。

所述智能灌溉监控系统，其中：所述无线传输控制器和远程无线收发基站均通过立柱安装于所述主管道一侧；所述无线传输控制器为根据灌溉面积大小而设置的多个。

所述智能灌溉监控系统，其中：所述智能灌溉控制器采用电池组件供电，还通过电缆连接有土壤湿度传感器；所述土壤湿度传感器插设于土壤内部，以感知土壤湿度。

所述智能灌溉监控系统，其中：所述智能灌溉控制器还可通过定时或通过空气湿度检查来实现自动控制。

所述智能灌溉监控系统，其中：所述供电装置装设于所述立柱顶端，其可采用太阳能或风能电池组。

所述智能灌溉监控系统，其中：所述上位机还外接有一个大屏幕，通过所述大屏幕可实时查看灌溉情况。

所述智能灌溉监控系统，其中：所述检修阀门、过滤器、支路控制阀外部通过阀门箱完全罩住。

所述智能灌溉监控系统，其中：所述过滤器采用Y形过滤器。

所述智能灌溉监控系统，其中：所述喷头采用伸缩喷头。

有益效果：

本发明智能灌溉监控系统结构设计简单、合理，采用分层次进行进行无线传输，灌溉系统控制器上的无线传输模块采用定时唤醒的方式，保证了整个系统维持了超低功耗，只需普通电池就能维持长时间供电，无需外部供电，保证了整个系统的造价及安装难度；同时，中间节点采用太阳能电池组供电，整个系统中每几百米布置一个，正常一个上百亩的公园布置几个即可，再由一总无线传输模块远程发送至控制中心的上位机，通过一层一层的无线传输，整个网络无需外部供电，保证了造价很大程度的降低，也使施工变得简单，同时也保证了灌溉系统更正常的运行，同时也通过控制中心实时了解现场情况。本发明整个智能灌溉系统控制器的功耗特别低，采用干电池组件即可维持其正常工作，省去了布置电缆供电的麻烦，使整个灌溉系统的整体造价成本大幅降低，又能实现对每个终端进行实时监控及控制，使其能更广泛的应用到各领域。

附图说明

图1为本发明智能灌溉监控系统的结构示意图；

图2为本发明智能灌溉监控系统的图1中A区域的放大图；

图3为本发明智能灌溉监控系统的图1中B区域的放大图；

图4为本发明智能灌溉监控系统的图1中支路无线传输模块区域的放大图；

图5为本发明智能灌溉监控系统的图1中D区域的放大图。

具体实施方式

如图1至5所示，本发明智能灌溉监控系统，包括主管道1、智能灌溉控制器2、给水管道3、无线传输控制器4、远程无线收发基站5、供电装置6、上位机7、三通接头8和立柱9。

该主管道1与水源进水口相连，该主管道1上均匀连接有多个三通管接头7，该主管道1通过多个三通管接头7连接有多条支管道11；每根支管道11一端通过三通管接头7连通主管道1，另一端连接给水管道3；其中，每根支管道11上靠近主管道1一侧的一端装设有检修阀门12；每根支管道11在位于该检修阀门12一侧的管道上装设有过滤器13，该过滤器13采用Y形过滤器；每根支管道11在位于过滤器13一侧的管道上装设有支路控制阀14；该过滤器13位于检修阀门12与支路控制阀14之间，同时，该检修阀门12、过滤器13、支路控制阀14外部通过阀门箱15完全罩住。

该智能灌溉控制器2匹配设置于该主管道1的每根支管道12一侧，其内部配置有支路无线传输模块（图中未示，可采用高频无线模块，也可采用zigbee无线控制模块等），该支路无线传输模块（图中未示）与灌溉控制器2的单片机进行电连；其中，本实施例中该智能灌溉控制器2还通过电缆连接有土壤湿度传感器21，该土壤湿度传感器4通常插设于土壤内部，以感知土壤湿度；同时，该智能灌溉控制器2还可通过定时或通过空气湿度检查等等来实现自动控制。该智能灌溉控制器2采用的是电池组件供电，功耗要求要很低，所以每次要发送数据的时候才会将支路无线模块唤醒，确认发送完后就要让支路无线传输模块进入睡眠状态，这样才能保证电池组长期维持灌溉系统控制器2供电。

该给水管道3通过三通接头8与主管道1的支管道11连接；该给水管道3上通过三通接头8还均匀装设有多个喷头31，其中，本实施例中该给水管道3与主管道1呈平行布置，该喷头31可采用伸缩喷头。

该无线传输控制器4装设于立柱9顶端，其通过立柱9安装于主管道1一侧，其内部设置有总无线传输模块（图中未示），该总无线传输模块（图中未示）与智能灌溉控制器2的支路无线传输模块无线电连接。该无线传输控制器4在所有的绿化只能灌溉系统范围内分布，每个无线传输控制器4分布的间距由支路无线传输模块接收的距离而定，将整个灌溉系统区域全覆盖。

该远程无线收发基站5设置于该无线传输控制器4与上位机7之间，该远程无线收发基站5只需要一个即可；其中，该远程无线收发基站5装设于另一立柱9顶端，其内部设置有远程无线传输模块和GPS远程传输模块（图中未示）；该远程无线传输模块（图中未示）通过无线网络（即运营商基站）与上位机7连接通信，同时还与无线传输控制器4的总无线传输模块通过无线网络连接。同时，无线传输控制器4的总无线传输模块和远程无线收发基站5的远程无线传输模块要长时间开启，才能保证正常的通讯，保证数据的接收和传输，而无线传输控制器4的总无线传输模块和远程无线收发基站5的远程无线传输模块功耗比较高，长期开启就需要供电装置6来进行供电。

该供电装置6装设于立柱9顶端，可采用太阳能供电装置或风能电池组，其通过立柱9安装于主管道1一侧且分别与无线传输控制器4和远程无线收发基站5电连接，为无线传输控制器4和远程无线收发基站5供电，以保证无线传输控制器4和远程无线收发基站5在24小时不间断运行。

该上位机7放置于无线传输控制器4外侧，其与无线传输控制器4的总无线传输模块通过网络连接；其中，该上位机7还外接有一个大屏幕71，通过该大屏幕71可实时查看灌溉情况。同时，上位机7将接收到的数据通过软件进行综合处理，通过显示器进行显示，哪个地方有故障或疑似故障的进行通过一些方式报警（如通过颜色区分，或通过文字提示等）。

其中，无线传输控制器4起到一个桥接的作用，因为距离问题，智能灌溉控制器2无法一步传输到远程无线收发基站5上。即无线传输控制器4为根据面积的大小而定的多个，比如总长度为5公里，假设每个无线传输控制器4传输的平均距离（空旷地比较远，有建筑物、山体等传输距离短）为500米，那无线传输控制器4总的就要架设10个，第10个无线传输控制器4将所管辖智能灌溉控制器2的数据传给第9个无线传输控制器4，第9个无线传输控制器4接收到后要发送一个反馈给第10个无线传输控制器4告知已接收成功，再将第10个无线传输控制器4的数据传给第8个无线传输控制器4，另外第9个无线传输控制器4也要将所管辖的智能灌溉控制器2接收的数据传输给第8个无线传输控制器4，以此类推，最终将所有的灌溉系统控制器2的数据传输到第1个无线传输控制器4，第1个无线传输控制器4再将数据实时的传输给远程无线收发基站5，远程无线收发基站5再通过GPS远程传输模块远程传输到控制中心的上位机7。

本发明智能灌溉监控系统的基本原理：

方式一：

智能灌溉控制器2的支路无线传输模块进行编码，每个智能灌溉控制器2的支路无线传输模块具有自己的身份，智能灌溉控制器在正常工作时，当要开启或关闭阀门时同时唤醒支路无线传输模块，给支路无线传输模块指令，支路无线传输模块发送数据至最近的无线传输控制器4，无线传输控制器4接收到后，将往回发送一个已收到的指令，支路无线传输模块验证已成功；已发数据后立即进入睡眠状态, 无线传输控制器4再发送至远程无线收发基站5，远程无线收发基站5再通过GPS远程传输模块远程发送到控制中心的上位机7，以告知控制中心终端控制器运行情况。

   方式二：

将智能灌溉控制器2的支路无线传输模块进行编码，每个智能灌溉控制器2的支路无线传输模块具有自己的身份，智能灌溉控制器在正常工作时，定时唤醒支路无线传输模块，给支路无线传输模块指令，将控制器通过传感器检测到的一些数据发送至最近的无线传输控制器4，无线传输控制器4接收到后，将往回发送一个已收到的指令，支路无线传输模块验证已成功； 已发数据后立即进入睡眠状态, 无线传输控制器4再发送至远程无线收发基站5，远程无线收发基站5再通过GPS远程传输模块远程发送到控制中心的上位机7，以告知控制中心终端整个灌溉区域的运行情况及实时的检测数据,以便哪个控制器出故障时工作人员能即使到场处理，保证植物不因系统出故障而长期得不到合理的灌溉。

采用以上两种方式，保障了整个智能灌溉系统控制器的功耗特别低，可采用干电池组件即可维持其正常工作，省去了布置电缆供电的麻烦，使整个灌溉系统的整体造价成本大幅降低，又能实现对每个终端进行实时监控及控制，使其能更广泛的应用到各领域。

其中，当智能灌溉控制器2的支路无线传输模块发送数据给最近的无线传输控制器4时，无线传输控制器4将接受到每个支路无线传输模块的数据发送给远程无线收发基站5，由于有可能每个支路无线传输模块发出数据时，可能最近的有几个无线传输控制器4同时接受到，再发送给远程无线收发基站5，远程无线收发基站5有可能会同时接收到其中一个智能灌溉控制器2的支路无线传输模块的重复数据，远程无线收发基站5会进行筛选处理，将重复接受到支路无线传输模块发送的数据删除，再将数据通过GPS远程传输模块通过运营商基站远程传送到控制中心的上位机7。

本发明结构设计简单、合理，采用分层次进行进行无线传输，即能有效保证灌溉系统更正常的运行，同时也能实时了解现场情况，还降低了成本和施工难度，适于推广与应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种智能灌溉监控系统，包括主管道及与所述主管道连接的给水管道；所述主管道与水源进水口相连；其特征在于：所述监控系统还包括智能灌溉控制器、无线传输控制器、远程无线收发基站、供电装置和上位机；

所述主管道还连接有一条或一条以上的支管道，所述支管道一端连接所述主管道，另一端连接所述给水管道；所述支管道上还装设有检修阀门，所述支管道在位于所述检修阀门一侧的管道上还装设有过滤器，所述支管道在位于所述过滤器一侧的管道上还装设有支路控制阀；

所述智能灌溉控制器匹配设置于所述一条或一条以上的支管道一侧，其内部配置有支路无线传输模块，所述支路无线传输模块与所述灌溉控制器的单片机电连接；

所述给水管道上均匀装设有一个或一个以上喷头；

所述无线传输控制器设置于所述主管道一侧，其内部配置有总无线传输模块，所述总无线传输模块与所述支路无线传输模块无线电连接；

所述远程无线收发基站设置于所述无线传输控制器与上位机之间，所述远程无线收发基站内部设置有远程无线传输模块和GPS远程传输模块；所述远程无线传输模块通过无线网络分别与所述上位机和总无线传输模块连接通信；

所述供电装置分别与所述无线传输控制器和远程无线收发基站电连接，并为所述无线传输控制器和远程无线收发基站供电；

所述上位机放置于所述无线传输控制器外侧，其与所述总无线传输模块通过网络连接，以实时监控灌溉情况。

2.如权利要求1所述的智能灌溉监控系统，其特征在于：所述无线传输控制器和远程无线收发基站均通过立柱安装于所述主管道一侧；所述无线传输控制器为根据灌溉面积大小而设置的多个。

3.如权利要求1所述的智能灌溉监控系统，其特征在于：所述智能灌溉控制器采用电池组件供电，还通过电缆连接有土壤湿度传感器；所述土壤湿度传感器插设于土壤内部，以感知土壤湿度。

4.利要求1所述的智能灌溉监控系统，其特征在于：所述智能灌溉控制器还可通过定时或通过空气湿度检查来实现自动控制。

5.利要求1所述的智能灌溉监控系统，其特征在于：所述供电装置装设于所述立柱顶端，其可采用太阳能或风能电池组。

6.如权利要求1所述的智能灌溉监控系统，其特征在于：所述上位机还外接有一个大屏幕，通过所述大屏幕可实时查看灌溉情况。

7.如权利要求1所述的智能灌溉监控系统，其特征在于：所述检修阀门、过滤器、支路控制阀外部通过阀门箱完全罩住。

8.如权利要求1或8所述的智能灌溉监控系统，其特征在于：所述过滤器采用Y形过滤器。

9.如权利要求1所述的智能灌溉监控系统，其特征在于：所述喷头采用伸缩喷头。