CN105409732A - 无线太阳能灌溉系统 - Google Patents

Abstract

一种无线太阳能灌溉系统，由智能手机、中央控制器、无线电磁阀以及信息采集系统组成。所述智能手机可监控多个灌溉点的自动灌溉，每个灌溉点都有一个中央控制器和一个信息采集系统以及多个无线电磁阀。所述信息采集系统采集多种系统运行信息和土壤环境信息，中央控制器将信息发送给智能手机，由用户操作智能手机，设置各灌溉点的灌溉策略，然后发送给中央控制器，中央控制器再控制无线电磁阀的开启与关闭，自动实施灌溉策略。本系统远程无线监控多个灌溉点的自动灌溉，灵活动态地调整各点的灌溉策略，避免水资源的浪费，同时扩大了可实施自动灌溉的土地范围和面积；采用无线自动控制和太阳能电源，节省了线缆铺设的人力、物力资源，降低了成本。

Description

无线太阳能灌溉系统

技术领域

本发明涉及农业或园林业灌溉技术领域，具体是一种通过智能手机、无线传输、嵌入式程序控制器、GPS/北斗定位模块和太阳能电源模块等实现远程监控自动灌溉的无线太阳能灌溉系统。

背景技术

现有农业方面，为了保证作物生长发育需要，需要对作物需水情况进行监测，并进行实时灌溉；在城市园林绿化方面，也需要经常对林木花草进行灌溉。在现代农业灌溉技术中，特别是在一些偏远地区，对于一些大面积的作物灌溉时，需要投入大量的人力、物力和财力，不仅浪费有限资源，而且增加了农业生产成本，挫伤了农业生产积极性。在现有的一些灌溉方式中，多数采用人工灌溉和定时自动灌溉。人工灌溉就是通过人对作物是否需水的观察判断，靠人工来控制阀门的开关，以实现灌溉。人工灌溉虽然能够基本上按照作物的缺水情况进行灌溉，但其缺点是：需要大量的人力消耗，劳动强度大，水资源浪费大，要真正实现灌溉实时性非常困难。而对于定时自动灌溉，需要预先设定灌溉开始的时间和灌溉时长，当到了预设的时间，就自动打开控制阀，进行定时长的灌溉。其缺点是：灌溉针对性较差，不能根据作物的实际需水状况和天气状况进行灌溉，可能造成水资源的浪费，并且需要在控制阀与控制终端之间铺设通信控制电缆和电源电缆，造成人力、物力成本的增加，过多电缆在土壤里铺设对田间管理带来诸多不便。

发明内容

为了解决该问题，本发明提供一种无线太阳能灌溉系统，通过太阳能电源模块给各个部分供电，再通过智能手机远程监测各个灌溉点的各种信息，控制无线电磁阀的通与断，监控系统设备运行情况，从而实现灌溉控制和系统管理的自动化与信息化，达到节约人力、物力、电力以及水资源的目的。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案为：一种无线太阳能灌溉系统，包括智能手机、中央控制器、无线电磁阀以及信息采集系统；

所述智能手机安装和运行特定设计的应用程序，提供用户登录使用界面、统计并分析传感器信息数据、计算作物所需要的水量值，并将灌溉指令信号进行编码发送无线信号至中央控制器；

所述中央控制器接收到信号后，发送确认信号返回给智能手机，同时处理所收到的命令，进行解码后通过无线传输模块发送给无线电磁阀来进行自动灌溉控制，实施灌溉策略；

所述无线电磁阀接收到信号后，同样发送确认信号返回给中央控制器，并进行第二次解码及识别信号，若是正确的信号则自动打开或关闭电磁阀，执行中央控制器发出的灌溉策略指令，若是错误的信号将自动删除，不执行任何动作，这样可以防止其他信号干扰引起的误动作；

所述信息采集系统采集各种信息，并将采集到的信息经过AD转换后输入至信息处理模块进行处理，然后发送信息给中央控制器，以便实时反馈到用户的智能手机上。

实现本发明目的的技术方案还进一步包括，所述中央控制器与信息采集系统之间采用有线或无线连接方式。

所述智能手机与中央控制器通过GSM/GPRS模块进行无线通信，显示并记录下各种传感器数据和灌溉点定位信息，同时根据不同地区不同季节不同气候不同作物环境数据计算出所需水量，然后根据其计算结果动态调整灌溉策略。

所述中央控制器由GSM/GPRS模块、GPS/北斗卫星定位模块、嵌入式程序控制器、太阳能电源模块和无线传输模块组成，其接收智能手机的灌溉策略指令并进行解码，并将解码后的信号通过无线传输模块发送给无线电磁阀。同时，其接收信息采集系统的各种信息，并将其连同定位信息反馈给智能手机，供用户实时监控整个系统所有灌溉点的设备运行情况，方便系统的管理和维护，同时供用户选择确定各个灌溉点的中央控制器执行或忽略信息采集系统传感器的信息，并能使用户通过智能手机综合分析此信息来动态调整灌溉策略。

所述无线电磁阀由无线传输模块、信息处理模块、太阳能电源模块以及电磁阀本体组成，当其接收到中央控制器发送的信号后进行第二次解码，若是正确的信号则自动打开或关闭电磁阀，按中央控制器发出的要求实施灌溉策略，若是错误的信号，则将其自动删除，不执行任何动作，这样可以防止其他信号干扰引起的误动作。

所述信息采集系统由传感器、AD转换模块、信息处理模块、无线传输模块以及太阳能电源模块组成，此系统将收集到的各种系统运行信息和土壤环境信息进行处理并将信息传送给中央控制器，再由中央控制器发送给智能手机。

本发明所述无线太阳能灌溉系统，有益效果在于：

1、本系统具备直接发送数字控制信号有选择性地开启或关闭常规灌溉电磁阀的功能，根据植物的需水量进行适宜的灌溉，因而浇灌的针对性更强，避免了宝贵水资源的浪费。

2、本发明通过低功率无线传输模块来发送灌溉策略指令给中央控制器和无线电磁阀，通过智能手机安装和运行特定的应用程序来实现远程无线自动监测与控制，从而避免了控制线缆铺设带来的人力、物力成本的增加，大大降低了成本。

3、本发明通过智能手机所控制的灌溉点数目以及每个灌溉点中央控制器所控制的无线电磁阀数目都可以方便地根据用户实际需求增加或减少，从而可以实现广阔大面积的远程自动灌溉控制。

4、本发明所述的无线太阳能灌溉系统有自动报警功能，若系统运行出现故障，信息采集系统收集到故障信息后，立即发送给中央控制器，中央控制器把故障信息连同故障定位信息一起发送给智能手机进行报警，提醒用户检查和排除故障。

5、本发明所述中央控制器、无线电磁阀以及信息采集系统均采用太阳能电源模块独立供电，更进一步降低整个系统的电缆铺设成本和系统运作电费成本。

附图说明

图1是本发明整体结构框图。

图2是本发明智能手机应用程序结构框图。

图3是本发明中央控制器原理图。

图4是本发明无线电磁阀原理图。

图5是本发明信息采集系统原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本系统由智能手机、中央控制器、信息采集系统以及无线电磁阀组成，如图1所示整体结构框图。智能手机为远程无线监控设备，在其上安装并运行特定设计的应用程序，在多个需要灌溉的地点中央位置处分别设置中央控制器，并环绕中央控制器设置信息采集系统及多个无线电磁阀，用户可以通过智能手机应用程序界面监控所有灌溉点的设备。灌溉点数目以及每个灌溉点中央控制器所控制的无线电磁阀数目都可以方便地根据用户实际需求增加或减少，所述无线电磁阀连接地下供水管。中央控制器与信息采集系统可设置在一起，采用有线连接方式；也可以互相分离，采用无线传输连接方式。由于本发明前端的中央控制器与终端的智能手机之间采用GSM/GPRS模块进行无线通信，避免了双向铺设通信电缆的人力、物力损耗，大大降低了铺设的成本。同时，中央控制器与信息采集系统，以及中央控制器与无线电磁阀之间采用无线传输模块进行通信，有效覆盖面积可满足一般的农业或园林业灌溉需求。

如图2所示为本发明智能手机应用程序结构框图。核心主程序通过用户界面与智能手机用户交互，核心主程序可以根据收集到的土壤环境信息与灌溉策略的历史记录，进行动态的灌溉策略设置，包括设置开启与结束时间、灌溉时间与循环的方式等。设置好的数据指令发送给中央控制器。智能手机用户可以根据具体的需要进行合理的调整，并实时监测各个灌溉点的状态。同时，系统对产生的故障进行实时报警和处理，对灌溉过程中的各种特征量进行实时、动态地显示到智能手机用户界面。

如图3所示的中央控制器由GSM/GPRS模块、GPS/北斗卫星定位模块、嵌入式程序控制器、太阳能电源模块和无线传输模块组成。嵌入式程序控制器将从GSM/GPRS模块接收到的智能手机发来的信号进行对应的解码，并进行识别判断，当确定是合法信号后，将信号再编码通过无线传输模块传输给无线电磁阀。嵌入式程序控制器将从信息采集系统发送过来的信息和GPS/北斗卫星定位模块传送的定位信息通过GSM/GPRS模块反馈给智能手机，供用户监控灌溉系统运行情况，方便系统管理与维护；同时也供用户选择中央控制执行或忽略信息采集系统传感器的信息，并使智能手机综合分析此信息，从动态来调整灌溉策略。

如图4所示的无线电磁阀由无线传输模块、信息处理模块、太阳能电源模块以及电磁阀本体组成。无线传输模块接收中央控制器发送过来的信号，经过信息处理模块的解码和识别，然后来开启或关闭电磁阀门，从而控制电磁阀门所驱动的喷头打开或关闭，进行灌溉或者是停止灌溉。

如图5所示的信息采集系统由传感器、AD转换模块、信息处理模块、太阳能电源模块以及无线传输模块组成。其中，所述传感器包括温度、土壤湿度、土壤PH值、光照辐射、大气压、风速、雨水量、供水管水流量等传感器，还同时还收集太阳能电池电压、备用电池电压和各模块供电电压等系统运行情况检测点电压信息。其所收集到的各种模拟信号信息经过AD转换后通过IO口传输给信息处理模块，再通过无线传输模块传送给中央控制器。中央控制器将该信息发送至智能手机，智能手机经过处理后将处理的结果信息发回至中央控制器，中央控制器通过控制无线电磁阀的状态来实时动态调整灌溉策略，比如当测到风速大于某个阀值或正在降雨时，则发出中断灌溉信号，关闭电磁阀，停止灌溉，避免水资源的浪费。

本发明所述的中央控制器可通过智能手机运行应用程序来进行实时监测和控制，实现远程无线的操作，同时采用太阳能电源模块供电，不但大大减少了维护工作量，也减少了线缆铺设的物力人力，节省了电费成本，并且操作更加友好，提高了水资源的利用率。

Claims (5)

1.一种无线太阳能灌溉系统，包括智能手机、中央控制器、无线电磁阀以及信息采集系统，其特征在于，

所述智能手机安装并运行特定设计的应用程序，可以监控多个灌溉点的自动灌溉，可以根据不同地区不同季节不同气候不同作物设定不同的灌溉策略，并将灌溉策略信息通过智能手机发送无线信号至灌溉点的中央控制器；

所述中央控制器接收到灌溉策略信息后，发送确认信息返回给智能手机，同时处理所收到的灌溉策略命令，并进行解码后通过无线传输模块发送给无线电磁阀来实施灌溉策略，实现自动灌溉；

所述中央控制器由GSM/GPRS模块、GPS/北斗卫星定位模块、嵌入式程序控制器、太阳能电源模块和无线传输模块组成，其接收智能手机的灌溉策略信息并进行解码，并将解码后的信号通过无线传输模块发送给无线电磁阀；

所述中央控制器通过GPS/北斗卫星定位模块采集自身的地理位置定位信息，连同由信息采集系统发送过来的各种信息一并通过GSM/GPRS模块反馈给智能手机，使智能手机可以通过接收无线信号和运行特定设计的应用程序实时监测各个灌溉点中央控制器及信息采集系统采集和发送的各种信息，供用户实时监控整个系统所有灌溉点的设备运行情况，方便系统的管理和维护，同时供用户选择确认各个中央控制器执行或忽略信息采集系统采集的信息，并能使智能手机综合分析此信息，从而动态调整各个灌溉点的灌溉策略；

所述无线电磁阀接收到中央控制器发送的信号后，发送确认信号给中央控制器，并进行第二次解码及识别信号，若是正确的信号，则自动打开或关闭电磁阀，按中央控制器发出的指令要求实施灌溉策略，若是错误的信号，则将其自动删除，不执行任何动作，这样可以防止其他信号干扰引起的误动作；

所述无线电磁阀由无线传输模块、信息处理模块、太阳能电源模块以及电磁阀本体组成，当其接收到中央控制器发送的信号后，由信息处理模块进行第二次解码，并控制电磁阀电源开关来开启或关闭阀门；

所述信息采集系统采集各种系统运行信息和土壤环境信息，并将采集到的传感器信号输入至信息处理模块进行处理，然后发送信号给中央控制器，再由中央控制器发送给智能手机；

所述中央控制器、无线电磁阀以及信息采集系统均由各自内部的太阳能电源模块独立供电。

2.根据权利要求1所述的无线太阳能灌溉系统，其特征在于，所述中央控制器与信息采集系统之间采用无线连接方式。

3.根据权利要求1所述的无线太阳能灌溉系统，其特征在于，所述中央控制器与信息采集系统之间采用有线连接方式。

4.根据权利要求1所述的无线太阳能灌溉系统，其特征在于，所述智能手机与中央控制器通过GSM/GPRS模块进行无线通信，通过运行特定设计的应用程序，显示和记录各个灌溉点中央控制器发送过来的各种信息，同时按照以往经验，根据不同地域不同季节不同气候不同作物，计算出所需灌溉水量，然后调整灌溉策略。

5.根据权利要求1所述的无线太阳能灌溉系统，其特征在于，所述信息采集系统由太阳能电源模块、传感器、AD转换模块、信息处理模块以及无线传输模块组成，此系统将收集到的各种系统运行信息和土壤环境信息进行处理并将信息传送给中央控制器，再由中央控制器发送给智能手机。