CN106286940A - 一种无线阀门控制系统及控制方法 - Google Patents

一种无线阀门控制系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106286940A
CN106286940A CN201610857707.3A CN201610857707A CN106286940A CN 106286940 A CN106286940 A CN 106286940A CN 201610857707 A CN201610857707 A CN 201610857707A CN 106286940 A CN106286940 A CN 106286940A
Authority
CN
China
Prior art keywords
instruction
module
valve
wake
wireless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610857707.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106286940B (zh
Inventor
张石锐
郑文刚
王明飞
田宏武
鲍锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture
Original Assignee
Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture filed Critical Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture
Priority to CN201610857707.3A priority Critical patent/CN106286940B/zh
Publication of CN106286940A publication Critical patent/CN106286940A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106286940B publication Critical patent/CN106286940B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A01G25/165—Cyclic operations, timing systems, timing valves, impulse operations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/22—Improving land use; Improving water use or availability; Controlling erosion

Abstract

本发明提供一种无线阀门控制系统，含无线阀门控制器(含电源模块、处理器(第一模块)、及处理器连接的阀门开关控制模块(第二模块)和无线通讯模块(第三模块，包括通讯芯片和与其连的射频收发电路))、中继器和灌溉控制器；灌溉控制器和上述三模块均连中继器；灌溉控制器向中继器发指令；中继器两次收到指令的时间≥预设时间时，向与指令中标识对应的三模块发唤醒帧，后向处理器发指令；若长时间未收到指令发休眠帧(三模块同)；上述三模块被动唤醒时接收并向处理器发指令，据休眠帧休眠；且，第三模块接收指令后转给处理器；处理器根据指令生成信号发给第二模块，第二模块根据信号控制阀门开关；三模块均在唤醒状态接收信号，可远距离通信。

Description

一种无线阀门控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及农业自动化技术领域，尤其涉及一种无线阀门控制系统及控制方法。
背景技术
在自动化灌溉控制中，通常使用电磁阀实现灌溉的开启和关闭。由于水压的限制，在大面积自动化灌溉的情况下，通常采用分区控制的方法对整个灌区进行分区灌溉管理，在一个灌区内需要安装多组电磁阀实现大面积的自动灌溉。传统的自动化灌溉，电磁阀通过导线与灌溉控制器连接，在电磁阀数量较多的情况下，需要在田间布设大量的线缆，工程量较大。这都自动化灌溉的推广造成了很大限制。无线阀门控制器能够实现灌溉控制器与电磁阀间的无线控制，不需要布设线缆，极大的方便了自动化灌溉系统的安装和应用。
目前，对无线阀门控制器已经有了一些研究和发明。常见的阀门控制器包括供电系统、微处理器和无线通讯模块组成。在该专利中提及无线阀门控制以蓄电池供电，配合使用太阳能充电器，以保证阀门控制的正常工作。还有一种现有技术介绍了一种无线阀门控制系统，该系统采用了可充电电池供电，无线通讯可以选择zigbee模块、315M通讯模块、蓝牙模块、wifi模块或gprs模块。还有一种现有技术介绍了一种基于zigbee的无线电磁阀，该电磁阀采用了zigbee无线通讯技术，并没有提及其供电方式。另外，在灌溉中央控制器端与上述无线电磁阀门控制器通讯的中继器或基站通常采用无线透明传输的通讯方式，仅仅起到了数据转发的作用。供电模块分别为中央处理器MCU、阀门控制模块和无线通讯模块供电，无线通讯模块与MCU之间交换接收和发送的数据、MCU控制阀门开关控制模块实现电磁阀开关。
在大田灌溉中，电磁阀与中继器之间、电磁阀与电磁阀之间的距离通常达到500米以上，在远距离通讯的情况下实现低功耗才能在大田灌溉中得到良好的应用。以往的无限阀门控制器仅考虑功能的实现，但在实际应用中无线阀门控制器的通讯距离和功耗并没有考虑。具体为：在以往提及的无线通讯采用433M、315M无线数据传输、zigbee、蓝牙等通讯方式。zigbee、蓝牙采用的是2.4G频率通讯，其绕射能力较差，在田间有作物的情况下容易受到作物的遮挡，而且其通讯距离较短，通常需要节点间的传递才能完成数据通讯，这影响了控制效率，也增加了无线阀门控制器的功耗。而433M和315M的无线数据传输，虽然在通讯距离上较远，但是在采用休眠等节能方法的情况下，所设计的无线阀门控制器功耗将非常高。由上述缺陷可见，由于没有考虑功耗和实际应用环境，现有的无线阀门控制器很难在大田灌溉中得到广泛应用。
发明内容
本发明提供一种全部或至少部分解决上述技术问题的无线阀门控制系统及控制方法。
本发明提供一种一种无线阀门控制系统，包括：至少两个无线阀门控制器、与所述至少一组无线阀门控制器进行通讯的中继器以及用于与所述中继器交互的灌溉控制器；
每个所述无线阀门控制器包括：电源模块、处理器、用于控制阀门的开关的阀门开关控制模块和无线通讯模块；所述阀门开关控制模块和无线通讯模块分别和所述处理器连接，所述电源模块分别连接所述处理器的电源端、所述阀门开关控制模块和所述无线通讯模块，所述中继器与所述无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块分别无线连接，所述灌溉控制器与所述中继器连接；
所述无线通讯模块包括通讯芯片和与所述通讯芯片连接的射频收发电路；
所述电源模块，用于为所述处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块供电；
所述灌溉控制器，用于向所述中继器发送灌溉控制指令；
所述中继器，用于在接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时，在预设的列表中查找所述标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送唤醒指令，并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送休眠指令；所述预设的记录表中包括接收到灌溉控制指令的时间，所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器的标识；
所述无线通讯模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述处理器，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述阀门开关控制模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制器发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。
优选的，所述电源模块包括：用于提供第一电压的第一供电模块和用于提供第二电压的第二供电模块；所述第一供电模块连接所述阀门开关控制模块，所述第二供电模块连接所述处理器和所述无线通讯模块，所述处理器还连接所述第一供电模块；
所述处理器，用于在接收到所述中继器发送的灌溉控制指令时，向所述第一供电模块发送第一供电指令，并在向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号后的预设时间间隔后，向所述第一供电模块发送第一断电指令；所述处理器在每隔第一预设时间间隔唤醒时，向所述第二供电模块发送第二供电指令，并在接收到所述灌溉控制指令之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令或接收到所述休眠指令时，向所述第二供电模块发送第二断电指令；
所述第一供电模块，用于根据所述第一供电指令为所述阀门开关控制模块供电，并根据所述第一断电指令断电；
所述第二供电模块，用于根据所述第二供电指令向所述处理器和所述无线通讯模块供电，并根据所述第二断电指令断电。
优选的，所述第一供电模块包括：第一电源、三极管和第一芯片；
所述第一电源连接所述第一芯片的电源输入端，所述处理器的输出连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接所述第一芯片的输入，所述第一芯片的电源输出端连接所述阀门开关控制模块的电源端；
所述第二供电模块包括：第二电源和第二芯片；
所述第二电源连接所述第二芯片的电源输入端，所述处理器的输出连接所述第二芯片的输入，所述第二芯片的电源输出端连接所述无线通讯模块的电源端和所述处理器的电源端。
优选的，所述处理器采用C8051F964单片机。
优选的，所述通讯芯片采用SI4464芯片，所述射频收发电路的频率为229M。
优选的，所述阀门开关控制模块采用L9110电磁阀驱动芯片。
优选的，所述至少两个无线阀门控制器形成至少两组，每组无线通讯模块具有不同的频率。
优选的，所述无线通讯模块的频率为223M～235M。
第二方面，本发明还提供一种基于所述的无线阀门控制系统的控制方法，包括：
所述电源模块为所述处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块供电；
所述灌溉控制器向所述中继器发送灌溉控制指令；
所述中继器在接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间并记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时，在预设的列表中查找无线阀门控制器的标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送唤醒指令并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送休眠指令；所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器的标识；
所述无线通讯模块每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述处理器每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述阀门开关控制模块每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到处理器发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。
优选的，所述第二预设时间段为15秒，所述第三预设时间段为10毫秒，所述第一预设时间间隔为2秒，所述第四预设时间段为20秒。
由上述技术方案可知，本发明的无线通讯模块由于包括通讯芯片和与所述通讯芯片连接的射频收发电路；因此，可以采用通讯芯片和射频收发电路，保证在使用5DB增益普通射频天线的情况下，通讯距离超过800米，即，实现远距离通信，满足大田灌溉的使用。本发明采用了主动唤醒与被动唤醒相结合的休眠唤醒方式，中继器能够通过发送唤醒帧(唤醒指令)和休眠帧(休眠指令)来控制无线阀门控制器的工作方式。在保证操作效率的同时尽量降低无线阀门控制器被唤醒的次数以节约能耗。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的无线阀门控制系统的原理框图；
图2为本发明一实施例提供的无线阀门控制器的原理框图；
图3为本发明一实施例提供的无线阀门控制器的电源模块的具体电路图；
图4为本发明一实施例提供的无线阀门控制器的MCU的具体电路图；
图5为本发明一实施例提供的无线阀门控制器的无线通讯模块的具体电路图；
图6为本发明一实施例提供的无线阀门控制器的阀门开关控制模块的具体电路图；
图7为本发明一实施例提供的基于所述的无线阀门控制系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明一实施例提供的一种无线阀门控制系统，包括：至少两个无线阀门控制器13、与所述至少一组无线阀门控制器13进行通讯的中继器12以及用于与所述中继器12交互的灌溉控制器11；
值得说明的是，无线阀门控制器13是用于控制阀门的，所述阀门是用于控制灌溉水管的。
每个所述无线阀门控制器13包括：电源模块、处理器134、用于控制阀门的开关的阀门开关控制模块135和无线通讯模块136；所述阀门开关控制模块135和无线通讯模块136分别和所述处理器134连接，所述电源模块分别连接所述处理器134的电源端、所述阀门开关控制模块135和所述无线通讯模块136，所述中继器12与所述无线阀门控制器的处理器134、阀门开关控制模块135和无线通讯模块136分别无线连接，所述灌溉控制器11与所述中继器12连接；
所述无线通讯模块136包括通讯芯片U2和与所述通讯芯片U2连接的射频收发电路；
所述电源模块，用于为所述处理器134、阀门开关控制模块135和无线通讯模块136供电；
所述灌溉控制器11，用于向所述中继器12发送灌溉控制指令；
所述中继器12，用于在接收到所述灌溉控制器11的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间并记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器11的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时在预设的列表中查找所述标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器13的处理器134、阀门开关控制模块135以及无线通讯模块136发送唤醒指令并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器13的处理器134发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器13的处理器134、阀门开关控制模块135以及无线通讯模块136发送休眠指令；所述预设的记录表中包括接收到灌溉控制指令的时间，所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器13的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器13的标识；
值得说明的是，由于所述记录表中包括接收到灌溉控制指令的时间，因此，在接收到一个灌溉控制指令时，其可查找获取到最后一次记录的灌溉控制指令的接收时间，从而将该次灌溉控制指令的接收时间确定为上一次接收到所述灌溉控制器11的灌溉控制指令的时间。
所述无线通讯模块136，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器12发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器12发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器134转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
值得说明的是，所述第一预设时间间隔一般为2秒，所述第三预设时间段一般为10毫秒，所述第四预设时间段一般为20秒。
所述处理器134，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器12发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块136转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块135发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述阀门开关控制模块135，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器12发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器134发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到处理器134发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。
值得说明的是，上述每隔第一预设时间间隔唤醒属于主动唤醒，根据唤醒指令唤醒属于被动唤醒。
值得说明的是，所述至少两个无线阀门控制器13形成至少两组，每组无线通讯模块136具有不同的频率。为了保证控制的效率，在一次操作中，同一个频率下的无线阀门控制器13同时被唤醒。
在预设时间段内未收到灌溉控制指令或控制信号时，进入休眠状态，可以保护功耗，避免没有收到休眠帧的情况出现。
本发明实施例中设置主动唤醒的时间一般比较短，如每隔2秒主动唤醒一次，每次的第一唤醒状态维持15毫秒，因此，无法等到接收到相应指令，如灌溉控制指令或控制信号，因此，还需要被动唤醒，被动唤醒后处于唤醒状态的时间一般比较长，因此，可在第二唤醒状态时可以接收如灌溉控制指令或控制信号。
由于芯片具有主动唤醒的功能，因此上述无线通讯模块136、所述处理器134和所述阀门开关控制模块135均可以主动唤醒。
本发明所述的无线阀门控制系统通过休眠唤醒的方法实现应用层面的低功耗设计。通过尽可能多的使无线阀门控制器13处在休眠状态减小电能的损耗。在近距离通讯的情况下，可以采用发射特定信号使无线阀门控制器13唤醒的被动唤醒方式，但是唤醒电路通讯距离有限，本发明上述的中继器12、所述无线通讯模块136、所述处理器134、所述阀门开关控制模块135的工作模式，可以满足通讯距离的需要。
本发明的无线通讯模块136由于包括通讯芯片U2和与所述通讯芯片U2连接的射频收发电路；因此，可以采用通讯芯片U2和射频收发电路，保证在使用5DB增益普通射频天线的情况下，通讯距离超过800米，即，实现远距离通信，满足大田灌溉的使用。
本发明采用了主动唤醒与被动唤醒相结合的休眠唤醒方式，中继器12能够通过发送唤醒帧(唤醒指令)和休眠帧(休眠指令)来控制无线阀门控制器13的工作方式。在保证操作效率的同时尽量降低无线阀门控制器13被唤醒的次数以节约能耗。
作为一种优选实施例，所述电源模块包括：用于提供第一电压的第一供电模块131和用于提供第二电压的第二供电模块132；所述第一供电模块131连接所述阀门开关控制模块135，所述第二供电模块132连接所述处理器134和所述无线通讯模块136，所述处理器还连接所述第一供电模块；
所述处理器，用于在接收到所述中继器发送的灌溉控制指令时，向所述第一供电模块发送第一供电指令，并在向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号后的预设时间间隔后，向所述第一供电模块发送第一断电指令；所述处理器在每隔第一预设时间间隔唤醒时，向所述第二供电模块发送第二供电指令，并在接收到所述灌溉控制指令之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令或接收到所述休眠指令时，向所述第二供电模块发送第二断电指令；
所述第一供电模块，用于根据所述第一供电指令为所述阀门开关控制模块供电，并根据所述第一断电指令断电；
所述第二供电模块，用于根据所述第二供电指令向所述处理器和所述无线通讯模块供电，并根据所述第二断电指令断电。
作为一种优选实施例，所述第一供电模块包括：第一电源、三极管Q1和第一芯片U9；
所述第一电源连接所述第一芯片的电源输入端，所述处理器的输出连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接所述第一芯片的输入，所述第一芯片的电源输出端连接所述阀门开关控制模块的电源端；
所述第二供电模块包括：第二电源和第二芯片U6；
所述第二电源连接所述第二芯片的电源输入端，所述处理器的输出连接所述第二芯片的输入，所述第二芯片的电源输出端连接所述无线通讯模块的电源端和所述处理器的电源端。
在本实施例中，所述第一电源和第二电源可分别采用干电池，即第一电源输出的第一电压为9V，第二电源输出的第二电压为3V，图3中BT1为3V干电池，BT2为9V干电池。
参见图4，作为一种优选实施例，无线阀门控制器13的MCU(处理器134)采用了具有休眠功能的低功耗单片机C8051F964，该单片机在不工作的情况下能够进入休眠模式，休眠模式中采用芯片内部的低频率晶振，降低系统的功耗。
参见图5，无线阀门控制器13中的无线通讯模块136采用SI4464搭建(即，所述通讯芯片U2采用SI4464芯片)，该芯片的最大发射功率能够达到30mW，在不采用高增益天线的情况下就能实现800米以上的通讯距离。另外，本发明的无线通讯模块136采用了223M～235M可调的通讯频率。低频率的信号具有较强的绕射能力，能够最大限度地减少大田作物对信号的遮挡。另外可调的通讯频率在低功耗中起到很大作用。SI4464的射频输入管脚RXp(RX-)、RXn(RX+)和射频输出管脚TX经过射频收发电路与229M射频天线相连(即，所述射频收发电路的频率为229M)，射频收发电路以电感和电容组成Π型结构，其在229M信号频率下匹配阻抗为30Ω。
参见图6，阀门开关控制模块135采用电磁阀驱动芯片L9110(图6中U7、U8、U10、U11)，它能够在9V供电下驱动直流电磁阀开关。L9110的输入端IA、IB分别与C8051F964(MCU)的P5.0～P5.7(即MCU的42、44、55、59、62、63、69、71管脚)依次相连，输出端OA、OB连接直流电磁阀的控制线。本无线电磁阀共设计了4组输出(图6中OUT1_A/OUT1_B、OUT2_A/OUT2_B、OUT3_A/OUT3_B、OUT4_A/OUT4_B)，能够同时控制4个直流电磁阀。
本发明所述的无线阀门控制系统中继器12由中央控制器MCU、无线通讯模块136、存储器组成。无线通讯模块136同样采用了223M～235M可调的通讯频率，存储器能够实现实时数据的读写。
由上可见，本发明采用223M～235M低频段无线通讯，减少了自动化节水灌溉系统的工程量，降低了自动化节水灌溉设施应用的成本。采用干电池供电，较采用太阳能供电具有更好的环境适应性，在不同的地理环境中均可应用。在能够满足远距离通讯的前提下，实现了低功耗工作，将阀门控制器的待机时间提高到一年以上，减少人工更换电池，有利于节水灌溉设备推广、应用的效果。
图7为本发明一实施例提供的基于所述的无线阀门控制系统的控制方法的流程图。
如图7所示的一种基于所述的无线阀门控制系统的控制方法，包括：
S71、所述电源模块为所述处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块供电；
S72、所述灌溉控制器向所述中继器发送灌溉控制指令；
S73、所述中继器在接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间并记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时，在预设的列表中查找无线阀门控制器的标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送唤醒指令并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送休眠指令；所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器的标识；
S74、所述无线通讯模块每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
S75、所述处理器每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
S76、所述阀门开关控制模块每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到处理器发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。
由于本发明的基于所述的无线阀门控制系统的控制方法与所述的无线阀门控制系统是对应的，因此，在此对基于所述的无线阀门控制系统的控制方法不再赘述。
作为一种优选实施例，所述第二预设时间段为15秒，所述第三预设时间段为10毫秒，所述第一预设时间间隔为2秒，所述第四预设时间段为20秒。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种无线阀门控制系统，其特征在于，包括：至少两个无线阀门控制器、与所述至少一组无线阀门控制器进行通讯的中继器以及用于与所述中继器交互的灌溉控制器；
每个所述无线阀门控制器包括：电源模块、处理器、用于控制阀门的开关的阀门开关控制模块和无线通讯模块；所述阀门开关控制模块和无线通讯模块分别和所述处理器连接，所述电源模块分别连接所述处理器的电源端、所述阀门开关控制模块和所述无线通讯模块，所述中继器与所述无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块分别无线连接，所述灌溉控制器与所述中继器连接；
所述无线通讯模块包括通讯芯片和与所述通讯芯片连接的射频收发电路；
所述电源模块，用于为所述处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块供电；
所述灌溉控制器，用于向所述中继器发送灌溉控制指令；
所述中继器，用于在接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时，在预设的列表中查找所述标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送唤醒指令，并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送休眠指令；所述预设的记录表中包括接收到灌溉控制指令的时间，所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器的标识；
所述无线通讯模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述处理器，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述阀门开关控制模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制器发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。
2.根据权利要求1所述的无线阀门控制系统，其特征在于，所述电源模块包括：用于提供第一电压的第一供电模块和用于提供第二电压的第二供电模块；所述第一供电模块连接所述阀门开关控制模块，所述第二供电模块连接所述处理器和所述无线通讯模块，所述处理器还连接所述第一供电模块；
所述处理器，用于在接收到所述中继器发送的灌溉控制指令时，向所述第一供电模块发送第一供电指令，并在向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号后的预设时间间隔后，向所述第一供电模块发送第一断电指令；所述处理器在每隔第一预设时间间隔唤醒时，向所述第二供电模块发送第二供电指令，并在接收到所述灌溉控制指令之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令或接收到所述休眠指令时，向所述第二供电模块发送第二断电指令；
所述第一供电模块，用于根据所述第一供电指令为所述阀门开关控制模块供电，并根据所述第一断电指令断电；
所述第二供电模块，用于根据所述第二供电指令向所述处理器和所述无线通讯模块供电，并根据所述第二断电指令断电。
3.根据权利要求2所述的无线阀门控制系统，其特征在于，所述第一供电模块包括：第一电源、三极管和第一芯片；
所述第一电源连接所述第一芯片的电源输入端，所述处理器的输出连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接所述第一芯片的输入，所述第一芯片的电源输出端连接所述阀门开关控制模块的电源端；
所述第二供电模块包括：第二电源和第二芯片；
所述第二电源连接所述第二芯片的电源输入端，所述处理器的输出连接所述第二芯片的输入，所述第二芯片的电源输出端连接所述无线通讯模块的电源端和所述处理器的电源端。
4.根据权利要求1所述的无线阀门控制系统，其特征在于，所述处理器采用C8051F964单片机。
5.根据权利要求1所述的无线阀门控制系统，其特征在于，所述通讯芯片采用SI4464芯片，所述射频收发电路的频率为229M。
6.根据权利要求1所述的无线阀门控制系统，其特征在于，所述阀门开关控制模块采用L9110电磁阀驱动芯片。
7.根据权利要求1所述的无线阀门控制系统，其特征在于，所述至少两个无线阀门控制器形成至少两组，每组无线通讯模块具有不同的频率。
8.根据权利要求7所述的无线阀门控制系统，其特征在于，所述无线通讯模块的频率为223M～235M。
9.一种基于权利要求1-8中任一项所述的无线阀门控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
所述电源模块为所述处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块供电；
所述灌溉控制器向所述中继器发送灌溉控制指令；
所述中继器在接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间并记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时，在预设的列表中查找无线阀门控制器的标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送唤醒指令并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送休眠指令；所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器的标识；
所述无线通讯模块每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述处理器每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；
所述阀门开关控制模块每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到处理器发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二预设时间段为15秒，所述第三预设时间段为10毫秒，所述第一预设时间间隔为2秒，所述第四预设时间段为20秒。
CN201610857707.3A 2016-09-27 2016-09-27 一种无线阀门控制系统及控制方法 Active CN106286940B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610857707.3A CN106286940B (zh) 2016-09-27 2016-09-27 一种无线阀门控制系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610857707.3A CN106286940B (zh) 2016-09-27 2016-09-27 一种无线阀门控制系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106286940A true CN106286940A (zh) 2017-01-04
CN106286940B CN106286940B (zh) 2018-09-11

Family

ID=57715336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610857707.3A Active CN106286940B (zh) 2016-09-27 2016-09-27 一种无线阀门控制系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106286940B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107246494A (zh) * 2017-08-08 2017-10-13 安徽能测能控科技有限公司 一种模拟量无线阀门控制器
CN107289171A (zh) * 2017-08-08 2017-10-24 安徽能测能控科技有限公司 一种数字量无线阀门控制器
CN109340571A (zh) * 2018-11-30 2019-02-15 醴陵旗滨电子玻璃有限公司 供氮系统及其控制方法
CN109936638A (zh) * 2019-04-18 2019-06-25 成都鑫芯电子科技有限公司 基于农业物联网的低功耗灌溉控制器
CN109993953A (zh) * 2018-01-02 2019-07-09 沈飞 一种低功耗供电模块
CN110033606A (zh) * 2019-03-22 2019-07-19 深圳市联智物联网科技有限公司 一种用于智慧农业的远程无线控制系统及其工作方法
CN110486520A (zh) * 2019-08-24 2019-11-22 张博壹 一种用于灌溉系统的智能阀门

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060054214A1 (en) * 2004-06-30 2006-03-16 Caamano Ramon A Low power system for wireless monitoring of an environment and irrigation control
CN102644792A (zh) * 2012-03-31 2012-08-22 北京农业智能装备技术研究中心 无线灌溉电磁阀门控制系统及其控制方法
CN103141365A (zh) * 2013-03-11 2013-06-12 北京农业智能装备技术研究中心 基于墒情信息的无线智能灌溉系统及方法
US8504210B2 (en) * 2005-07-19 2013-08-06 Rain Bird Corporation Wireless extension to an irrigation control system and related methods
CN103583320A (zh) * 2013-11-07 2014-02-19 北京农业智能装备技术研究中心 灌溉控制方法及灌溉装置
CN203500640U (zh) * 2013-08-29 2014-03-26 温州职业技术学院 一种分布式阀门监控装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060054214A1 (en) * 2004-06-30 2006-03-16 Caamano Ramon A Low power system for wireless monitoring of an environment and irrigation control
US8504210B2 (en) * 2005-07-19 2013-08-06 Rain Bird Corporation Wireless extension to an irrigation control system and related methods
CN102644792A (zh) * 2012-03-31 2012-08-22 北京农业智能装备技术研究中心 无线灌溉电磁阀门控制系统及其控制方法
CN103141365A (zh) * 2013-03-11 2013-06-12 北京农业智能装备技术研究中心 基于墒情信息的无线智能灌溉系统及方法
CN203500640U (zh) * 2013-08-29 2014-03-26 温州职业技术学院 一种分布式阀门监控装置
CN103583320A (zh) * 2013-11-07 2014-02-19 北京农业智能装备技术研究中心 灌溉控制方法及灌溉装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张石锐: "《基于ARM与GPRS的无线手持灌溉采集控制系统研究》", 31 December 2011 *
王明飞 等: "低功耗实时唤醒式无线灌溉控制器的设计与实现", 《农机化研究》 *
王明飞 等: "基于SI4463的太阳能无线灌溉控制器", 《农机化研究》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107246494A (zh) * 2017-08-08 2017-10-13 安徽能测能控科技有限公司 一种模拟量无线阀门控制器
CN107289171A (zh) * 2017-08-08 2017-10-24 安徽能测能控科技有限公司 一种数字量无线阀门控制器
CN109993953A (zh) * 2018-01-02 2019-07-09 沈飞 一种低功耗供电模块
CN109340571A (zh) * 2018-11-30 2019-02-15 醴陵旗滨电子玻璃有限公司 供氮系统及其控制方法
CN110033606A (zh) * 2019-03-22 2019-07-19 深圳市联智物联网科技有限公司 一种用于智慧农业的远程无线控制系统及其工作方法
CN110033606B (zh) * 2019-03-22 2020-06-30 深圳市联智物联网科技有限公司 一种用于智慧农业的远程无线控制系统及其工作方法
CN109936638A (zh) * 2019-04-18 2019-06-25 成都鑫芯电子科技有限公司 基于农业物联网的低功耗灌溉控制器
CN110486520A (zh) * 2019-08-24 2019-11-22 张博壹 一种用于灌溉系统的智能阀门

Also Published As

Publication number Publication date
CN106286940B (zh) 2018-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106286940A (zh) 一种无线阀门控制系统及控制方法
CN101349914B (zh) 基于ZigBee通信技术的阀门控制器及其控制方法
CN103299882B (zh) 一种灌区田间节水智能化灌溉系统
CN203416688U (zh) 基于ZigBee传输技术的果园滴灌自动控制设备
CN204884141U (zh) 基于物联网的农田智能灌溉控制系统
CN104663369A (zh) 一种智能灌溉系统
CN204482596U (zh) 一种智能灌溉系统
CN105519408A (zh) 一种自动节水灌溉的无线网络终端节点及其应用
CN210721137U (zh) 一种基于物联网的分布式控制设备及系统
CN205266527U (zh) 物联网节水灌溉自动化控制系统
CN213028008U (zh) 一种基于二总线powerbus的电磁阀控制器
CN212259015U (zh) 基于窄带物联网的多路远程控制器
CN203457606U (zh) 水流发电嵌入式智能灌溉施肥系统
CN202374816U (zh) 寒地水稻远程灌溉控制装置
CN205389817U (zh) 一种微灌用自动控制系统
CN207864730U (zh) 自组网电动阀门控制系统
CN210143478U (zh) 适用于园林的远程喷灌系统
CN113207652A (zh) 一种水稻秧田智能遥控水分管理系统
CN106251601A (zh) 农业专用远程无线控制器
CN214375973U (zh) 基于LoRa的智能灌溉控制电路系统
CN214042061U (zh) 一种远程自动控制灌溉系统
CN111011176A (zh) 一种高效节水智能灌溉系统
CN105353748A (zh) 基于互联网的节水灌溉自动化控制系统及其使用方法
CN206147297U (zh) 一种农业灌溉用阀门控制装置
CN215836313U (zh) 一种电动阀及灌溉系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant