CN106852271A - 节能式灌溉监测系统 - Google Patents

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邓平
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Tongnan Xin County Lemon Development Joint Stock Cooperative
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16Control of watering
    • A01G25/167Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

本发明公开了节能式灌溉监测系统,包括多个终端节点、路由节点、协调器节点、灌溉节点以及监控中心,终端节点包括处理器1模块、均与处理器1模块相连的数据采集1模块、灌溉节点包括处理器4模块,均与处理器4模块相连的数据采集3模块、FLASH模块、LED模块、串行通信2模块、存储模块及电源4模块,数据采集1模块和数据采集2模块均配置有温湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器,数据采集3模块配置有图像传感器,电源1模块、电源2模块、电源3模块和电源4模块均配置有太阳能电池板、蓄电池及充电芯片。本发明能精准把握土壤温湿度、光照强度及降雨量等自然环境参数,这样,便于对农作物的生长状态进行远距离监控。

Description

节能式灌溉监测系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域,尤其是涉及节能式灌溉监测系统。
背景技术
在传动农业中,劳动者是通过经验来感知光照强度、空气湿度、降雨量等自然因素来进行劳作,这样,并不能精准地把握各个参数的具体数值,因而亦不能保证农作物良好的生产产量。为改变此状,目前,国内已有针对农业种植的智能控制系统,但是它们存在传感器网络数据冗余、数据监测精度低、网络能耗高的缺点。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷,提供节能式灌溉监测系统,能精准把握土壤温湿度、光照强度及降雨量等自然环境参数,这样,便于对农作物的生长状态进行远距离监控。同时,也能精准监控灌溉设备的实际灌溉状况,实现以较小的能源和成本消耗来获得较大的生产产量。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现:
节能式灌溉监测系统,包括多个终端节点、路由节点、协调器节点、灌溉节点以及监控中心,终端节点包括处理器1模块、均与处理器1模块相连的数据采集1模块、无线收发1模块及电源1模块,路由节点包括处理器2模块、均与处理器2模块相连的数据采集2模块、无线收发2模块及电源2模块,协调器节点包括处理器3模块、均与处理器3模块相连的无线收发3模块、串行通信1模块及电源3模块,灌溉节点包括处理器4模块,均与处理器4模块相连的数据采集3模块、FLASH模块、LED模块、串行通信2模块、存储模块及电源4模块,无线收发1模块将数据采集1模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发2模块和无线收发3模块,无线收发2模块将数据采集2模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发3模块,串行通信1模块将无线收发3模块接收的数据通过GPRS网络传送给监控中心,串行通信2模块将数据采集3模块采集的数据通过GPRS网络传送给监控中心,数据采集1模块和数据采集2模块均配置有温湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器,数据采集3模块配置有图像传感器,电源1模块、电源2模块、电源3模块和电源4模块均配置有太阳能电池板、蓄电池及用于连接太阳能电池板和蓄电池2的充电芯片。
本发明中,终端节点主要用于采集各种数据信息,以获取农作物生长的自然环境参数;路由节点主要负责中转和路由数据,将各个传感器采集的数据传送给协调器节点;协调器节点主要担任控制器的作用,负责启动网络,配置网络地址,将数据传送给监控中心;灌溉节点用于对流量计表信息进行监测,负责图像信息的采集、存储、识别、处理以及传送。
应用时,在每个监测区域都部署有终端节点、路由节点及协调器节点,而灌溉节点部署于灌溉设备的流量计表处。终端节点中,数据采集1模块用于采集数据,由处理器1模块负责数据的通讯算法,控制无线收发1模块将该数据以Zigbee无线通讯方式传送给无线收发2模块。在路由节点中,由处理器2模块对该数据进行通讯算法和处理算法,控制无线收发2模块以Zigbee无线通讯方式传送给无线收发3模块。同时,路由节点中亦可通过数据采集2模块采集数据,同样,由无线收发2模块传送给无线收发3模块,由处理3模块负责对这些数据进行通讯算法和处理算法,控制串行通信1模块以GPRS网络传送给监控中心。其中,温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器分别用于采集温度、湿度、光照强度及降雨量信息。
灌溉节点中,数据采集3模块主要用于采集流量计表的图像信息,并对该信息进行数据处理,由处理器4模块对该数据进行通讯算法和处理算法,控制串行通信2模块将该信息以GPRS网络传送给监控中心。监控中心通过接收来自串行通信1模块的信息数据作出决策是否需要进行灌溉以及灌溉量的多少,而通过接收来自串行通信2模块的信息数据对监控灌溉设备的实际灌溉量进行监控。太阳能电池板用于为各个节点提供能量,也用于为蓄电池充电使得蓄电池作为备用电源;充电芯片用于实现太阳能电池板对蓄电池的充电。具体地,在太阳光照较好时,则利用太阳能电池板对各个节点供电,同时,太阳能电池板也通过充电芯片对蓄电池进行充电;在光照条件较差时,则通过蓄电池对各个节点供电。
进一步地,所述充电芯片为CN3063。本发明选用CN3063作为充电芯片,它具有功耗小、安装方便的优点。
进一步地,所述处理器1模块、所述处理器2模块、所述处理器3模块和所述处理器4模块的主控芯片均为S3C2440A。处理器是每一节点的最核心部分,负责数据的处理、能量管理、软件通讯协议及其他模块工作管理。本发明中,选用S3C2440A作为处理器的主控芯片,它具有功耗低、数据处理能力强及成本低的优点。
进一步地,所述温度传感器和湿度传感器采用TYX-CTWS1型土壤温湿度传感器。TYX-CTWS1是将土壤水分和土壤温度传感器集中于一体,这样可简化仪器,方便对土壤信息的测量。同时,它还具有稳定性好、功耗低、使用寿命长的优点。
进一步地,所述光照强度传感器为BH1750。BH1750内置有模数转换器,无需再接外部元件即可输出数字信号,这样大大的减少了功耗和成本。
进一步地,所述降雨量传感器为翻斗式雨量计。翻斗式雨量计具有精度高、成本低、体积小、便于操作的优点。
进一步地,所述图像传感器为CMOS图像传感器。CMOS图像传感器具有功耗低、成本低的优点。
本发明具有以下有益效果:本发明中,终端节点主要用于采集各种数据信息,以获取农作物生长的自然环境参数;路由节点主要负责中转和路由数据,将各个传感器采集的数据传送给协调器节点;协调器节点主要担任控制器的作用,负责启动网络,配置网络地址,将数据传送给监控中心;灌溉节点用于对流量计表信息进行监测,负责图像信息的采集、存储、识别、处理以及传送。太阳能电池板用于为各个节点提供能量,也用于为蓄电池充电使得蓄电池作为备用电源,当光照条件较差时,则通过蓄电池对各个节点供电,这样,则大大地降低了成本,节约了能源。本发明能精准把握土壤温湿度、光照强度及降雨量等自然环境参数,这样,便于对农作物的生长状态进行远距离监控。同时,也能精准监控灌溉设备的实际灌溉状况,实现以较小的能源和成本消耗来获得较大的生产产量。
附图说明
图1为本发明所述的节能式灌溉监测系统的结构框图;
图2为本发明所述的节能式灌溉监测系统中电源1模块的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1和图2所示,节能式灌溉监测系统,包括多个终端节点、路由节点、协调器节点、灌溉节点以及监控中心,终端节点包括处理器1模块、均与处理器1模块相连的数据采集1模块、无线收发1模块及电源1模块,路由节点包括处理器2模块、均与处理器2模块相连的数据采集2模块、无线收发2模块及电源2模块,协调器节点包括处理器3模块、均与处理器3模块相连的无线收发3模块、串行通信1模块及电源3模块,灌溉节点包括处理器4模块,均与处理器4模块相连的数据采集3模块、FLASH模块、LED模块、串行通信2模块、存储模块及电源4模块,无线收发1模块将数据采集1模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发2模块和无线收发3模块,无线收发2模块将数据采集2模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发3模块,串行通信1模块将无线收发3模块接收的数据通过GPRS网络传送给监控中心,串行通信2模块将数据采集3模块采集的数据通过GPRS网络传送给监控中心,数据采集1模块和数据采集2模块均配置有温湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器,数据采集3模块配置有图像传感器,电源1模块、电源2模块、电源3模块和电源4模块均配置有太阳能电池板、蓄电池及用于连接太阳能电池板和蓄电池2的充电芯片。
本发明中,终端节点主要用于采集各种数据信息,以获取农作物生长的自然环境参数;路由节点主要负责中转和路由数据,将各个传感器采集的数据传送给协调器节点;协调器节点主要担任控制器的作用,负责启动网络,配置网络地址,将数据传送给监控中心;灌溉节点用于对流量计表信息进行监测,负责图像信息的采集、存储、识别、处理以及传送。
应用时,在每个监测区域都部署有终端节点、路由节点及协调器节点,而灌溉节点部署于灌溉设备的流量计表处。终端节点中,数据采集1模块用于采集数据,由处理器1模块负责数据的通讯算法,控制无线收发1模块将该数据以Zigbee无线通讯方式传送给无线收发2模块。在路由节点中,由处理器2模块对该数据进行通讯算法和处理算法,控制无线收发2模块以Zigbee无线通讯方式传送给无线收发3模块。同时,路由节点中亦可通过数据采集2模块采集数据,同样,由无线收发2模块传送给无线收发3模块,由处理3模块负责对这些数据进行通讯算法和处理算法,控制串行通信1模块以GPRS网络传送给监控中心。其中,温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器分别用于采集温度、湿度、光照强度及降雨量信息。
灌溉节点中,数据采集3模块主要用于采集流量计表的图像信息,并对该信息进行数据处理,由处理器4模块对该数据进行通讯算法和处理算法,控制串行通信2模块将该信息以GPRS网络传送给监控中心。监控中心通过接收来自串行通信1模块的信息数据作出决策是否需要进行灌溉以及灌溉量的多少,而通过接收来自串行通信2模块的信息数据对监控灌溉设备的实际灌溉量进行监控。太阳能电池板用于为各个节点提供能量,也用于为蓄电池充电使得蓄电池作为备用电源;充电芯片用于实现太阳能电池板对蓄电池的充电。具体地,在太阳光照较好时,则利用太阳能电池板对各个节点供电,同时,太阳能电池板也通过充电芯片对蓄电池进行充电;在光照条件较差时,则通过蓄电池对各个节点供电。
优选地,所述充电芯片为CN3063。本发明选用CN3063作为充电芯片,它具有功耗小、安装方便的优点。
优选地,所述处理器1模块、所述处理器2模块、所述处理器3模块和所述处理器4模块的主控芯片均为S3C2440A。处理器是每一节点的最核心部分,负责数据的处理、能量管理、软件通讯协议及其他模块工作管理。本发明中,选用S3C2440A作为处理器的主控芯片,它具有功耗低、数据处理能力强及成本低的优点。
优选地,所述温度传感器和湿度传感器采用TYX-CTWS1型土壤温湿度传感器。TYX-CTWS1是将土壤水分和土壤温度传感器集中于一体,这样可简化仪器,方便对土壤信息的测量。同时,它还具有稳定性好、功耗低、使用寿命长的优点。
优选地,所述光照强度传感器为BH1750。BH1750内置有模数转换器,无需再接外部元件即可输出数字信号,这样大大的减少了功耗和成本。
优选地,所述降雨量传感器为翻斗式雨量计。翻斗式雨量计具有精度高、成本低、体积小、便于操作的优点。
优选地,所述图像传感器为CMOS图像传感器。CMOS图像传感器具有功耗低、成本低的优点。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式,均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.节能式灌溉监测系统,其特征在于:包括多个终端节点、路由节点、协调器节点、灌溉节点以及监控中心,终端节点包括处理器1模块、均与处理器1模块相连的数据采集1模块、无线收发1模块及电源1模块,路由节点包括处理器2模块、均与处理器2模块相连的数据采集2模块、无线收发2模块及电源2模块,协调器节点包括处理器3模块、均与处理器3模块相连的无线收发3模块、串行通信1模块及电源3模块,灌溉节点包括处理器4模块,均与处理器4模块相连的数据采集3模块、FLASH模块、LED模块、串行通信2模块、存储模块及电源4模块,无线收发1模块将数据采集1模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发2模块和无线收发3模块,无线收发2模块将数据采集2模块采集的数据通过Zigbee网络传送给无线收发3模块,串行通信1模块将无线收发3模块接收的数据通过GPRS网络传送给监控中心,串行通信2模块将数据采集3模块采集的数据通过GPRS网络传送给监控中心,数据采集1模块和数据采集2模块均配置有温湿度传感器、光照强度传感器及降雨量传感器,数据采集3模块配置有图像传感器,电源1模块、电源2模块、电源3模块和电源4模块均配置有太阳能电池板、蓄电池及用于连接太阳能电池板和蓄电池2的充电芯片。
2.根据权利要求1所述的节能式灌溉监测系统,其特征在于:所述充电芯片为CN3063。
3.根据权利要求1所述的节能式灌溉监测系统,其特征在于:所述处理器1模块、所述处理器2模块、所述处理器3模块和所述处理器4模块的主控芯片均为S3C2440A。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的节能式灌溉监测系统,其特征在于:所述温湿度传感器为TYX-CTWS1型土壤温湿度传感器。
5.根据权利要求4所述的节能式灌溉监测系统,其特征在于:所述光照强度传感器为BH1750。
6.根据权利要求4所述的节能式灌溉监测系统,其特征在于:所述降雨量传感器为翻斗式雨量计。
7.根据权利要求4所述的节能式灌溉监测系统,其特征在于:所述图像传感器为CMOS图像传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108617480A (zh) * 2018-05-11 2018-10-09 武汉理工大学 一种园林智能浇灌系统
CN110692340A (zh) * 2019-11-13 2020-01-17 四川友万物联科技有限公司 一种利用无线控制的水肥一体灌溉设备

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