CN110301333B - 一种节水灌溉控制管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节水灌溉控制管理系统，包括喷淋控制终端、云服务管理系统、移动终端、部署于各绿化区域的喷淋设备、土壤湿度传感器和气象数据采集系统；所述云服务管理系统用于分别对所述喷淋控制终端和所述移动终端进行数据交互以及信息管理；所述喷淋控制终端用于根据自身存储的喷淋策略控制所述喷淋设备实施喷淋作业；所述移动终端用于展示各场景区域的植物生长信息、设备状态信息和气象信息，以及用于对所述喷淋控制终端进行参数配置。本发明能够为公园植被制定科学合理的喷淋灌溉计划，在节省人力、物力及水资源的前提下保障公园植被健康生长。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，尤其是涉及一种节水灌溉控制管理系统。
背景技术
公园植被起到公园绿化的作用，同时能提高公园空气质量和公园环境。公园的植被生成离不开喷淋浇灌。现阶段大多数公园的植被浇灌主要是采用人工水管引水喷淋方式。由于公园一般面积大，植被覆盖范围广，肯于分布不均匀，人工喷淋灌溉需要公园投入大量的人力物力。另一方面人工喷淋也不能科学有效的控制喷淋时间和水量，导致水资源的浪费。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种节水灌溉控制管理系统，能够为公园植被制定科学合理的喷淋灌溉计划，在节省人力、物力及水资源的前提下保障公园植被健康生长。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种节水灌溉控制管理系统，包括喷淋控制终端、云服务管理系统、移动终端、部署于各绿化区域的喷淋设备、土壤湿度传感器和气象数据采集系统；
所述土壤湿度传感器与所述喷淋控制终端连接；所述喷淋控制终端与所述云服务管理系统通信连接；所述云服务管理系统与所述移动终端通信连接；所述云服务管理系统与所述气象数据采集系统通信连接；
所述云服务管理系统用于分别对所述喷淋控制终端和所述移动终端进行数据交互以及信息管理；
所述喷淋控制终端用于根据自身存储的喷淋策略控制所述喷淋设备实施喷淋作业；
所述移动终端用于展示各场景区域的植物生长信息、设备状态信息和气象信息，以及用于对所述喷淋控制终端进行参数配置。
进一步地，所述喷淋控制终端包括喷淋控制模块、服务器通信模块、数据存储模块和逻辑控制模块；
所述喷淋控制模块用于获取所述喷淋设备的开关量和模拟量数据，以及用于下发控制指令以控制所述喷淋设备实施喷淋作业；
所述服务器通信模块用于与所述云服务管理系统进行数据通信；
所述数据存储模块用于存储终端配置信息、喷淋策略数据、喷淋作业数据以及土壤湿度数据；
所述逻辑控制模块用于根据存储的逻辑控制策略结合土壤湿度数据生成喷淋设备控制指令。
进一步地，所述云服务管理系统包括场景区域数据模块、终端信息管理模块、逻辑控制管理模块、用户管理模块、控制终端通信模块、气象终端通信模块和移动应用接口模块；
所述场景区域数据模块，用于展示各场景的数据信息；其中，所述数据信息包括场景区域数量、区域位置信息、天气信息、气象数据；
所述终端信息管理模块，用于展示所有控制终端设备信息，以及对各终端设备信息进行配置；
所述逻辑控制管理模块，用于对喷淋控制终端的逻辑控制策略进行配置；
所述用户管理模块，用于对所有用户进行权限管理；
所述控制终端通信模块，用于与所述喷淋控制终端进行数据通信；
所述气象终端通信模块，用于与所述气象数据采集系统进行数据通信；
所述移动应用接口模块，用于与所述移动终端进行访问对接。
进一步地，所述移动终端包括场景信息模块、区域信息模块、控制管理模块和用户模块；
所述场景信息模块，用于展示个场景数据信息；所述场景数据信息包括气象环境数据、天气信息、区域列表信息；
所述区域信息模块，用于展示各个区域数据信息；所述区域数据信息包括各个已接入的喷淋设备列表信息、区域土壤湿度信息；
所述控制管理模块，用于按预设的控制模式对所述喷淋控制终端进行控制；其中，所述控制模式包括手动控制模式和逻辑控制模式；
所述用户模块，用于对用户资料信息进行管理。
进一步地，所述喷淋控制终端与所述云服务管理系统之间为通过TCP/IP协议进行通信；所述云服务管理系统与所述移动终端之间为通过Http协议进行通信；所述云服务管理系统与所述气象数据采集系统之间为通过Http协议进行通信。
进一步地，所述云服务管理系统还包括警报异常管理模块和数据报表模块；
所述警报异常管理模块，用于对系统异常情况进行故障记录，并将设备故障信息发送到至少一维护人员终端；
所述数据报表模块，用于记录和展示系统各报表数据；其中，所述报表数据包括场景区域气象数据、区域土壤湿度数据、区域配置与操作记录数据、系统异常故障记录数据。
与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明提供了一种节水灌溉控制管理系统，包括喷淋控制终端、云服务管理系统、移动终端、部署于各绿化区域的喷淋设备、土壤湿度传感器和气象数据采集系统；所述土壤湿度传感器与所述喷淋控制终端连接；所述云服务管理系统与所述喷淋控制终端、所述气象数据采集系统以及所述移动终端分别通信连接；所述云服务管理系统用于分别对所述喷淋控制终端和所述移动终端进行数据交互以及信息管理；所述喷淋控制终端用于根据自身存储的喷淋策略控制所述喷淋设备实施喷淋作业；所述移动终端用于展示各场景区域的植物生长信息、设备状态信息和气象信息，以及用于对所述喷淋控制终端进行参数配置。
通过本发明提供的节水灌溉控制管理系统，用户可以通过所述云服务管理系统或所述移动终端远程查看各场景各区域的植物生长状况、喷淋设备状态信息、场景天气气象信息等，并能够根据具体的环境数据以及植物生长状况制定喷淋控制策略，指导喷淋作业，从而实施本发明能够为公园植被制定科学合理的喷淋灌溉计划，在节省人力、物力及水资源的前提下保障公园植被健康生长。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的节水灌溉控制管理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明实施例提供了一种节水灌溉控制管理系统，包括喷淋控制终端、云服务管理系统、移动终端、部署于各绿化区域的喷淋设备、土壤湿度传感器和气象数据采集系统；
所述土壤湿度传感器与所述喷淋控制终端连接；所述喷淋控制终端与所述云服务管理系统通信连接；所述云服务管理系统与所述移动终端通信连接；所述云服务管理系统与所述气象数据采集系统通信连接；
所述云服务管理系统用于分别对所述喷淋控制终端和所述移动终端进行数据交互以及信息管理；
所述喷淋控制终端用于根据自身存储的喷淋策略控制所述喷淋设备实施喷淋作业；
所述移动终端用于展示各场景区域的植物生长信息、设备状态信息和气象信息，以及用于对所述喷淋控制终端进行参数配置。
可以理解的是，通过本发明提供的节水灌溉控制管理系统，用户可以通过所述云服务管理系统或所述移动终端远程查看各场景各区域的植物生长状况、喷淋设备状态信息、场景天气气象信息等，并能够根据具体的环境数据以及植物生长状况制定喷淋控制策略，指导喷淋作业，从而实施本发明能够为公园植被制定科学合理的喷淋灌溉计划，在节省人力、物力及水资源的前提下保障公园植被健康生长。
在本发明实施例中，用户可以通过APP监控各场景设备工作状态，推送离线预警信息；可以通过APP对各场景各区域制定定时喷淋计划；可以通过APP实时查看各场景天气信息、喷淋区域土壤温湿度、气象等环境数据，推送天气预警及环境预警信息；可以通过APP查看各区域植物生长图片，了解植物生长状况；可以通过APP制定喷淋策略，指导喷淋作业。
需要说明的是，本系统的喷淋设备、土壤湿度传感器和气象数据采集系统均可以为多个，分别部署于各个绿化区域中，其中，喷淋设备包括喷头、管道、电磁阀等设备，所述土壤湿度传感器按一定的密度适当安装在绿化区域的土壤中，所述气象数据采集系统可以是一个太阳能气象站，包括摄像头、温湿度传感器、雨量传感器等设备，用于向服务器提供气象信息以及植物生成照片等。另外，本发明各系统或设备之间的通信连接可以是有线或无线通信连接。
可以理解的是，所述移动终端可以是智能手机、平板电脑等终端，用户可以通过手机APP实时查看各场景天气与各场景区域环境信息，并且通过设定喷淋控制终端逻辑控制的阈值，定时器，延时器来对各场景喷淋设备进行智能逻辑控制。喷淋控制终端具有存储单元，在离线状态下，仍可按照上一次设定的控制策略完成喷淋灌溉作业。设备本身能够通过设定好的阈值与定时器属性来用控制电器开关，设置好后不需要在依托网络进行智能逻辑控制。
需要说明的是，本系统是长期持续运行的产品，系统稳定性是第一位的。要求对硬件设备能够满足长期高效持续运行，运行在硬件上的程序要求能够持续无错的执行，并且能够响应各种异常事件。整个系统各功能模块采用低耦合度设计，最大限度降低模块间的依赖性，如果接入的喷淋设备过多，则通过扩充场景下区域个数来实现多个喷淋控制终端管理，增强后台云服务器软件的可靠性。
可以理解的是，考虑到平台按入的喷淋控制终端会较多，因此对各终端的参数配置均可在云服务器软件上远程配置，而云服务管理系统与移动终端能够进行接口访问，用户只需在APP注册，并申请相应的场景控制权限，审核通过，即可通过手机对相应场景内的所有区域喷淋终端进行管理。同时，系统在出现故障时，及时启动故障处理措施，首先系统会自动进行故障记录，帮助系统维护人员分析定位问题。之后会以邮件或短信的方式通知相关人员进行系统维护。喷淋终端也将切换到人工控制模式，保障各场景绿化植物喷淋任务能正常执行。
所述喷淋控制终端通过有线或无线网络方式接入因特网与云服务管理系统建立TCP/IP通信。云服务管理系统除了与大量喷淋控制终端建立连接外还提供终移动终端调用接口，用于移动终端查询和控制。
在本发明实施例中，进一步地，所述喷淋控制终端包括喷淋控制模块、服务器通信模块、数据存储模块和逻辑控制模块；
所述喷淋控制模块用于获取所述喷淋设备的开关量和模拟量数据，以及用于下发控制指令以控制所述喷淋设备实施喷淋作业；
所述服务器通信模块用于与所述云服务管理系统进行数据通信；
所述数据存储模块用于存储终端配置信息、喷淋策略数据、喷淋作业数据以及土壤湿度数据；
所述逻辑控制模块用于根据存储的逻辑控制策略结合土壤湿度数据生成喷淋设备控制指令。
在本发明实施例中，所述喷淋控制终端的硬件可以包括4部分组成，分别是：逻辑控制器、IO控制器、传感器、执行器。其中硬件程序是运行在逻辑控制器上，包括4个功能模块分别是：所述喷淋控制模块、服务器通信模块、数据存储模块、逻辑控制模块。
在本发明实施例中，所述喷淋控制模块是通过Modbus RTU协议使得逻辑控制主板与IO控制器通过串口RS485通信，完成控制命令的下发及开关量与模拟量数据的获取。具体的，该模块主要针对逻辑控制器与IO控制器之间的通信，包括：封装Modbus RTU协议，获取AI与DO数据，下发控制命令，定时获取传感器数据存到内存中，下发控制DO状态命令到IO控制器，并获取回复。
所述服务器通信模块是实现终端控制器与服务器间的TCP/IP通信，依据制定的通信协议将采集的土壤湿度、终端在线信息、各喷淋计划完成信息实时上报至服务器，并且接收服务器下发的各种控制与配置指令。
数据存储模块主要包括配置信息读取、存储土壤湿度环境数据、存储喷淋控制策略及存储喷淋作业计划数据等，以支持离线正常执行。终端配置信息包括终端标识、服务器通信IP与端口。其中，可以设定每5s种获取一次环境数据并存储，存储时间小于1s。
逻辑控制模块主要用于根据存储的逻辑控制策略结合土壤湿度数据生成喷淋设备控制指令，以及执行喷淋策略。逻辑控制模块是硬件控制主板的核心模块,用于处理硬件产品所有的逻辑运算等，包括：控制策略数据分析及不同模式下逻辑控制等。其中，控制模式包括逻辑控制和手动控制，每个区域对应一种逻辑控制，逻辑控制策略可修改，不影响手动控制、定时控制。
在本发明实施例中，进一步地，所述云服务管理系统包括场景区域数据模块、终端信息管理模块、逻辑控制管理模块、用户管理模块、控制终端通信模块、气象终端通信模块和移动应用接口模块；
所述场景区域数据模块，用于展示各场景的数据信息；其中，所述数据信息包括场景区域数量、区域位置信息、天气信息、气象数据；
所述终端信息管理模块，用于展示所有控制终端设备信息，以及对各终端设备信息进行配置；
所述逻辑控制管理模块，用于对喷淋控制终端的逻辑控制策略进行配置；
所述用户管理模块，用于对所有用户进行权限管理；
所述控制终端通信模块，用于与所述喷淋控制终端进行数据通信；
所述气象终端通信模块，用于与所述气象数据采集系统进行数据通信；
所述移动应用接口模块，用于与所述移动终端进行访问对接。
在本发明实施例中，所述云服务管理平台主要实现管理场景与场景区域信息管理、了解终端在线状况、查看各类警报信息、管理制定逻辑控制策略、数据报表查看导入等。
所述场景区域数据模块实现各场景与区域的相关数据查看，展示各场景与场景区域内的数据信息，包括位置信息、天气信息、气象数据、区域数量等，气象数据包括空气温度、湿度、土壤温湿度等。
所述终端信息管理模块实现对各终端信息进行查看与配置。该模块展示系统所有控制终端设备信息，包括控制终端配置信息、在线状态、终端上线时间等
所述逻辑控制管理模块，用于对喷淋控制终端的逻辑控制策略进行配置，可编辑后发送给指定的相应区域的喷淋控制终端。
所述用户管理模块实现不同用户分配对应的区域及区域喷淋终端管理权限，包括对用户注册和授权，APP端注册用户审核等。
所述控制终端通信模块实现与各终端信息进行TCP/IP通信，包括控制命令与配置参数打包发送至对应的喷淋控制终端以及把控制终端上报的环境数据，开关状态等信息保存至数据库。
所述气象终端通信模块实现Http通信方式获取气象数据。该模块采用http通信协议访问场景安装的气象站设备，获取相应场景的气象环境数据并存储，包括空气温湿度、风向、风速、土壤温湿度等。
所述移动应用接口模块提供移动APP接口访问支持，该模块用于提供终端APP调用的接口，实现用户登录注册、环境数据查看、逻辑控制配置的封装。
在本发明实施例中，进一步地，所述移动终端包括场景信息模块、区域信息模块、控制管理模块和用户模块；
所述场景信息模块，用于展示个场景数据信息；所述场景数据信息包括气象环境数据、天气信息、区域列表信息；
所述区域信息模块，用于展示各个区域数据信息；所述区域数据信息包括各个已接入的喷淋设备列表信息、区域土壤湿度信息；
所述控制管理模块，用于按预设的控制模式对所述喷淋控制终端进行控制；其中，所述控制模式包括手动控制模式和逻辑控制模式；
所述用户模块，用于对用户资料信息进行管理。
在本发明实施例中，所述场景信息模块实现场景环境数据展示，包括气象环境数据、天气情况、区域数量信息及在线状态等，气象环境数据包括空气温湿度、光照、土壤温湿度等；展示场景的区域列表，显示各区域设备在线状态及名称等。
所述区域信息模块实现区域土壤湿度环境数据及区域终端各喷淋设备开关状态信息展示等。该模块主要针对单个区域的喷淋终端设备信息展示，包括区域土壤湿度、喷淋设备列表、喷淋设备工作状态等。
所述控制管理模块实现对应区域喷淋策略配置等。
所述用户模块实现用户的注册登陆修改资料等。
在本发明实施例中，进一步地，所述喷淋控制终端与所述云服务管理系统之间为通过TCP/IP协议进行通信；所述云服务管理系统与所述移动终端之间为通过Http协议进行通信；所述云服务管理系统与所述气象数据采集系统之间为通过Http协议进行通信。
在本发明实施例中，进一步地，所述云服务管理系统还包括警报异常管理模块和数据报表模块；
所述警报异常管理模块，用于对系统异常情况进行故障记录，并将设备故障信息发送到至少一维护人员终端；
所述数据报表模块，用于记录和展示系统各报表数据；其中，所述报表数据包括场景区域气象数据、区域土壤湿度数据、区域配置与操作记录数据、系统异常故障记录数据。
与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明提供了一种节水灌溉控制管理系统，包括喷淋控制终端、云服务管理系统、移动终端、部署于各绿化区域的喷淋设备、土壤湿度传感器和气象数据采集系统；所述土壤湿度传感器与所述喷淋控制终端连接；所述云服务管理系统与所述喷淋控制终端、所述气象数据采集系统以及所述移动终端分别通信连接；所述云服务管理系统用于分别对所述喷淋控制终端和所述移动终端进行数据交互以及信息管理；所述喷淋控制终端用于根据自身存储的喷淋策略控制所述喷淋设备实施喷淋作业；所述移动终端用于展示各场景区域的植物生长信息、设备状态信息和气象信息，以及用于对所述喷淋控制终端进行参数配置。
通过本发明提供的节水灌溉控制管理系统，用户可以通过所述云服务管理系统或所述移动终端远程查看各场景各区域的植物生长状况、喷淋设备状态信息、场景天气气象信息等，并能够根据具体的环境数据以及植物生长状况制定喷淋控制策略，指导喷淋作业，从而实施本发明能够为公园植被制定科学合理的喷淋灌溉计划，在节省人力、物力及水资源的前提下保障公园植被健康生长。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种节水灌溉控制管理系统，其特征在于，包括喷淋控制终端、云服务管理系统、移动终端、部署于各绿化区域的喷淋设备、土壤湿度传感器和气象数据采集系统；
所述土壤湿度传感器与所述喷淋控制终端连接；所述喷淋控制终端与所述云服务管理系统通信连接；所述云服务管理系统与所述移动终端通信连接；所述云服务管理系统与所述气象数据采集系统通信连接；
所述云服务管理系统用于分别对所述喷淋控制终端和所述移动终端进行数据交互以及信息管理；
所述喷淋控制终端用于根据自身存储的喷淋策略控制所述喷淋设备实施喷淋作业；
所述移动终端用于展示各场景区域的植物生长信息、设备状态信息和气象信息，以及用于对所述喷淋控制终端进行参数配置；
所述喷淋控制终端包括喷淋控制模块、服务器通信模块、数据存储模块和逻辑控制模块；
所述喷淋控制模块用于获取所述喷淋设备的开关量和模拟量数据，以及用于下发控制指令以控制所述喷淋设备实施喷淋作业；
所述服务器通信模块用于与所述云服务管理系统进行数据通信；
所述数据存储模块用于存储终端配置信息、喷淋策略数据、喷淋作业数据以及土壤湿度数据；
所述逻辑控制模块用于根据存储的逻辑控制策略结合土壤湿度数据生成喷淋设备控制指令；
所述移动终端包括场景信息模块、区域信息模块、控制管理模块和用户模块；
所述场景信息模块，用于展示个场景数据信息；所述场景数据信息包括气象环境数据、天气信息、区域列表信息；
所述区域信息模块，用于展示各个区域数据信息；所述区域数据信息包括各个已接入的喷淋设备列表信息、区域土壤湿度信息；
所述控制管理模块，用于按预设的控制模式对所述喷淋控制终端进行控制；其中，所述控制模式包括手动控制模式和逻辑控制模式；
所述用户模块，用于对用户资料信息进行管理。
2.根据权利要求1所述的节水灌溉控制管理系统，其特征在于，所述云服务管理系统包括场景区域数据模块、终端信息管理模块、逻辑控制管理模块、用户管理模块、控制终端通信模块、气象终端通信模块和移动应用接口模块；
所述场景区域数据模块，用于展示各场景的数据信息；其中，所述数据信息包括场景区域数量、区域位置信息、天气信息、气象数据；
所述终端信息管理模块，用于展示所有控制终端设备信息，以及对各终端设备信息进行配置；
所述逻辑控制管理模块，用于对喷淋控制终端的逻辑控制策略进行配置；
所述用户管理模块，用于对所有用户进行权限管理；
所述控制终端通信模块，用于与所述喷淋控制终端进行数据通信；
所述气象终端通信模块，用于与所述气象数据采集系统进行数据通信；
所述移动应用接口模块，用于与所述移动终端进行访问对接。
3.根据权利要求1所述的节水灌溉控制管理系统，其特征在于，所述喷淋控制终端与所述云服务管理系统之间为通过TCP/IP协议进行通信；所述云服务管理系统与所述移动终端之间为通过Http协议进行通信；所述云服务管理系统与所述气象数据采集系统之间为通过Http协议进行通信。
4.根据权利要求1所述的节水灌溉控制管理系统，其特征在于，所述云服务管理系统还包括警报异常管理模块和数据报表模块；
所述警报异常管理模块，用于对系统异常情况进行故障记录，并将设备故障信息发送到至少一维护人员终端；
所述数据报表模块，用于记录和展示系统各报表数据；其中，所述报表数据包括场景区域气象数据、区域土壤湿度数据、区域配置与操作记录数据、系统异常故障记录数据。
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