CN112237130A - 一种智能喷灌系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能喷灌系统，包括传感执行模块、中控网关模块、线上管理模块，其特征在于：传感执行模块包括有空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器、电磁阀，中控网关模块基于stm32单片机为中心设计，中控网关模块内集成设有看门狗电路、入网电路、4G无线网络电路、RS485电路、继电器输出端电路、电源部分、I/O输入部分，线上管理模块包括云处理服务器端、小程序可视化操控端，小程序可视化操控端内包括账号信息验证管理单元、传感器运行信息管理单元、中控设备运行管理单元。本发明的智能喷灌系统基于微信小程序实现了喷灌系统的智能控制，方便数据查看和控制、喷灌系统的管理人员对喷灌系统进行自动/手动控制。

Description

一种智能喷灌系统
技术领域
本发明涉及农业自动以及智能控制，具体是指一种智能喷灌系统。
背景技术
现有基于物联网的农业种植浇灌系统对农业信息提取的特征不能够反映农业数据复杂的非线性结构特征，不利于后期的分析和评价，导致数据利用效果不好的问题；同时，对农业数据异常值检测效果不好；基于密度和距离的异常值检测方法，时间复杂度高、计算开销大，而且是监督学习算法，对于大量农业数据的异常值检测效率很低，同时现有的节水灌溉不能准确获取土壤需水量，以及准确获取灌溉规模，导致灌溉浪费水。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供一种智能喷灌系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种智能喷灌系统，包括传感执行模块、中控网关模块、线上管理模块，其特征在于：所述的传感执行模块包括有空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器、电磁阀，其中的空气温湿度传感器采用的是Sensirion湿度和温度传感器，同时空气温湿度传感器与中控网关模块的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的土壤湿度传感器设有若干，均匀分布于喷灌土壤的面积内，同时通过RS485与中控网关模块的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的光照度传感器设于喷灌区域外的无遮挡高位，以及光照度传感器的峰值灵敏度波长典型值为560nm，且光照度传感器通过I2CBUS接口与中控网关模块的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的若干个电磁阀设于水路管道的末端，且电磁阀与中控网关模块的I/O输入部分之间设有总线结构连接，所述的中控网关模块基于stm32单片机为中心设计，同时中控网关模块内集成设有看门狗电路、入网电路、4G无线网络电路、RS485电路、继电器输出端电路、电源部分、I/O输入部分，所述的线上管理模块包括云处理服务器端、小程序可视化操控端，其中的云处理服务器端设于中控网关模块与小程序可视化操控端之间，同时云处理服务器端通过入网电路或4G无线网络电路与中控网关模块之间设有信息互联通讯连接，所述的小程序可视化操控端基于微信程序设计，且小程序可视化操控端内包括账号信息验证管理单元、传感器运行信息管理单元、中控设备运行管理单元，所述的账号信息验证管理单元包含了账号、密码、验证码和登录，其中的传感器运行信息管理单元用于展示系统内各个传感器编号、传感器名称、状态、时间、操作日志，所述的中控设备运行管理单元包括管理员编号、中控编号、中控管理、中控名称、状态、时间、操作。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的智能喷灌系统基于微信小程序实现了喷灌系统的智能控制，方便数据查看和控制，同时方便喷灌系统的管理人员对喷灌系统进行自动/手动控制，当遇到数值异常时，还可以进行报警。
作为改进，所述的传感执行模块内空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器、电磁阀与中控网关模块的I/O输入部分之间形成星型网络连接结构。
作为改进，所述的空气温湿度传感器内集成设有一个放大器、A/D转换器、OTP内存和数字处理单元。
作为改进，所述的土壤湿度传感器前端的探针覆盖区域是以探针为中心，半径为7cm的圆柱体内，其中的探针材料采用是304不锈钢。
作为改进，所述的光照度传感器与中控网关模块之间通过1.8V逻辑输入接口设有供电连接。
作为改进，所述的电磁阀承受内部压力为1.2MPa的允许现场试验压力和1.5倍允许工作0.9MPa压力中的较高值。
作为改进，所述的看门狗电路、入网电路、4G无线网络电路、RS485电路、继电器输出端电路、电源部分、I/O输入部分与stm32单片机之间通过PCB板焊接打印集成连接。
附图说明
图1是一种智能喷灌系统的中控网关模块中stm32单片机电子电路图。
图2是中控网关模块中看门狗电路的电子电路图。
图3是中控网关模块中入网电路的电子电路图。
图4是中控网关模块中4G无线网络电路的电子电路图。
图5是中控网关模块中RS485电路的电子电路图。
图6是继电器输出端电路的电子电路图。
图7是电源部分的电子电路图。
图8是I/O输入部分的电子电路图。
图9是中控网关模块的PCB电路版图。
图10是线上管理模块中云处理服务器的后台界面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，一种智能喷灌系统，包括传感执行模块1、中控网关模块2、线上管理模块3，其特征在于：所述的传感执行模块1包括有空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器、电磁阀，其中的空气温湿度传感器采用的是Sensirion湿度和温度传感器，同时空气温湿度传感器与中控网关模块2的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的土壤湿度传感器设有若干，均匀分布于喷灌土壤的面积内，同时通过RS485与中控网关模块2的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的光照度传感器设于喷灌区域外的无遮挡高位，以及光照度传感器的峰值灵敏度波长典型值为560nm，且光照度传感器通过I2CBUS接口与中控网关模块2的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的若干个电磁阀设于水路管道的末端，且电磁阀与中控网关模块2的I/O输入部分之间设有总线结构连接，所述的中控网关模块2基于stm32单片机为中心设计，同时中控网关模块2内集成设有看门狗电路、入网电路、4G无线网络电路、RS485电路、继电器输出端电路、电源部分、I/O输入部分，所述的线上管理模块3包括云处理服务器端、小程序可视化操控端，其中的云处理服务器端设于中控网关模块2与小程序可视化操控端之间，同时云处理服务器端通过入网电路或4G无线网络电路与中控网关模块2之间设有信息互联通讯连接，所述的小程序可视化操控端基于微信程序设计，且小程序可视化操控端内包括账号信息验证管理单元、传感器运行信息管理单元、中控设备运行管理单元，所述的账号信息验证管理单元包含了账号、密码、验证码和登录，其中的传感器运行信息管理单元用于展示系统内各个传感器编号、传感器名称、状态、时间、操作日志，所述的中控设备运行管理单元包括管理员编号、中控编号、中控管理、中控名称、状态、时间、操作。
所述的传感执行模块1内空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器、电磁阀与中控网关模块2的I/O输入部分之间形成星型网络连接结构。
所述的空气温湿度传感器内集成设有一个放大器、A/D转换器、OTP内存和数字处理单元。
所述的土壤湿度传感器前端的探针覆盖区域是以探针为中心，半径为7cm的圆柱体内，其中的探针材料采用是304不锈钢。
所述的光照度传感器与中控网关模块2之间通过1.8V逻辑输入接口设有供电连接。
所述的电磁阀承受内部压力为1.2MPa的允许现场试验压力和1.5倍允许工作0.9MPa压力中的较高值。
所述的看门狗电路、入网电路、4G无线网络电路、RS485电路、继电器输出端电路、电源部分、I/O输入部分与stm32单片机之间通过PCB板焊接打印集成连接。
本发明的工作原理：本发明的智能喷灌系统基于微信小程序实现了喷灌系统的智能控制，方便数据查看和控制，同时方便喷灌系统的管理人员对喷灌系统进行自动/手动控制，如果感应端接入土壤水分和雨里量传感器就能控制电磁阀开启、关闭从而达到控制灌溉时间的目的。
同时本智能控制系统不仅应用于农业领域，同时可以依托本系统在消防、安保、智能制造等领域，创建出基于微信小程序的智能控制方案。
其中的小程序可视化操控端账号信息验证管理单元、传感器运行信息管理单元、中控设备运行管理单元，可以分别对对于中控网关模块、各个传感器设备进行录入、数据查看，基于传感和控制硬件进行配套，实现对于智能喷灌系统的控制。
账号信息验证管理单元包含了账号、密码、验证码和登录，其中的账号和密码：是通过后台分配的账户；验证码：采用了中文验证码的形式，更安全；登录：点击登录了后，进入到后台管理界面。
同时，如图10中云处理服务器的后台界面中左上角：显示后台名称和图标，左栏目：后台首页、菜单管理、角色管理、管理员管理、修改密码、微信用户、语言、传感器管理、中控管理、设备管理、设备详情、传感器信息详情记录、传感器类型、设备类型，在后台的中上部，还有日期、时间等信息。
云处理服务器其中的菜单管理对后台显示的各栏进行配置，对后台首页、菜单管理、角色管理、管理员管理、修改密码、微信用户、语言、传感器管理、中控管理、设备管理、设备详情、传感器信息详情记录、传感器类型、设备类型这些栏进行配置。
角色管理中可以增加、编辑和删除角色，有“设置菜单权限”一栏，通过该权限配置，可以配置该管理人员有什么控制权限。
管理员管理是指增加、编辑、设置、删除管理员。
修改密码包括用于名、旧密码、新密码、提交和重置等选项，用于对于用户的账户的密码的修改。
微信用户管理包括用于验证的电话号码、用户唯一标识、开始和结束时间等等，这个结束时间，以后可以用于对于用户进行软件收费管理。
新增、删除语言种类，可以设置其他语言，比如英文、日文。
传感器类目包含传感器类型、管理员编号、传感器编号、传感器名称、状态、时间、操作等。实现了对传感器的管理。
操作栏中，可以用编辑对于传感器编号、传感器名称和状态进行修改，也可以对于设备进行删除。
中控管理包括管理员编号、中控编号、中控管理、中控名称、状态、时间、操作等，实现了对于中控网关的管理。
操作栏中，可以用编辑对于中控编号、中控名称和状态进行修改，也可以对于设备进行删除。
设备管理包括管理员编号、设备编号、状态、时间和操作，该设备定义为普通的控制设备，以e开头。
操作栏中，可以用编辑对于设备编号和状态进行修改，也可以对于设备进行删除。
设备详情包括场景编号、分组编号、中控编号、设备编号、设备名称、使用状态和在线状态灯。
传感器信息详情记录包括传感器编号、类型1、值1、单位1、类型2、值2、单位2和时间。
传感器类型包括传感器类型名称、值类型1、值类型2、图片地址1、图片地址2、时间和操作。
传感器类型，可以不断的新增，也可以传入相应的图片信息，在小程序端显示。
设备类型包括名称、图片地址、时间和操作等，操作中，能对设备类型的具体功能进行编辑。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具本的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种智能喷灌系统，包括传感执行模块(1)、中控网关模块(2)、线上管理模块(3)，其特征在于：所述的传感执行模块(1)包括有空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器、电磁阀，其中的空气温湿度传感器采用的是Sensirion湿度和温度传感器，同时空气温湿度传感器与中控网关模块(2)的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的土壤湿度传感器设有若干，均匀分布于喷灌土壤的面积内，同时通过RS485与中控网关模块(2)的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的光照度传感器设于喷灌区域外的无遮挡高位，以及光照度传感器的峰值灵敏度波长典型值为560nm，且光照度传感器通过I2CBUS接口与中控网关模块(2)的I/O输入部分之间设有信息传输连接，所述的若干个电磁阀设于水路管道的末端，且电磁阀与中控网关模块(2)的I/O输入部分之间设有总线结构连接，所述的中控网关模块(2)基于stm32单片机为中心设计，同时中控网关模块(2)内集成设有看门狗电路、入网电路、4G无线网络电路、RS485电路、继电器输出端电路、电源部分、I/O输入部分，所述的线上管理模块(3)包括云处理服务器端、小程序可视化操控端，其中的云处理服务器端设于中控网关模块(2)与小程序可视化操控端之间，同时云处理服务器端通过入网电路或4G无线网络电路与中控网关模块(2)之间设有信息互联通讯连接，所述的小程序可视化操控端基于微信程序设计，且小程序可视化操控端内包括账号信息验证管理单元、传感器运行信息管理单元、中控设备运行管理单元，所述的账号信息验证管理单元包含了账号、密码、验证码和登录，其中的传感器运行信息管理单元用于展示系统内各个传感器编号、传感器名称、状态、时间、操作日志，所述的中控设备运行管理单元包括管理员编号、中控编号、中控管理、中控名称、状态、时间、操作。
2.根据权利要求1所述的一种智能喷灌系统，其特征在于：所述的传感执行模块(1)内空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器、电磁阀与中控网关模块(2)的I/O输入部分之间形成星型网络连接结构。
3.根据权利要求1所述的一种智能喷灌系统，其特征在于：所述的空气温湿度传感器内集成设有一个放大器、A/D转换器、OTP内存和数字处理单元。
4.根据权利要求1所述的一种智能喷灌系统，其特征在于：所述的土壤湿度传感器前端的探针覆盖区域是以探针为中心，半径为7cm的圆柱体内，其中的探针材料采用是304不锈钢。
5.根据权利要求1所述的一种智能喷灌系统，其特征在于：所述的光照度传感器与中控网关模块(2)之间通过1.8V逻辑输入接口设有供电连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能喷灌系统，其特征在于：所述的电磁阀承受内部压力为1.2MPa的允许现场试验压力和1.5倍允许工作0.9MPa压力中的较高值。
7.根据权利要求1所述的一种智能喷灌系统，其特征在于：所述的看门狗电路、入网电路、4G无线网络电路、RS485电路、继电器输出端电路、电源部分、I/O输入部分与stm32单片机之间通过PCB板焊接打印集成连接。
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