CN202904321U - 一种采用Zigbee无线通讯的智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于避雨栽培的农作物进行精准灌溉的采用Zigbee无线通讯的智能控制系统。主要由Zigbee终端节点、Zigbee无线主机、工控机、控制终端组成，所述的Zigbee终端节点由传感器及无线终端构成；所述的传感器用于采集环境参数；所述的无线终端用于将采集到的数据上传到Zigbee无线主机；所述的Zigbee无线主机用于把无线终端的数据上传给工控机；所述的工控机用于把对传感器搜集到的数据的处理结果传给控制终端，所述的控制终端用于发出指令控制环境调节设备。本实用新型可以适应不同的农作物和不同的生长周期，所需要的水份、二氧化碳、光照等智能控制功能，并有安全的手动保障功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于避雨栽培的农作物进行精准灌溉的采用Zigbee无线通讯的智能控制系统。
背景技术
目前，公知的灌溉控制器多是简单的数字显示，设定一组界限值来对水泵进行控制，功能简单，不能处理多个土壤含水率传感器的综合数据，一般不分时间和阶段来进行控制。
本实用新型现场采集部分由英特谷公司研发的基于Zigbee技术的全套采集传输设备搭建。Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。在Zigbee传输模式中，传感器数据通过Zigbee终端模块传送到Zigbee主控节点上，用户终端和一体化控制器间传送的控制指令也通过Zigbee发送模块传送到主控节点上，省去了通讯线缆的部署工作。主控节点再经过GPRS/3G/WLAN或串口将传感器数据发送到上位机服务平台。Zigbee模式具有部署灵活、扩展方便等优点。实现农作物生长环境(包括二氧化碳、光照度、空气温湿度和土壤含水率等)的信号采集、传输、接收。
实用新型内容
本实用新型是基于嵌入式开发的软硬件一体的产品，能够综合多点采集数据，支持多时段多组合智能自动控制，手动自动双模式安全保障。
1、为了能适应不同农作物的生长环境，和不同生长阶段的灌溉需求，要有能编辑、限定不同的时间段并多个时间段能共同组成一个灌溉周期的功能，可以有不同的组成模式；
2、对于采集土壤含水率参数的合理性问题，用多点采集综合平均的计算方法来实现；
3、对于系统的安全性方面，采用自动控制和手动控制并行，自动服从手动的方式来完成，这就要有两套控制系统，并有完全切换功能。
本实用新型采用无线方式将农作物生长环境中的多项环境因子参数（包含土壤含水率、空气温湿度、光照、二氧化碳含量等参数）传送给Zigbee无线主机，再由控制终端控制水泵等环境调节设备的运行。
本实用新型主要由Zigbee终端节点、Zigbee无线主机、工控机、控制终端组成。
所述的Zigbee终端节点由传感器及无线终端构成；所述的传感器用于采集环境参数；所述的无线终端用于将采集到的数据上传到Zigbee无线主机；所述的Zigbee无线主机把无线终端的数据上传给工控机；所述的工控机把对传感器搜集到的数据的处理结果传给控制终端，再由控制终端发出指令控制环境调节设备。
所述的传感器的工作模式由无线终端中的运行参数决定；所述的无线终端用于将采集到的数据通过Zigbee无线传感网上传到Zigbee无线主机；所述的Zigbee无线主机在设定周期内把无线终端的数据上传给工控机；所述的工控机内置农业生产管理监控系统软件，控制逻辑也预设在其中，软件系统把对传感器搜集到的数据的处理结果传给控制终端。
所述的Zigbee无线主机在设定周期内把终端的数据经过GPRS/3G/WLAN或串口上传给工控机。
所述的传感器是二氧化碳传感器、光照强度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器和土壤湿度传感器；所述的Zigbee终端节点有一路、二路、三路或四路；所述的工控机用来计算所有Zigbee终端节点送来的数据的平均值；所述的控制终端用于将设置好的参数值与工控机所计算出的平均值对比，根据对比结果发出指令控制环境调节设备；所述的环境调节设备为风机、遮阳网、湿帘、水泵等。
除此之外还包括一个智能控制面板，用来设置参数值及日期或时间，人工强制环境调节设备的停、运。
各类传感器和无线终端组成了Zigbee终端节点，传感器的工作模式由无线终端中的运行参数决定，例如，采集周期、传感器工作时间等。传感器负责实时的环境因子参数采集，无线终端负责把采集到的数据通过Zigbee无线传感网上传到Zigbee无线主机。Zigbee无线主机在设定周期内把多个无线终端的数据通过有线或无线的方式上传给工控机。工控机内置农业生产管理监控系统软件，控制逻辑也预设在其中，软件系统会把环境因子中的土壤含水率空气温湿度、光照、二氧化碳含量等数据传给控制终端，再由控制终端决定环境调节设备的控制。
上述控制终端可以设有智能控制器面板，智能控制器面板上有一3.5吋彩屏，在其下方分别有6支LED指示灯和6个按键，在最下方的左边有一电源开关（长方形），右边有一水泵人工控制开关（圆型），在它们的上方分别有一支LED指示灯。
智能控制器面板上的3.5吋彩屏平时显示（以用来调节含水率的采用Zigbee无线通讯的智能控制系统为例）：土壤含水率(包括三路土壤含水率和平均土壤含水率)，本时段水泵自动控制的土壤含水率上限值和下限值（可以人工设置），日期和时间（可以人工设置），本时段的起、止时间等，如图3所示。
当打开智能控制器面板上的电源开关（ON），电源指示灯亮，同时MCU指示灯闪烁。当收到的平均土壤含水率小于土壤含水率下限值时，水泵自动启动；当收到的平均土壤含水率达到土壤含水率上限值时，水泵自动停止运行。在水泵自动启动后，可以通过关断电源开关（OFF），来停止水泵的运行。并且可以通过水泵人工控制开关来强迫水泵的运、停。
本实用新型的有益效果是，可以适应不同的农作物和不同的生长周期，所需要的水份、二氧化碳、光照等智能控制功能，并有安全的手动保障功能。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图；
图2为本实用新型实施例1的系统框图
图3为本实用新型实施例1中智能控制器面板上荧光屏的示意图。
具体实施方式
在本实用新型中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
实施例1：本设计在江苏农科院溧水基地实施方式如图2、3所示:
各类传感器和无线终端组成了Zigbee终端节点，传感器的工作模式由无线终端中的运行参数决定，例如，采集周期、传感器工作时间等。传感器负责实时的环境因子参数采集，无线终端负责把采集到的数据通过Zigbee无线传感网上传到Zigbee无线主机。Zigbee无线主机在设定周期内把多个无线终端的数据通过有线或无线的方式上传给工控机。工控机内置农业生产管理监控系统软件，控制逻辑也预设在其中，软件系统会把环境因子中的土壤含水率传给控制终端，再由控制终端决定灌溉设备的控制。
当打开控制终端的电源开关（ON），电源指示灯亮，同时MCU指示灯闪烁。当收到的平均土壤含水率小于土壤含水率下限值时，水泵自动启动；当收到的平均土壤含水率达到土壤含水率上限值时，水泵自动停止运行。在水泵自动启动后，可以通过关断电源开关（OFF），来停止水泵的运行。在紧急情况下，可以通过水泵人工控制开关来强迫水泵的运、停。
按动控制终端面板上“含水率选择”按钮，可以选择将对土壤含水率上、下限值的哪一位进行修改（被选中的位将闪烁），按动“+”或“-”键，将对被选中的位进行加一或减一操作。按动“时间选择”按钮，可以选择将对日期或时间的哪一位进行修改（被选中的位将闪烁），按动“+”或“-”键，将对被选中的位进行加一或减一操作。
本控制终端将一年分为8个时间段，其中：时段Ⅰ从4月1日至4月30日；时段Ⅱ从5月1日至5月31日；时段Ⅲ从6月1日至6月30日；时段Ⅳ从7月1日至7月31日；时段Ⅴ从8月2日至8月31日；时段Ⅵ从9月1日至9月30日；时段Ⅶ从10月1日至10月31日；时段0从11月1日至下一年3月31日（此时段不进行自动灌溉）。
当然，通过设计不同的控制逻辑可以接收并显示不同类型的传感器值，并根据各自的设定阀值针对多种不同的设备进行控制，例如风机、遮阳网、湿帘、水泵等等。
本实用新型不限于这些公开的实施方案，本实用新型将覆盖在专利书中所描述的范围，以及权利要求范围的各种变型和等效变化。
Claims (3)
1.一种采用Zigbee无线通讯的智能控制系统，其特征在于：它包括 Zigbee终端节点、Zigbee无线主机、工控机、控制终端；所述的Zigbee终端节点由传感器及无线终端构成；所述的传感器用于采集环境参数；所述的无线终端用于将采集到的数据上传到Zigbee无线主机；所述的Zigbee无线主机用于把无线终端的数据上传给工控机；所述的工控机用于把对传感器搜集到的数据的处理结果传给控制终端，所述的控制终端用于发出指令控制环境调节设备。
2.如权利要求2所述的采用Zigbee无线通讯的智能控制系统，其特征在于：所述的Zigbee无线主机还用于在设定周期内把终端的数据经过GPRS/3G/WLAN或串口上传给工控机。
3.如权利要求3所述的采用Zigbee无线通讯的智能控制系统，其特征在于：所述的传感器是二氧化碳传感器、光照强度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器和土壤湿度传感器；所述的Zigbee终端节点有一路、二路、三路或四路；所述的环境调节设备为风机、遮阳网、湿帘或水泵。
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| CN 201220156781 CN202904321U (zh) | 2012-04-15 | 2012-04-15 | 一种采用Zigbee无线通讯的智能控制系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN103576652A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-12 | 青海盐湖工业股份有限公司 | 一种盐田生产工艺数据采集及管理系统 |
| CN105941102A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-09-21 | 北京紫荆捷控科技有限公司 | 一种用于农田灌溉的控制系统 |
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| CN103576652B (zh) * | 2013-10-31 | 2016-09-14 | 青海盐湖工业股份有限公司 | 一种盐田生产工艺数据采集及管理系统 |
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