CN205071824U - 一种新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备 - Google Patents
一种新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备，包括有远程互联网监控管理中心，远程互联网监控管理中心经无线传输与1个以上的田间自组无线传感器网络终端的无线通讯接口连接，田间自组无线传感器网络终端的控制端与电磁阀阵、变频器、电机和水泵连接，而其信号采集端分别与土壤温湿度传感器、流量传感器和液位传感器连接；远程互联网监控管理中心上还连接有空气温湿度传感器和风速传感器，远程互联网监控管理中心、田间自组无线传感器网络终端、电磁阀阵和各个传感器分别与太阳能模块连接。网络终端、GPRS模块与监控中心实现多点对单点、多点对多点通讯，满足了高性能、低运行成本和远程监控管理的应用需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种田间灌溉设备，特别是一种新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备。
背景技术
在节水灌溉方面，发达国家在空间信息、计算机、互联网等高新技术应用方面较为成熟。我国仍存在以下技术问题：（1）通讯稳定性及多节点大范围的无线传感器网络组网能力差。（2）构建1对多的GPRS通讯网络传输大数据流量费与固定IP公网使用费用过高。（3）节水设备的产品功能单一，集成性差。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备。该设备具备可靠性高的通讯组网能力、较低的低运行成本和远程互联网监控管理中心的特点。此外监控管理中心具备监测、传输、诊断、决策和预警预报等智能化的特点，可普遍应用于高效农业园区的节水灌溉增效领域。
本实用新型的技术方案：一种新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备，包括有远程互联网监控管理中心，远程互联网监控管理中心经无线传输与1个以上的田间自组无线传感器网络终端的无线通讯接口连接，田间自组无线传感器网络终端的控制端与电磁阀阵、变频器、电机和水泵连接，而其信号采集端分别与土壤温湿度传感器、流量传感器和液位传感器连接；远程互联网监控管理中心上还连接有空气温湿度传感器和风速传感器，远程互联网监控管理中心、田间自组无线传感器网络终端、电磁阀阵和各个传感器分别与太阳能模块连接，所述传感器均为无线传感器。
前述的新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备中，所述远程互联网监控管理中心经GPRS模块与田间自组无线传感器网络终端连接。
前述的新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备中，所述太阳能模块包括有光伏组件，光伏组件与蓄电池组连接，蓄电池组与控制器连接，控制器与用电设备连接。
前述的新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备中，所述控制器经逆变器与用电设备连接。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型的远程互联网监控管理中心完成系统采集监测、数据存储和中心控制。田间自组无线传感器网络终端执行数据监测、智能灌溉执行与控制。智能灌溉决策支持系统满足农作物种类、生育期、土壤类型等个性化需求。智能灌溉决策支持系统可以设定作物需水规律和灌溉制度，根据作物种类、生育期、土壤类型、灌溉面积与灌水定额确定灌水量、灌水时间。灌水量的控制是通过土壤墒情控制阈值来实现的。而设置有GPRS模块可实现信号的超远距离传输。通过太阳能模块可对用电电压小的设备进行供电，节省了电能。而信号传输的过程中，均为无线传输，节省了传输线路的铺设，节约了成本。田间自组无线传感器网络终端、GPRS模块与远程监控中心计算机可实现多点对单点、多点对多点通讯，无运行使用流量费，从而满足了高性能、低运行成本和远程监控管理的应用需求。GPRS模块可与最多256个田间自组无线传感器网络终端进行通讯。当无线传感器网络终端大于256个时，可通过增加GPRS模块扩展信道。同现有技术相比，本实用新型具有组网方便、通讯稳定、运行成本低等特点。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图；
附图标记：1-远程互联网监控管理中心，2-田间自组无线传感器终端，3-电磁阀阵，4-变频器，5-电机，6-水泵，7-土壤温湿度传感器，8-流量传感器，9-液位传感器，10-空气温湿度传感器，11-风速传感器，12-GPRS模块，13-光伏组件，14-蓄电池组，15-控制器，16-逆变器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
本实用新型的实施例：一种新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备，如附图1所示，包括有远程互联网监控管理中心1，远程互联网监控管理中心1经无线传输与1个以上的田间自组无线传感器网络终端2的无线通讯接口连接，田间自组无线传感器网络终端2的控制端与多个的电磁阀阵3、变频器4、电机5和水泵6连接，而其信号采集端分别与多个的土壤温湿度传感器7、流量传感器8和液位传感器9连接；远程互联网监控管理中心1上还连接有空气温湿度传感器10和风速传感器11，远程互联网监控管理中心1、田间自组无线传感器网络终端2、电磁阀阵3和各个传感器分别与太阳能模块连接，所述传感器均为无线传感器。空气温湿度传感器10与风速传感器11主要采集气象信号，而一个地区的气象信号基本相同，故设置在远程互联网监控管理中心1附近，直接与远程互联网监控管理中心1连接即可，而土壤温湿度传感器7、流量传感器8以及液位传感器9采集的均是一定范围内的信号，由于在大的1个范围内，土壤温湿度、水流量以及液位在不同的区域均有不同，为了实现智能灌溉，精确灌溉，故需要采集大范围内的每个小区域的土壤温湿度、水流量以及液位信息。流量传感器8可以采集流量数据，通过流量可以自动测算出灌溉用水总量。液位传感器9可以采集高位水池液位高度，当水池水位处于低水位时，系统可以自动开启水泵6实现给水池注水，当水池将要被注满，此时水位处于高水位实现水泵6自动停止注水。完成水泵6、高位水池的无人化和自动化管理。
所述远程互联网监控管理中心1经GPRS模块12与田间自组无线传感器网络终端2连接。当远程互联网监控管理中心1与田间自组无线传感器网络终端2之间的距离大于3km时，需要在两者之间设置有GPRS模块12来进行数据的传输。通过设置GPRS模块12可以实现超远距离数据传输。
所述太阳能模块包括有用于将太阳能转换为电能的光伏组件13，光伏组件13与蓄电池组14连接，蓄电池组14与控制器15连接，控制器15与用电设备连接。太阳能模块给系统除了水泵6、电动闸门、变频器4等220V交流电以外的所有小功率用电设备供电。
所述控制器15经逆变器16与用电设备连接。通过逆变器16将蓄电池组14中的直流电转换为交流电。逆变器16的作用是实现将直流电变为交流电，系统中采用电动调节阀来进行开度调节，此时须24V的交流电，就需要逆变器16。
本实用新型采用的远程互联网监控管理中心1具有可视化和界面友好的人机界面。根据实际需要远程互联网监控管理中心1和田间自组无线传感器网络终端2均可采用太阳能供电，低功耗模式确保设备在通电布线不便的山地使用。
远程互联网监控管理中心1与田间自组无线传感器网络终端2采用GPRS方式通信，不受地形和距离的限制。远程互联网监控管理中心1采用自动/手动切换灌溉模式供管理者选择，具有中心控制的特点，并具备设定数据库、历史记录查询和存储功能。
远程互联网监控管理中心1采用SamsungS3C2440AARM9芯片，田间自组无线传感器网络终端2采用工业级GRM100采集控制模块，GPRS模块12采用GRM202系列微功率无线透明数据传输模块。
本系统的工作过程如下：打开电源后，设置当前作物的温湿度阈值，选择手动/模糊模糊智能控制模式。在手动模式下，远程互联网监控管理中心1通过GPRS模块12控制田间自组无线传感器网络终端2开/关阀、获取温湿度；在自动模式下，远程互联网监控管理中心1可选择定时灌溉和自适应灌溉，当为定时灌溉时，管理者设定灌溉时间后，系统会自动将设定时间与当前时间做比较。若时间相等，通过GPRS模块12控制田间自组无线传感器网络终端2；当设定自适应灌溉时，远程互联网监控管理中心1循环检测各田间自组无线传感器网络终端2的传感器温湿度，当土壤温湿度超过限制时，通过GPRS模块12控制田间自组无线传感器网络终端2，使其执行元件开始动作。通过田间自组无线传感器网络终端2控制电机5带动水泵6工作，实习抽水浇灌。整个控制过程中，当某个区域需要浇灌时，田间自组无线传感器网络终端2控制该区域的电磁阀阵3中的电磁阀门打开，使得水流经过管道流出。无论手动还是自动模式，系统都会自动将各节点的温湿度数据和灌溉时间及当前状态存入SQL数据库中。在触摸屏界面上可以进行温湿度阈值的修改、自动/手动模式切换、灌溉对象选择、设定灌溉计划和查看历史记录。
Claims (4)
1.一种新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备，其特征在于：包括有远程互联网监控管理中心（1），远程互联网监控管理中心（1）经无线传输与1个以上的田间自组无线传感器网络终端（2）的无线通讯接口连接，田间自组无线传感器网络终端（2）的控制端与电磁阀阵（3）、变频器（4）、电机（5）和水泵（6）连接，而其信号采集端分别与土壤温湿度传感器（7）、流量传感器（8）和液位传感器（9）连接；远程互联网监控管理中心（1）上还连接有空气温湿度传感器（10）和风速传感器（11），远程互联网监控管理中心（1）、田间自组无线传感器网络终端（2）、电磁阀阵（3）和各个传感器分别与太阳能模块连接，所述传感器均为无线传感器。
2.根据权利要求1所述的新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备，其特征在于：所述远程互联网监控管理中心（1）经GPRS模块（12）与田间自组无线传感器网络终端（2）连接。
3.根据权利要求1所述的新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备，其特征在于：所述太阳能模块包括有光伏组件（13），光伏组件（13）与蓄电池组（14）连接，蓄电池组（14）与控制器（15）连接，控制器（15）与用电设备连接。
4.根据权利要求3所述的新型田间自组无线传感器网络节水灌溉设备，其特征在于：所述控制器（15）经逆变器（16）与用电设备连接。
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