CN206452907U - 一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置，可实现手动阀的远程控制，同时，可避免现有存在电机空转的问题，其包含上位控制单元和下位执行单元，所述上位控制单元包含中央控制器、ZigBee模块以及PWM模块，ZigBee模块与中央控制器通过无线网络进行数据传输，ZigBee模块接收中央控制器发送的指令信号，并将该指令信号解码后传输至PWM模块，PWM模块将接收到的指令信号调制为下位执行单元可执行的控制指令；下位机执行单元包含至少一组控制电机和对应的手动阀，控制电机与手动阀之间通过联轴器连接；设有控制面板，该控制面板与中央控制器电连接。

Description

一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置

技术领域

本实用新型尤其涉及一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置。

背景技术

我国水资源总储量约2.81万立方米，居世界第六位，但人均水资源量不足2400立方米，仅为世界人均占水量的1/4，相当于美国的1/5，前苏联的1/7，加拿大的1/48，世界排名110位，被列为全球13个人均水资源贫乏国家之一。而农业灌溉用水量占各行业总用水的60％以上,是名副其实的用水大户、主要的水资源消耗源。但目前中国所使用的灌溉方式还是传统的灌水方法，水是从地表面进入田间并借重力和毛细管作用浸润土壤，所以也称为重力灌水法，这种传统的灌溉模式通常都是根据人工对灌溉程度进行判断，形式粗放，水资源浪费情况严重，因此，推广实施智能控制灌溉，改变目前普遍存在的粗放灌水方式，提高灌溉水利用率，是有效解决灌溉节水问题的必要措施之一，为了解决上述问题，申请公布号为CN105454002的发明专利公开了一种基于WIFI或ZigBee并由云服务器控制的智能灌溉系统，其主要利用WIFI模块或ZigBee模块根据指令通过无线网络对电磁阀进行远程控制，但其相对存在的缺点是该控制系统仅可实现对电磁阀的控制，而现有为了避免控制电路出现状况，导致电磁阀无法正常工作的问题，大多数地方仍然使用手动阀，所以，基于上述问题，本申请在该专利的基础上做了改进，设计了一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置，该智能控制装置可远程控制手动阀，同时，该智能控制装置利用行程开关对控制电机的转动角度进行限制，避免电机空转的现象。

发明内容

本实用新型提供了一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置，利用该智能灌溉装置，可实现手动阀的远程控制，同时，可避免现有存在电机空转的问题。

为了解决上述问题，本申请提出了一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置，其包含上位控制单元(1)和下位执行单元(2)，所述上位控制单元(1)包含中央控制器、ZigBee模块以及PWM模块，所述ZigBee模块与所述中央控制器通过无线网络进行数据传输，所述ZigBee模块接收中央控制器发送的指令信号，并将该指令信号解码后传输至PWM模块，所述PWM模块将接收到的指令信号调制为下位执行单元(2)可执行的控制指令；所述下位机执行单元包含至少一组控制电机(3)和对应的手动阀(4)，所述控制电机(3)与手动阀(4)之间通过联轴器(6)连接；所述控制电机(3)接收所述PWM模块调制后的控制指令，并根据该控制指令驱动联轴器(6)转动；

所述驱动电机上设有行程开关，该行程开关连接在控制电机(3)的控制电路上，且该行程开关与驱动电机之间设有推杆，在所述控制电机(3)根据接收到的控制指令转动时该推杆可与行程开关碰撞，通过限制驱动电机的转动角度，进而控制手动阀(4)的开或关；

设有控制面板，该控制面板与中央控制器电连接，所述控制面板上至少设有控制按键及显示屏，通过所述控制按键可手动输入发送至ZigBee模块的指令信号，通过显示屏可实时显示手动阀(4)当前的状态。

作为本申请的优选方案，所述ZigBee模块为CC503芯片；所述PWM模块为L298N芯片。

作为本申请的优选方案，所述中央控制器包含存储模块，该存储模块内设有灌溉操作程序、天气预报软件、图像智能分析程序、植物数据库及自动化分析控制程序。

作为本申请的优选方案，包含移动终端，所述移动终端内设有ZigBee模块操作程序，通过该移动终端上的ZigBee模块操作程序可对ZigBee模块发出指令信号。

作为本申请的优选方案，设有土壤水分传感器，以获取土壤中的水分数据；

和/或设有摄像头装置和红外测测温仪或植物生长测量仪以分析植物的生长状况及需水状况；

所述中央控制器上安装有可自动链接并获取用户端停水信息的程序并可根据该停水信息或人工输入的停水信息自动更新浇水方案。

采用本申请中的智能灌溉装置，可远程控制手动阀4，同时，该智能控制装置利用行程开关对控制电机3的转动角度进行限制，一方面避免电机空转的现象，另一方面可对阀门水流量进行控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的智能灌溉装置的模块结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的ZigBee模块的工作原理图；

图3是本实用新型实施例一提供的手动阀的固定结构示意图。

附图标记

上位控制单元1，下位执行单元2，控制电机3，手动阀4，固定支架5，联轴器6，连杆7。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例1：

本实施例提供了一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置，参见图1，是本实施例提供的该智能灌溉装置的模块结构示意图，该装置包含上位控制单元1和下位执行单元2，所述上位控制单元1包含中央控制器、ZigBee模块以及PWM模块，所述ZigBee模块与中央控制器通过无线网络进行数据传输，该ZigBee模块可接收中央控制器发送的指令信号，并将该指令信号通过译码器解码后传输至PWM模块，所述PWM模块将接收到的指令信号调制为下位执行单元2可执行的控制指令，在本实施例中，优选设有控制面板，该控制面板与中央控制器有线或无线电连接，用户通过该控制面板可以输入需要的指令信号，该控制面板上设有控制按键及显示屏，通过控制按键用户可手动输入发送至ZigBee模块的指令信号，通过显示屏可实时显示手动阀4当前的状态，以便用户更加直观的检测手动阀4的工作状态。

在本实施例中，所述的中央控制器为云服务器。

在本实施例中，所述的ZigBee模块为CC503芯片，其具有存储功能、信号收发功能及其时钟功能，通过该模块，可对指令信号进行收发及对接收到的指令信号进行处理，本实施例优选该模块的原因在于它的能耗较低，受干扰的可能性小，而且它有很好的自组织自修复的功能，而且该模块使用的网络拓扑模型是网状型，这样就避免出现需要架设线缆或者因为某个主要无线线路的损坏而影响整体智能装置的运行，同时，具有故障信息快速定位的效果。

所述的PWM模块为L298N芯片，通过该芯片可对接收到的指令信号进行调制。

所述下位机执行单元包含至少一组控制电机3和对应的手动阀4，所述控制电机3与手动阀4之间通过联轴器6连接，所述控制电机3接收PWM模块调制后的控制指令，并根据该控制指令驱动联轴器6转动，本实施例中，手动阀4上设有连杆7，联轴器6与手动阀4上的该连杆7连接，为了避免在转动时易受阀门晃动的影响，优选所述手动阀4通过固定支架5进行固定，参见图3。

在本实施例中，所述ZigBee模块上包含多个节点，每个节点控制一组控制电机3和对应的手动阀4，参见图2，通过该ZigBee模块上的节点，可对多组控制电机3和对应的手动阀4进行控制，从而根据需要实现不同位置的灌溉。

本实施例中，所述驱动电机上设有行程开关，该行程开关连接在控制电机3的控制电路上，且该行程开关与驱动电机之间设有推杆，在控制电机3转动时所述推杆可与行程开关碰撞，以限制驱动电机的转动角度，进而控制手动阀4的水流量，具体可以为，控制电机3根据ZigBee模块发送到控制指令转动至一定角度时，行程开关受到碰触使得控制电机3断电停止工作，此时，手动阀4的阀门打开，该打开的程度可以是阀门最大水流量程度，也可是将水流量控制在一定量的程度，具体根据实际需要和行程开关的具体结构而定，当控制电机3再次受到控制指令的驱动后，控制电机3反向转动，与此同时带动联轴器6反向转动进而驱动手动阀4的阀门关闭，也即，利用该行程开关，可将控制电机3的转动限制在一定范围呢，避免现有存在电机空转的现象。

当然，合理的条件下也可为如下的控制方式：控制电机3根据ZigBee模块发送到控制指令转动至一定角度时，行程开关受到碰触使得控制电机3断电停止工作，此时，手动阀4打开或关闭一定角度，当控制电机3再次受到控制指令的驱动后，控制电机3旋转的角度增加，此时手动阀4打开或关闭的角度也相应增加，循环上述过程直至行程开关开到极限导致行程开关转换，控制指令下一次到达就会使控制电机3反向转动，从而实现手动阀4的反向控制，进而控制手动阀4的反向转动，因此，利用本实施中的行程开关，一方面可控制手动阀4的开或关，另一方面也可将阀门的水流量控制在了一定范围内。

本实施例所述的智能灌溉装置的浇水方式为喷淋、喷灌、微喷灌或滴灌中的至少一种。

进一步地，在本实施例中，还设有移动终端，所述移动终端内设有ZigBee模块操作程序，通过该移动终端上的ZigBee模块操作程序可对ZigBee模块发出指令信号。

进一步地，在本实施例中，设有土壤水分传感器；设有摄像头装置和红外测测温仪或植物生长测量仪；通过土壤水分传感器以获取土壤中的水分数据，并将该水分数据传输至ZigBee模块；通过摄像头装置和红外测测温仪或植物生长测量仪以分析植物的生长状况及需水状况信息，并将该植物的生长状况及需水状况信息发送至ZigBee模块，ZigBee模块将接收到的水分数据和/或植物的生长状况及需水状况信息发送至中央控制器，中央控制器又根据接收到的上述信息下发对应的指令信息至ZigBee模块以实现对下位执行单元2的控制。

采用本实施例中的智能灌溉装置，实现了手动阀4的远程控制，同时，通过在控制电机3上设置行程开关，不仅可对手动阀4开或关进行控制，而且使得在执行端能够更好的对用出水量进行限制。

实施例2：

与实施例1相比，本实施例的区别在于，所述中央控制器包含存储模块，该存储模块内设有灌溉操作程序、天气预报软件、图像智能分析程序、植物数据库及自动化分析控制程序；通过灌溉操作程序可根据需要启动不同的ZigBee节点，以实现对不同手动阀4的控制；通过天气预报软件可根据每天的天气情况人为的调整灌溉水量的多少；通过图像智能分析程序，可对采集到的图像数据进行比对分析，得出植物当前的生长状态信息；利用植物数据库及自动化分析控制程序，当用户输入植物名称后，所述的自动化分析控制程序能自动从所述的智能植物数据库资料获取对应植物的现在阶段的生长状况，常见病以及现在阶段需水量数据并自动提供浇水方案给用户用来作为参考。

进一步地，在本实施例中，为了更好的了解所需灌溉地区，所述中央控制器上还安装有可自动链接并获取用户端停水信息的程序并可根据该信息或人工输入的停水信息自动更新浇水方案。

本实施例通过和天气状况有机联系、智能植物数据库资料有机联系、图像智能分析程序等方法，进一步做成高度节水、高度智能化、高度实用性的灌溉系统，从而有效解决目前常见的智能灌溉装置所存在的系统构造极为复杂、造价昂贵、智能化不足、实用性不强、难以远距离操作、难于实际高效节水等众多问题。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于ZigBee技术的智能灌溉装置，其特征在于：

包含上位控制单元(1)和下位执行单元(2)，所述上位控制单元(1)包含中央控制器、ZigBee模块以及PWM模块，所述ZigBee模块与所述中央控制器通过无线网络进行数据传输，所述ZigBee模块接收中央控制器发送的指令信号，并将该指令信号解码后传输至PWM模块，所述PWM模块将接收到的指令信号调制为下位执行单元(2)可执行的控制指令；所述下位机执行单元包含至少一组控制电机(3)和对应的手动阀(4)，所述控制电机(3)与手动阀(4)之间通过联轴器(6)连接；所述控制电机(3)接收所述PWM模块调制后的控制指令，并根据该控制指令驱动联轴器(6)转动；

所述驱动电机上设有行程开关，该行程开关连接在控制电机(3)的控制电路上，且该行程开关与驱动电机之间设有推杆，在所述控制电机(3)根据接收到的控制指令转动时该推杆可与行程开关碰撞，通过限制驱动电机的转动角度，进而控制手动阀(4)的开或关；

设有控制面板，该控制面板与中央控制器电连接，所述控制面板上至少设有控制按键及显示屏，通过所述控制按键可手动输入发送至ZigBee模块的指令信号，通过显示屏可实时显示手动阀(4)当前的状态。

2.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的智能灌溉装置，其特征在于：所述ZigBee模块为CC503芯片；所述PWM模块为L298N芯片。