无线智能灌溉系统

1.一种无线智能灌溉系统，包括服务器主机、中央控制器、无线电磁阀门以及数据采集系统，其特征在于，
所述服务器主机提供用户登录使用界面、统计并分析传感器数据、计算植物所需要的水量值，并将灌溉信号进行编码通过GSM模块发送至中央控制器；
所述中央控制器接收到信号后，发送握手信号给服务器主机并处理所收到的命令，并进行解码后通过无线传输模块发送给无线电磁阀门来进行智能控制；
所述中央控制器由GSM模块、微程序控制器、精密实时时钟、闪存和无线传输模块组成，其接收服务器主机的灌溉信号并进行解码，并将解码后的信号通过无线传输模块发送给无线电磁阀门；
所述中央控制器将接收到的数据采集系统的信息反馈给服务器主机，供用户选择无线电磁阀门执行或忽略传感器的信息，并能使服务器主机综合分析此信息来调整灌溉计划；
所述无线电磁阀门接收到信号后，同样发送握手信号给中央控制器，并进行第二次解码及识别信号，若是正确的信号则自动打开电磁阀门，按中央控制器发出的要求进行灌溉，若是错误的信号将自动删除；
所述无线电磁阀门由无线传输模块、数据处理模块、电源管理模块以及电磁阀门本体组成，当其接收到中央控制器信号后进行第二次解码，并控制电源开关来开启或关闭阀门；
所述数据采集系统采集各种环境信息，并将采集到的模拟信号经过AD转换后输入至数据处理模块进行处理，然后通过无线传输模块发送信号给无线电磁阀门来调整灌溉，同时将环境信息反馈给中央控制器。
2.根据权利要求1所述的无线智能灌溉系统，其特征在于，所述无线电磁阀门与数据采集系统之间采用无线连接方式。
3.根据权利要求1所述的无线智能灌溉系统，其特征在于，所述无线电磁阀门与数据采集系统之间采用有线连接方式。
4.根据权利要求1所述的无线智能灌溉系统，其特征在于，所述服务器主机与中央控制器通过GSM模块进行无线通信，并记录下各种传感器数据，同时按照环境数据与季节气候计算出所需水量，然后根据其计算结果调整灌溉计划。
5.根据权利要求1所述的无线智能灌溉系统，其特征在于，所述的无线电磁阀门具有GSM模块接口，能直接接收服务器主机的信号，并按照指定的方式解码，按照信号中的灌溉计划准确灌溉。
6.根据权利要求1所述的无线智能灌溉系统，其特征在于，所述数据采集系统由传感器、AD转换模块、数据处理模块、无线传输模块以及微控制器组成，此系统将收集到的各种环境信息进行处理并将信息传送给无线电磁阀门和中央控制器。

无线智能灌溉系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及农业或林业灌溉技术领域，具体是一种通过无线传输方式实现远程自动灌溉的无线智能灌溉系统。\n背景技术\n[0002] 现有农业方面，为了保证作物生长发育需要，需要对作物需水情况进行监测，并进行实时灌溉；在城市园林绿化方面，也需要经常对林木花草进行灌溉。在现代农业灌溉技术中，特别是在一些偏远地区，对于一些大面积的作物灌溉时，需要投入大量的人力、物力和财力，不仅浪费有限资源，而且增加了农业生产成本，挫伤了农业生产积极性。在现有的一些灌溉方式中，多数采用人工灌溉和定时自动灌溉。人工灌溉就是通过人对作物是否需水的观察判断，靠人工来控制阀门的开关，以实现灌溉。人工灌溉虽然能够基本上按照作物的缺水情况进行灌溉，但其缺点是：需要大量的人力消耗，劳动强度大，水资源浪费大，要真正实现灌溉实时性非常困难。而对于定时自动灌溉，需要预先设定灌溉开始的时间和灌溉时间长，当到了预设的时间，就自动打开控制阀，进行定时长的灌溉。其缺点是：灌溉针对性较差，不能根据作物的实际需水状况进行灌溉，可能造成水资源的浪费，并且需要在控制阀与控制终端之间铺设双向电缆，造成人力、物力成本的增加。\n发明内容\n[0003] 为了解决该问题，本发明提供一种无线智能灌溉系统，可通过手机或终端电脑控制该电磁阀门的通与断，从而实现灌溉控制的自动化，达到节约人力、物力以及水资源的目的。\n[0004] 本发明为实现上述目的，所采取的技术方案为：一种无线智能灌溉系统，包括服务器主机、中央控制器、无线电磁阀门以及数据采集系统；\n[0005] 所述服务器主机提供用户登录使用界面、统计并分析传感器数据、计算植物所需要的水量值，并将灌溉信号进行编码通过GSM模块发送至中央控制器；\n[0006] 所述中央控制器接收到信号后，发送握手信号给服务器主机并处理所收到的命令，并进行解码后通过无线传输模块发送给无线电磁阀门来进行智能控制；\n[0007] 所述无线电磁阀门接收到信号后，同样发送握手信号给中央控制器，并进行第二次解码及识别信号，若是正确的信号则自动打开电磁阀门，按中央控制器发出的要求进行灌溉，若是错误的信号将自动删除；\n[0008] 所述数据采集系统采集各种环境信息，并将采集到的模拟信号经过AD转换后输入至数据处理模块进行处理，然后通过无线传输模块发送信号给无线电磁阀门来调整灌溉方式，同时发送给中央控制器以便实时反馈给用户。\n[0009] 实现本发明目的的技术方案还进一步包括，所述无线电磁阀门与数据采集系统之间采用有线或无线连接方式。\n[0010] 所述服务器主机与中央控制器通过GSM模块进行无线通信，并记录下各种传感器数据，同时按照环境数据与季节气候计算出所需水量，然后根据其计算结果调整灌溉计划。\n[0011] 所述中央控制器由GSM模块、微程序控制器、精密实时时钟、闪存和无线传输模块组成，其接收服务器主机的灌溉信号并进行解码，并将解码后的信号通过无线传输模块发送给无线电磁阀门。同时，其接收数据采集系统的环境信息，并将其反馈给服务器主机，供用户选择无线电磁阀门执行或忽略传感器的信息，并能使服务器主机综合分析此信息来调整灌溉计划。\n[0012] 所述无线电磁阀门由无线传输模块、数据处理模块、电源管理模块以及电磁阀门本体组成，当其接收到中央控制器信号后进行第二次解码，并控制电源开关来开启或关闭阀门；同时，其还具有GSM模块接口，能直接接收服务器主机的信号，并按照指定的方式解码，按照信号中的灌溉计划准确灌溉。\n[0013] 所述数据采集系统由传感器、AD转换模块、数据处理模块、无线传输模块以及微程序控制器组成，此系统将收集到的各种环境信息进行处理并将信息传送给无线电磁阀门，同时也反馈给中央控制器。\n[0014] 本发明所述无线智能灌溉系统，有益效果在于：\n[0015] 1、本系统具备直接发送数字控制信号有选择性地开启或关闭常规灌溉电磁阀门的功能，根据植物的需水量适宜的灌溉，因而浇灌的针对性更强，避免了宝贵水资源的浪费。\n[0016] 2、本发明通过低功率无线数据传输模块来发送灌溉程序指令给无线电磁阀门，中央控制器可通过服务器主机或移动终端如手机无线编辑程序指令控制，因而避免了控制线缆铺设带来的人力、物力成本的增加，大大降低了成本。\n[0017] 3、本发明所控制的无线电磁阀门可以方便的根据客户需求适宜的增加或减少，可实现广阔的控制规模。\n[0018] 4、本发明所述的无线智能灌溉系统有自动报警功能，若阀门出现故障，可通过流量传感器智能检测，并立即向服务器主机报警。若喷头出现故障，可通过数据采集器智能检测，并向服务器主机报警。\n附图说明\n[0019] 图1是本发明整体结构框图。\n[0020] 图2是本发明服务器主机原理图。\n[0021] 图3是本发明中央控制器原理图。\n[0022] 图4是本发明无线电磁阀门原理图。\n[0023] 图5是本发明数据采集系统原理图。\n具体实施方式\n[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。\n[0025] 本系统由服务器主机、中央控制器、数据采集系统以及无线电磁阀门四部分组成，如图1所示整体结构图揭示了四部分之间的关系图。服务器主机为远程电脑终端，在电脑上设置GSM模块并运行有相应的驱动程序以及控制软件，在需要灌溉的地区中央位置处设置中央控制器，并环绕中央控制器设置数据采集系统及无线电磁阀门，所述无线电磁阀门连接地下水管。无线电磁阀门与数据采集系统可设置在一起采用有线连接方式，也可用分离方式采用无线传输。由于本发明前端的中央控制器与终端的服务器主机之间采用GSM模块进行通信，或者是用绑定的控制手机直接发送灌溉指令至中央控制器，避免了双向铺设通信电缆的人力、物力损耗，大大降低了铺设的成本。同时，中央控制器与数据采集系统，以及中央控制器与无线电磁阀门之间采用无线传输模块进行通信，有效覆盖面积达3000米，可满足一般的农业或林业灌溉需求。\n[0026] 如图2所示为本发明服务器主机原理图。系统通过服务器主机提供的用户界面与终端用户交互，系统可以根据收集的环境信息与灌溉的历史记录进行智能的灌溉设置，包括设置开启与结束时间、灌溉时间与循环的方式等。设置好的数据经过编码后通过串口连接的GSM模块发送给中央控制器。终端用户可以根据具体的需要进行合理的调整，并实时监测整个区域的状态。同时，系统对产生的故障进行实时报警和处理，对灌溉过程中的各特征量进行实时、动态的显示和打印。\n[0027] 如图3所示的中央控制器由GSM模块、微程序控制器、精密实时时钟、闪存、电源管理模块和无线传输模块组成。微程序控制器将从GSM模块接收到的服务器主机或移动终端如手机发来的信号进行对应的解码，并进行识别判断，当确定是合法信号后，将信号通过串口协议存储到闪存中，同时将精密实时时钟的时间信息与原信号再编码通过无线传输模块传输给无线电磁阀门。同时，中央控制器将接收到的数据采集系统的信息反馈给服务器主机，供用户选择无线电磁阀门执行或忽略传感器的信息，并能使服务器主机综合分析此信息来调整灌溉计划。\n[0028] 如图4所示的无线电磁阀门由无线传输模块、数据处理模块、电源管理模块以及电磁阀门本体组成。电源管理模块的输入端可为220VAC或110VAC，经过降压滤波整流，输出电压可为24VDC、24VAC来控制不同规格的阀门，并进行进一步的降压给数据处理模块供电。无线传输模块接收中央控制器与数据采集系统的信号来开启或关闭电磁阀门，从而控制电磁阀门所驱动的喷头打开或关闭，进行灌溉或者是停止灌溉。无线电磁阀门还具有GSM模块接口，能直接接收服务器主机的信号，并按照指定的方式解码，按照信号中的灌溉计划准确灌溉，此方式使该系统延展性增强，适用范围更加广阔。\n[0029] 如图5所示的数据采集系统由传感器、AD转换模块、数据处理模块、无线传输模块以及微控制器组成。其中，所述传感器包括温度、土壤湿度、土壤PH值、光照辐射、大气压、风速、雨水量等传感器，其所收集到的各种模拟信号信息通过AD转换后通过IO口传输给数据处理模块，数据处理模块通过结合土壤质地及其含水状况、植被种类及生育阶段等各种信息来计算出植被需要的水量(ET值)，然后数据处理模块将该ET值通过无线传输模块传送给中央控制器。(可通过公式进行计算灌溉水量，或参照经验数据进行灌溉，但是由于这些影响因素错综复杂，确定灌溉需水量最可靠的办法是进行实际观测后决定。)中央控制器将该数据输入至服务器主机，服务器主机经过处理后将处理的结果信息发回至中央控制器，中央控制器通过控制无线电磁阀门的状态来实时调整灌溉方式，比如当测到风速大于某个阀值或正在降雨时将发出中断信号停止灌溉，以避免水资源的浪费。\n[0030] 本发明所述的中央控制器可通过手机或其他移动终端设备编辑运行或中断指令来进行控制，实现远程无线的操作，不但大大减少了维护工作量，也减少了线缆铺设的物力人力，并且操作更加友好，智能化，提高了水资源的利用率。