專利名稱：一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種節(jié)水滴灌系統(tǒng)，特別是一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
滴灌技術(shù)發(fā)展至今，已有40多年歷史，是目前世界上最先進的節(jié)水滴灌措施之一。自滴灌技術(shù)引進國內(nèi)以來，在我國尤其是缺水的西北地區(qū)得到了重視，獲得了廣泛的應(yīng)用。然而在使用此類節(jié)水灌溉技術(shù)的同時，仍然存在一些問題，長期以來，我國的農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)大多靠人工經(jīng)驗控制，并沒有進行實時數(shù)據(jù)的采集、分析與決策，滴灌的隨意性大，節(jié)水率并不是很高。即使有部分滴灌系統(tǒng)采用了計算機控制技術(shù)，卻由于現(xiàn)場布線不便，成本較高，施工耗時較長等種種原因，難以在實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進一步普及。近年來，Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)以其低功耗、低成本、短時延、易于安裝拆卸等特點，在各行各業(yè)中得到了廣泛的關(guān)注。將Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)中，能夠真正地實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水以及自動化管理。目前，已存在這方面的實用新型專利，如嘉興學院的“基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的噴滴灌控制系統(tǒng)”，公開號:CN102217509A。但是該系統(tǒng)并不對水管壓力進行控制，整個滴灌系統(tǒng)均采用同一組控制方案，而且節(jié)點采用MSP430F149，CCllOl等芯片，使得系統(tǒng)的投入成本相對較高。
實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)。實現(xiàn)本實用新 型目的的技術(shù)方案為:一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，包括控制室設(shè)備、滴灌裝置和現(xiàn)場 控制裝置，現(xiàn)場控制裝置設(shè)置在滴灌裝置上，控制滴灌裝置工作，控制室設(shè)備與現(xiàn)場控制裝置無線連接，對其進行遠程監(jiān)控；所述滴灌裝置包括一級供水線、二級供水線、滴灌支路和滴頭，所述滴頭設(shè)置在滴灌支路上；現(xiàn)場控制裝置包括第一太陽能板、第二太陽能板、電磁閥Zigbee無線終端、開關(guān)閥Zigbee無線終端、電磁閥和開關(guān)閥，其中電磁閥設(shè)置在一級供水線和二級供水線的連接處，開關(guān)閥設(shè)置在每條滴灌支路的起始端，電磁閥Zigbee無線終端與電磁閥相連，對電磁閥進行控制，開關(guān)閥Zigbee無線終端與開關(guān)閥相連，對開關(guān)閥進行控制，第一太陽能板與電磁閥Zigbee無線終端相連,為其供電,第二太陽能板與開關(guān)閥Zigbee無線終端相連,為其供電。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的進步:1)本實用新型節(jié)水，可以精確控制水壓以及滴頭的開閉；2)本實用新型節(jié)能，采用太陽能供電，Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)低功耗、低成本；3)本實用新型實時性好，終端節(jié)點和匯聚節(jié)點可以進行實時通信，保證了工作人員及時地獲得土壤信息；4)本實用新型中Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn)自組網(wǎng)，終端節(jié)點數(shù)量易擴展；5)本實用新型中終端節(jié)點可編程，集數(shù)據(jù)采集與閥門控制于一體，能完成特定的控制任務(wù)。[0009]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的描述；
圖1為本實用新型的一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)示意圖。圖2為本實用新型的電磁閥Zigbee無線終端結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實用新型的開關(guān)閥Zigbee無線終端結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本實用新型的Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，包括控制室設(shè)備、滴灌裝置和現(xiàn)場控制裝置，現(xiàn)場控制裝置設(shè)置在滴灌裝置上，控制滴灌裝置工作，控制室設(shè)備與現(xiàn)場控制裝置無線連接，對其進行遠程監(jiān)控；所述滴灌裝置包括一級供水線1、二級供水線2、滴灌支路10和滴頭3，所述滴頭3設(shè)置在滴灌支路10上；現(xiàn)場控制裝置包括第一太陽能板4、第二太陽能板5、電磁閥Zigbee無線終端6、開關(guān)閥Zigbee無線終端7、電磁閥8和開關(guān)閥9，其中電磁閥8設(shè)置在一級供水線I和二級供水線2的連接處，開關(guān)閥9設(shè)置在每條滴灌支路10的起始端，電磁閥Zigbee無線終端6與電磁閥8相連，對電磁閥8進行控制，開關(guān)閥Zigbee無線終端7與開關(guān)閥9相連，對開關(guān)閥9進行控制，第一太陽能板4與電磁閥Zigbee無線終端6相連,為其供電，第二太陽能板5與開關(guān)閥Zigbee無線終端7相連，為其供電。上述第一太陽能板4、第二太陽能板5、電磁閥Zigbee無線終端6、開關(guān)閥Zigbee無線終端7、電磁閥8和開關(guān)閥9的數(shù)量均根據(jù)現(xiàn)場的具體情況確定?！そY(jié)合圖2，所述電磁閥Zigbee無線終端6包括壓力傳感器、微處理器模塊、無線通信模塊和電磁閥驅(qū)動模塊，所述壓力傳感器設(shè)置在二級供水線2上，微處理器模塊和無線通信模塊集成在CC2530芯片上。結(jié)合圖3，所述開關(guān)閥Zigbee無線終端7包括溫濕度傳感器、微處理器模塊、無線通信模塊和開關(guān)閥驅(qū)動模塊，所述溫濕度傳感器設(shè)置在農(nóng)田的地表以下，微處理器模塊和無線通信模塊集成在CC2530芯片上。所述控制室設(shè)備包括PC機15和Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點16。結(jié)合圖4，Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點包括無線通信模塊、微處理器模塊、USB電路和穩(wěn)壓模塊，所述無線通信模塊、USB電路均與微處理器模塊相連。無線通信模塊和微處理器模塊集成在CC2530芯片上。本實用新型的一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng),其Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)采用TI公司的CC2530硬件方案，運行Z-Stack網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。CC2530芯片包含了微處理器模塊與無線通信模塊，很大程度上降低了設(shè)備投入成本。Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)有自組網(wǎng)能力，匯聚節(jié)點建立與管理網(wǎng)絡(luò)，終端節(jié)點可自行加入或脫離網(wǎng)絡(luò)。終端節(jié)點可以帶有路由功能，從而進一步擴大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。當網(wǎng)絡(luò)運行起來后，電磁閥Zigbee無線終端周期采樣壓力數(shù)據(jù)，開關(guān)閥Zigbee無線終端周期采樣土壤溫濕度數(shù)據(jù)，并上傳Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點，繼而在監(jiān)控軟件上顯示。如圖1所示，有農(nóng)田I 11、農(nóng)田II 12、農(nóng)田III 13、農(nóng)田IV 14，每片農(nóng)田會因為種植的作物不一樣，而需要不同的土壤環(huán)境。在PC軟件上，用戶設(shè)置各片農(nóng)田的溫濕度環(huán)境要求以及二級供水線的水壓，并由Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點廣播到各個終端節(jié)點。電磁閥Zigbe·e無線終端提取出自己的壓力控制參數(shù)后，調(diào)用PID或更高級的控制算法，不斷調(diào)節(jié)電磁閥開度，從而使二次供水線水壓達到控制要求。開關(guān)閥Zigbee無線終端提取出自己的土壤溫濕度控制參數(shù)后，周期性采樣土壤溫濕度數(shù)據(jù)，改變閥門的開關(guān)狀態(tài)，從而穩(wěn)定土壤的溫濕度環(huán)境。由上可知，本實用新型實時性好，終端節(jié)點和匯聚節(jié)點可以進行實時通信，保證了工作人員及時地獲得土壤信息；本實用新型中Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn)自組網(wǎng)，終端節(jié)點數(shù)量易擴展。
權(quán)利要求1.一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，其特征在于，包括控制室設(shè)備、滴灌裝置和現(xiàn)場控制裝置，現(xiàn)場控制裝置設(shè)置在滴灌裝置上，控制滴灌裝置工作，控制室設(shè)備與現(xiàn)場控制裝置無線連接，對其進行遠程監(jiān)控； 所述滴灌裝置包括一級供水線[I]、二級供水線[2]、滴灌支路[10]和滴頭[3]，所述滴頭[3]設(shè)置在滴灌支路[10]上； 現(xiàn)場控制裝置包括第一太陽能板[4]、第二太陽能板[5]、電磁閥Zigbee無線終端[6]、開關(guān)閥Zigbee無線終端[7]、電磁閥[8]和開關(guān)閥[9]，其中電磁閥[8]設(shè)置在一級供水線[I]和二級供水線[2]的連接處，開關(guān)閥[9]設(shè)置在每條滴灌支路[10]的起始端，電磁閥Zigbee無線終端[6]與電磁閥[8]相連,對電磁閥[8]進行控制,開關(guān)閥Zigbee無線終端[7]與開關(guān)閥[9]相連，對開關(guān)閥[9]進行控制，第一太陽能板[4]與電磁閥Zigbee無線終端[6]相連，為其供電，第二太陽能板[5]與開關(guān)閥Zigbee無線終端[7]相連，為其供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁閥Zigbee無線終端[6]包括壓力傳感器、微處理器模塊、無線通信模塊和電磁閥驅(qū)動模塊，所述壓力傳感器設(shè)置在二級供水線[2]上，微處理器模塊和無線通信模塊集成在CC2530芯片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，其特征在于，開關(guān)閥Zigbee無線終端[7]包括溫濕度傳感器、微處理器模塊、無線通信模塊和開關(guān)閥驅(qū)動模塊，所述溫濕度傳感器設(shè)置在農(nóng)田的地表以下，微處理器模塊和無線通信模塊集成在CC2530芯片上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，其特征在于，控制室設(shè)備包括 PC機[15]和Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點[16]。
專利摘要本實用新型專利公開了一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)。包括控制室設(shè)備、滴灌裝置和現(xiàn)場控制裝置?，F(xiàn)場控制裝置設(shè)置在滴灌裝置上，控制滴灌裝置工作，控制室設(shè)備與現(xiàn)場控制裝置無線連接，對其進行遠程監(jiān)控?，F(xiàn)場控制設(shè)備包含若干終端節(jié)點，所述每個終端節(jié)點都能與控制室Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信。所述每個終端節(jié)點包括太陽能供電模塊、傳感器模塊、無線通信模塊以及閥門驅(qū)動模塊。所述每個終端節(jié)點不僅能采集數(shù)據(jù)，也能完成閥門控制任務(wù)。本實用新型的一種基于Zigbee的節(jié)水滴灌系統(tǒng)，可以精確控制水壓以及滴頭的開閉，比現(xiàn)有方案更節(jié)水。采用太陽能供電，無需鋪設(shè)線纜。能最大限度地降低投入成本。
文檔編號A01G25/16GK203152178SQ2013201704
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者姜建芳, 翟麗娟, 繆銳, 張穎 申請人:南京理工大學