一种多用途自动灌溉控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多用途自动灌溉控制系统，系统包括传感器节点、主控制器和执行器节点。传感器节点、主控制器和执行器节点之间采用ZigBee无线方式进行通信。传感器节点能够对植物生长的环境温度、湿度、光照和土壤湿度信息进行测量，并将这些信息通过无线传输模块发送给主控制器。主控制器接收传感器节点采集的环境信息，根据预设的植物类型，自动针对不同种类的植物，生成能够满足不同生长周期需求的灌溉策略。执行器节点接收主控制器发送的控制命令，驱动给水装置完成自动灌溉功能。本发明专利技术能够满足植物在不同生长周期对水分的需求，并能适用于自来水、无压蓄水等不同的给水条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动灌溉控制
，具体涉及一种具有多用途并能保证植物在不同生长周期对水分需求的自动灌溉系统。
技术介绍
植物的生长离不开水，传统的灌溉方式为人工灌溉。人们通过自己的经验对植物进行灌溉，以满足植物对于水的需求。传统的灌溉方式需要大量的人工参与，而且灌溉效率不高，对水的利用率极低。随着技术的发展，特别是无线传感网络技术的发展，灌溉技术由人工化逐渐向自动化转变。相对于有线网络来说，无线传感网络具有组网方便、部署灵活、范围广泛等特点；并且能够对环境温度、环境湿度、光照强度、土壤湿度、风速、降雨量等多种参数进行实时测量，自动计算灌溉所需水量，控制灌溉时间，有效保障植物的水分供给。使用自动化的灌溉系统替代人实现灌溉，使得灌溉的技术水平得到了极大的发展，大大提高了水的利用率，节约了大量的水资源。目前我国常用的自动灌溉系统可分为时序控制灌溉系统和智能灌溉系统。时序控制灌溉系统配有控制器、电磁阀、土壤水分传感器、降雨传感器等，通过定时灌溉进行控制。智能灌溉系统通过测量气象参数(温度、湿度、降雨量、风速等)，利用参数阈值控制电磁阀进行灌溉。但是，现有的这些灌溉系统，都存在一定的问题:1、体积庞大。灌溉系统中节点的体积过大，只能长期部署在固定的位置；2、对供电电源的要求高。这些灌溉系统通常需要至少24V的直流电压供电，有些甚至需要220V的交流电压供电，很难满足灵活部署的要求；3、大多数系统在灌溉执行设计时，采用在自来水管处使用电子阀门进行控制的方式，没有考虑在无压蓄水情况下的灌溉问题，对水资源的要求较高；4、功能单一，需要过多人为的参与，难以适应复杂的灌溉要求；5、智能化程度不高，只能提供一种环境或者随机环境中的给水控制，不能根据植物对水分的不同需求进行有针对性的灌溉，不利于对生长环境敏感的植物的生长。综上所述，目前已有的自动灌溉系统，仍然难以满足当前农业、园艺等对灌溉的技术需求，亟需一种小型化、适用于多种给水条件、并且能够满足不同种类植物不同生长周期对水分需求的自动灌溉控制系统，以提高灌溉系统的自动化、智能化水平和应用范围，并将其投入实际应用中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能应用于不同的场合，为不同种类的植物(特别是对环境比较敏感的植物)提供与其生长周期相适应水分的自动灌溉系统。该系统部署和使用方便、监测准确性高、控制效果好，而且能够适用于自来水、无压蓄水两种不同的水源供给。为实现上述专利技术目的，本专利技术是由一个主控制器、多个传感器节点和多个执行器节点组成的系统网络。传感器节点分布式部署在环境中的不同位置(如图1所示)，负责采集不同监测点的温度、湿度、光照和土壤湿度信息，并通过无线传输方式发送给主控制器。主控制器部署在环境中合适的位置；通过时钟模块确定整个系统的时间信息，根据预设的植物种类信息，自动判断植物处于何种生长周期；利用传感器节点采集到的环境信息，生成合理的控制策略，并将控制信号通过无线方式发送给执行器节点。执行器节点通过无线方式接收主控制器传送的控制信号，驱动5V电压的直流外接口，为外接电磁阀或小型水泵提供驱动能力，使得整个系统达到智能控制效果。本专利技术根据系统时间信息和预设的植物种类，确定植物的生长周期，并依据感知的环境参数，针对植物的不同生长周期生成灌溉策略来实现自动灌溉。与现有的自动灌溉控制系统相比，本专利技术不仅可以实现对不同种类植物的自适应灌溉，还提供了对自来水、无压蓄水等不同给水系统的适应能力，克服了现有系统功能单一、使用范围小、灌溉控制不合理的缺点。【附图说明】图1多用途自动灌溉控制系统网络结构与部署示意图图2传感器节点电路框图图3主控制器电路框图图4执行器节点电路框图图5传感器节点、执行器节点与主控制器间的数据传递图图6主控制器工作流程图图7传感器节点工作流程图图8执行器节点工作流程图【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术做进一步的详细描述。如图1所示，系统由一个主控制器、多个传感器节点和多个执行器节点组成。主控制器部署在合适的区域，作为数据处理和命令发送中心。传感器节点分布式部署在需要进行灌溉的区域，监测环境的温度、湿度、光照强度和土壤湿度信息。执行器节点分布式部署，一般部署在每个灌溉区的中心，与传感器节点组成灌溉区分组，进行小区域的灌溉控制。传感器节点、执行器节点和主控制器之间通过ZigBee无线通信协议传递数据与控制信息(如图5所示)。传感器节点的电路框图如图2所示，包括传感器模块、处理器模块、无线传输模块和电源模块。传感器模块包括环境温/湿度传感器、光照传感器和土壤湿度传感器，能够对监测区域进行环境温度、环境湿度、光照强度、土壤湿度的采集。处理器模块包括处理器和存储器，处理器能够对传感器节点的数据和命令进行处理，存储器能够储存采集到的数据。无线传输模块提供ZigBee无线通信方式，负责采集数据的发送和采集命令的接收。电源模块负责传感器节点的能量供应，采用干电池直接供电或太阳能电池板和充电电池结合供电。主控制器的电路框图如图3所示，包括时钟模块、存储模块、显示模块、键盘模块、MSP430处理器、无线传输模块和电源模块。时钟模块为整个系统提供时间信息，读取时当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用途自动灌溉控制系统，其特征在于：系统包括一个主控制器，多个传感器节点和多个执行器节点；主控制器、传感器节点、执行器节点采用分布式布置，节点与主控制器通过ZigBee无线方式进行通信；传感器节点用于采集环境温度、湿度、光照强度和土壤湿度信息；主控制器接收每个传感器节点传送的环境信息，并根据预设的植物信息产生控制信号供执行器节点使用；执行器节点接收主控制器发送的控制信号，驱动外接的电磁阀或水泵进行灌溉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许东，高杰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11