一种无线阀门控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种无线阀门控制系统，含无线阀门控制器(含电源模块、处理器(第一模块)、及处理器连接的阀门开关控制模块(第二模块)和无线通讯模块(第三模块，包括通讯芯片和与其连的射频收发电路))、中继器和灌溉控制器；灌溉控制器和上述三模块均连中继器；灌溉控制器向中继器发指令；中继器两次收到指令的时间≥预设时间时，向与指令中标识对应的三模块发唤醒帧，后向处理器发指令；若长时间未收到指令发休眠帧(三模块同)；上述三模块被动唤醒时接收并向处理器发指令，据休眠帧休眠；且，第三模块接收指令后转给处理器；处理器根据指令生成信号发给第二模块，第二模块根据信号控制阀门开关；三模块均在唤醒状态接收信号，可远距离通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业自动化
，尤其涉及一种无线阀门控制系统及控制方法。
技术介绍
在自动化灌溉控制中，通常使用电磁阀实现灌溉的开启和关闭。由于水压的限制，在大面积自动化灌溉的情况下，通常采用分区控制的方法对整个灌区进行分区灌溉管理，在一个灌区内需要安装多组电磁阀实现大面积的自动灌溉。传统的自动化灌溉，电磁阀通过导线与灌溉控制器连接，在电磁阀数量较多的情况下，需要在田间布设大量的线缆，工程量较大。这都自动化灌溉的推广造成了很大限制。无线阀门控制器能够实现灌溉控制器与电磁阀间的无线控制，不需要布设线缆，极大的方便了自动化灌溉系统的安装和应用。目前，对无线阀门控制器已经有了一些研究和专利技术。常见的阀门控制器包括供电系统、微处理器和无线通讯模块组成。在该专利中提及无线阀门控制以蓄电池供电，配合使用太阳能充电器，以保证阀门控制的正常工作。还有一种现有技术介绍了一种无线阀门控制系统，该系统采用了可充电电池供电，无线通讯可以选择zigbee模块、315M通讯模块、蓝牙模块、wifi模块或gprs模块。还有一种现有技术介绍了一种基于zigbee的无线电磁阀，该电磁阀采用了zigbee无线通讯技术，并没有提及其供电方式。另外，在灌溉中央控制器端与上述无线电磁阀门控制器通讯的中继器或基站通常采用无线透明传输的通讯方式，仅仅起到了数据转发的作用。供电模块分别为中央处理器MCU、阀门控制模块和无线通讯模块供电，无线通讯模块与MCU之间交换接收和发送的数据、MCU控制阀门开关控制模块实现电磁阀开关。在大田灌溉中，电磁阀与中继器之间、电磁阀与电磁阀之间的距离通常达到500米以上，在远距离通讯的情况下实现低功耗才能在大田灌溉中得到良好的应用。以往的无限阀门控制器仅考虑功能的实现，但在实际应用中无线阀门控制器的通讯距离和功耗并没有考虑。具体为：在以往提及的无线通讯采用433M、315M无线数据传输、zigbee、蓝牙等通讯方式。zigbee、蓝牙采用的是2.4G频率通讯，其绕射能力较差，在田间有作物的情况下容易受到作物的遮挡，而且其通讯距离较短，通常需要节点间的传递才能完成数据通讯，这影响了控制效率，也增加了无线阀门控制器的功耗。而433M和315M的无线数据传输，虽然在通讯距离上较远，但是在采用休眠等节能方法的情况下，所设计的无线阀门控制器功耗将非常高。由上述缺陷可见，由于没有考虑功耗和实际应用环境，现有的无线阀门控制器很难在大田灌溉中得到广泛应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种全部或至少部分解决上述技术问题的无线阀门控制系统及控制方法。本专利技术提供一种一种无线阀门控制系统，包括：至少两个无线阀门控制器、与所述至少一组无线阀门控制器进行通讯的中继器以及用于与所述中继器交互的灌溉控制器；每个所述无线阀门控制器包括：电源模块、处理器、用于控制阀门的开关的阀门开关控制模块和无线通讯模块；所述阀门开关控制模块和无线通讯模块分别和所述处理器连接，所述电源模块分别连接所述处理器的电源端、所述阀门开关控制模块和所述无线通讯模块，所述中继器与所述无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块分别无线连接，所述灌溉控制器与所述中继器连接；所述无线通讯模块包括通讯芯片和与所述通讯芯片连接的射频收发电路；所述电源模块，用于为所述处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块供电；所述灌溉控制器，用于向所述中继器发送灌溉控制指令；所述中继器，用于在接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时，在预设的列表中查找所述标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送唤醒指令，并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送休眠指令；所述预设的记录表中包括接收到灌溉控制指令的时间，所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器的标识；所述无线通讯模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；所述处理器，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；所述阀门开关控制模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制器发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。优选的，所述电源模块包括：用于提供第一电压的第一供电模块和用于提供第二电压的第二供电模块；所述第一供电模块连接所述阀门开关控制模块，所述第二供电模块连接所述处理器和所述无线通讯模块，所述处理器还连接所述第一供电模块；所述处理器，用于在接收到所述中继器发送的灌溉控制指令时，向所述第一供电模块发送第一供电指令，并在向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号后的预设时间间隔后，向所述第一供电模块发送第一断电指令；所述处理器在每隔第一预设时间间隔唤醒时，向所述第二供电模块发送第二供电指令，并在接收到所述灌溉控制指令之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令或接收到所述休眠指令时，向所述第二供电模块发送第二断电指令；所述第一供电模块，用于根据所述第一供电指令为所述阀门开关控制模块供电，并根据所述第一断电指令断电；所述第二供电模块，用于根据所述第二供电指令向所述处理器和所述无线通讯模块供电，并根据所述第二断电指令断电。优选的，所述第一供电模块包括：第一电源、三极管和第一芯片；所述第一电源连接所述第一芯片的电源输入端，所述处理器的输出连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接所述第一芯片的输入，所述第一芯片的电源输出端连接所述阀门开关控制模块的电源端；所述第二供电模块包括：第二电源和第二芯片；所述第二电源连接所述第二芯片的电源输入端，所述处理器的输出连接所述第二芯片的输入，所述第二芯片的电源输出端连接所述无线通讯模块的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线阀门控制系统，其特征在于，包括：至少两个无线阀门控制器、与所述至少一组无线阀门控制器进行通讯的中继器以及用于与所述中继器交互的灌溉控制器；每个所述无线阀门控制器包括：电源模块、处理器、用于控制阀门的开关的阀门开关控制模块和无线通讯模块；所述阀门开关控制模块和无线通讯模块分别和所述处理器连接，所述电源模块分别连接所述处理器的电源端、所述阀门开关控制模块和所述无线通讯模块，所述中继器与所述无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块分别无线连接，所述灌溉控制器与所述中继器连接；所述无线通讯模块包括通讯芯片和与所述通讯芯片连接的射频收发电路；所述电源模块，用于为所述处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块供电；所述灌溉控制器，用于向所述中继器发送灌溉控制指令；所述中继器，用于在接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时，在预设的列表中查找所述标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送唤醒指令，并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送休眠指令；所述预设的记录表中包括接收到灌溉控制指令的时间，所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器的标识；所述无线通讯模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；所述处理器，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；所述阀门开关控制模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制器发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。...

【技术特征摘要】
1.一种无线阀门控制系统，其特征在于，包括：至少两个无线阀门控制器、与所述至少一组无线阀门控制器进行通讯的中继器以及用于与所述中继器交互的灌溉控制器；每个所述无线阀门控制器包括：电源模块、处理器、用于控制阀门的开关的阀门开关控制模块和无线通讯模块；所述阀门开关控制模块和无线通讯模块分别和所述处理器连接，所述电源模块分别连接所述处理器的电源端、所述阀门开关控制模块和所述无线通讯模块，所述中继器与所述无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块分别无线连接，所述灌溉控制器与所述中继器连接；所述无线通讯模块包括通讯芯片和与所述通讯芯片连接的射频收发电路；所述电源模块，用于为所述处理器、阀门开关控制模块和无线通讯模块供电；所述灌溉控制器，用于向所述中继器发送灌溉控制指令；所述中继器，用于在接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令时，将接收时间作为当前时间记录在预设的记录表中，在查找预设的记录表获知当前时间距离上一次接收到所述灌溉控制器的灌溉控制指令的时间大于等于预设间隔时间时，在预设的列表中查找所述标识，并向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送唤醒指令，并在发送唤醒指令达到第一预设时间段时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器发送所述灌溉控制指令；在所述当前时间之后的第二预设时间段内未接收到所述灌溉控制指令时，向所述标识对应的无线阀门控制器的处理器、阀门开关控制模块以及无线通讯模块发送休眠指令；所述预设的记录表中包括接收到灌溉控制指令的时间，所述灌溉控制指令包括无线阀门控制器的标识，所述预设的列表中包括无线阀门控制器的标识；所述无线通讯模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述中继器发送的所述灌溉控制指令，向所述处理器转发所述灌溉控制指令，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；所述处理器，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述无线通讯模块转发的所述灌溉控制指令，生成控制信号，并向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号，将接收到所述灌溉控制指令的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠；所述阀门开关控制模块，用于每隔第一预设时间间隔唤醒，并维持第一唤醒状态第三预设时间段，在处于第一唤醒状态时接收所述中继器发送的唤醒指令，以处于第二唤醒状态，并在处于第二唤醒状态时接收所述处理器发送的控制信号，根据所述控制信号控制阀门的开关，将接收到所述控制信号的时间作为当前时间并记录，在所述当前时间之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制器发送的控制信号时，进入休眠状态，并根据接收到的所述休眠指令休眠。2.根据权利要求1所述的无线阀门控制系统，其特征在于，所述电源模块包括：用于提供第一电压的第一供电模块和用于提供第二电压的第二供电模块；所述第一供电模块连接所述阀门开关控制模块，所述第二供电模块连接所述处理器和所述无线通讯模块，所述处理器还连接所述第一供电模块；所述处理器，用于在接收到所述中继器发送的灌溉控制指令时，向所述第一供电模块发送第一供电指令，并在向所述阀门开关控制模块发送所述控制信号后的预设时间间隔后，向所述第一供电模块发送第一断电指令；所述处理器在每隔第一预设时间间隔唤醒时，向所述第二供电模块发送第二供电指令，并在接收到所述灌溉控制指令之后的第四预设时间段内未接收到灌溉控制指令或接收到所述休眠指令时，向所述第二供电模块发送第二断电指令；所述第一供电模块，用于根据所述第一供电指令为所述阀门开关控制模块供电，并根据所述第一断电指令断电；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张石锐，郑文刚，王明飞，田宏武，鲍锋，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11