适用于园林的远程喷灌系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于园林的远程喷灌系统及方法，该系统包括M个喷水装置、N个集中器和远程控制终端，所述集中器包括移动通信模块、短距无线通信模块和电源模块，所述若干个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过短距无线通信模块通信，M＞N，M和N均为大于1的整数。本发明专利技术通过设置集中器，通过集中器与远程控制终端通信，且一个集中器控制区域范围内的若干个喷水装置，可以极大地降低系统成本。

Remote Sprinkler Irrigation System and Method for Gardens

【技术实现步骤摘要】
适用于园林的远程喷灌系统及方法
本专利技术涉及灌溉
，特别涉及一种适用于园林的远程喷灌系统及方法。
技术介绍
由于园林或道路绿化带中种植了大量的小草、花卉和树木，因此需要对种植的植物进行浇水养护。由于需要灌溉的面积大，因此一般都是在园林和绿化带中布置了若干喷水管，一个喷水管对一定区域内的植物进行浇水。传统的操作是由人工一个个打开喷水管，浇灌完毕后再一个个关闭喷水管，耗费大量人力。随着无线通信技术的发展，出现了远程控制系统，即在喷水管处设置一个例如2G通信模块和电磁阀，就可以实现与远程控制端进行远程无线通信，接收远程控制端的开启或关闭电磁阀的控制信号。无线远程控制方式解决了人工手动开阀/关阀所存在的操作麻烦且浪费人力的问题，但是也存在缺陷，例如，每一个喷水管都需要配置通讯模块，导致成本很高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善现有技术中每个喷水管都需要配置一个通讯模块导致成本高的不足，提供一种适用于园林的远程喷灌系统及方法，可以降低整体硬件成本。为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：一种适用于园林的远程喷灌系统，包括M个喷水装置、N个集中器和远程控制终端，所述集中器包括移动通信模块、短距无线通信模块和电源模块，所述M个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过短距无线通信模块通信，M＞N，M和N均为大于1的整数。在一个方案中，所述短距无线通信模块为433M射频模块或2.4G无线模块。上述系统中，通过设置集中器，通过集中器与远程控制终端通信，且一个集中器控制区域范围内的若干个喷水装置，433M射频模块或2.4G无线模块的成本远低于移动通信模块，且频段为免费使用，无通讯费，因此可以极大地降低系统成本。在进一步优化的方案中，所述喷水装置为一体式结构，喷水装置包括管头、机械阀门、减速电机、短距无线通讯模块、控制单元和电源单元，所述机械阀门与减速电机机械连接，所述减速电机、短距无线通讯模块、电源单元均与控制单元电连接。在进一步优化的方案中，所述喷水装置还包括流量组件，机械阀门的打开位置与关闭位置分别设置有用于检测阀门开合程度的检测元件，流量组件、检测元件分别与控制单元电连接。通过在喷水装置中设置流量组件，可以实现水流量计量，以此可以帮助判断机械阀门是否关闭成功以及实现喷水量智能控制。另外，将机械阀门、流量组件等集成为一体式结构，使得减速电机和流量组件可以共用一个控制单元和电源单元，相比于分别作为独立设备的方式，可以降低喷水装置的硬件成本。在进一步优化的方案中，所述电源单元和电源模块均包括太阳能供电模块和备用电池。由于园林属于野外环境，如果采用铺设电缆的方式供电，无疑会增加成本且可能还存在布线困难的问题，采用太阳能供电方式可以避免布线的问题，而且实现自然能源有效利用。另外，通过再设置备用电池，使得即使在太阳能不能持续供电(例如在光照不强的雨天)的情况下也能保障系统可靠运行。另一方面，本专利技术实施例中提供了一种适用于园林的远程喷灌方法，包括以下步骤：远程控制终端向指定的集中器发送控制信号，控制信号包括阀门地址起始地址、终止地址与阀门操作指令；所述集中器接收所述远程控制终端发送的控制信号，并判断当前时间是否处于喷水装置通信时间窗口内，如果是则将该控制信号转发给喷水装置，如果不是，则等待进入下次喷水装置通信时间窗口后，再将该控制信号转发给喷水装置；喷水装置接收集中器所转发的控制信号，判断控制信号中的地址是否包括其自身地址，如果包括则执行集中器所转发的控制信号，进行灌溉、停止灌溉或者上传喷水装置的水流量信息。在进一步优化的方案中，上述方法还包括步骤：集中器定期发送同步时间信号，喷水装置接收到集中器所发的同步时间信号后，对喷水装置控制器内的软件计时器进行同步清零，使得所有喷水装置重新开始同步计时。进一步优化的方案中，所述控制器采用超低功耗微处理器MSP430系列单片机作为处理器。控制器内软件计时器的精度决定了计时的准确性，基于技术或环境条件(如温湿度)的限制，各喷水装置的处理器时钟的精度不可能达到绝对精确，，如果集中器与喷水装置之间的计时不同步，例如集中器处于工作周期，喷水装置处于休眠周期，将会造成控制信号不能及时发送到喷水装置，继而喷水装置将不能及时执行相应的操作，导致控制失效。本方法中，通过控制器内的软件计时器同步清零操作，可以很好地解决上述技术问题，实现有效控制。与现有技术相比，本系统不仅可以实现喷灌远程控制，而且系统成本低。通过设置集中器，通过集中器与远程控制终端通信，且一个集中器控制区域范围内的若干个喷水装置，可以极大地降低系统成本。同时通过喷水装置的休眠周期的设置大大降低了系统的功耗，使得微型太阳能电池或干电池即可满足喷水装置长时间工作的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的适用于园林的远程喷灌系统的原理示意图。图2为本专利技术实施例中喷水装置的结构方框示意图。图3为本专利技术实施例提供的适用于园林的远程喷灌方法的流程图。图中标记说明喷水装置100；集中器200；远程控制终端300。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本实施例中提供的一种适用于园林的远程喷灌系统，包括M个喷水装置100、N个集中器200和远程控制终端300，M个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过433M射频通信，M和N均为大于1的整数，且M＞N。远程控制终端可以是PC机、掌上电脑、手机等，优选采用手机，因为用户几乎随身携带，可以实现喷灌远程随时控制。具体地，集中器包括移动通信模块、433M射频模块和电源模块，移动通信模块采用4G模块，以保障与远程控制终端通信的流畅性。但是容易理解的，移动通信模块也可以采用2G通信模块或者3G通信模块或者5G通信模块。本实施例中，电源模块包括太阳能供电模块和备用电池，太阳能供电与备用电池供电通过一个切换电路进行切换。备用电池可以是充电电池，太阳能供电模块收集的多余电能就可以给充电电池充电，备用电池也可以是干电池，以保障在持续长时间光照较弱时可以通过干电池供电，即使得集中器的供电不完全依赖于太阳光。作为较佳的实施方式是，太阳能供电模块不仅包括即时供电电池还包括充电储能电池，备用电池则采用干电池，在充分利用太阳能的基础上，又保障集中器的供电可靠性。具体地，如图2所示，喷水装置100为一体式结构，喷水装置100包括管头、机械阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，包括M个喷水装置、N个集中器和远程控制终端，所述集中器包括移动通信模块、短距无线通信模块和电源模块，所述M个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过短距无线通信模块通信，M＞N，M和N均为大于1的整数。

【技术特征摘要】
1.一种适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，包括M个喷水装置、N个集中器和远程控制终端，所述集中器包括移动通信模块、短距无线通信模块和电源模块，所述M个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过短距无线通信模块通信，M＞N，M和N均为大于1的整数。2.根据权利要求1所述的适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，所述短距无线通信模块为433M射频模块或2.4G无线模块。3.根据权利要求1所述的适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，所述喷水装置为一体式结构，喷水装置包括管头、机械阀门、减速电机、短距无线通讯模块、控制单元和电源单元，所述机械阀门与减速电机机械连接，所述减速电机、短距无线通讯模块、电源单元均与控制单元电连接。4.根据权利要求2所述的适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，所述喷水装置还包括流量组件，机械阀门的打开位置与关闭位置分别设置有用于检测阀门开合程度的检测元件，流量组件、检测元件分别与控制单元电连接。5.一种适用于园林的远程喷灌方法，其特征在于，包括以下步骤：远程控制终端向指定的集中器发送控制信号，控制信号包括阀门地址起始地址、终止地址与阀门操作指令；所述集中器接收所述远程控制终端发送的控制信号，并判断当前时间是否处于喷水装置通信时间窗口内，如果是则将该控制信号转发给喷水装置，如果不是，则等待进入下次喷水装置通信时间窗口后，再将该控制信号转发给喷水装置；喷水装置接收集中器所转发的控制信号，判断控制信号中的地址是否包括其自身地址，如果包括则执行集...

【专利技术属性】
技术研发人员：张白，吴昊，刘金鹏，郑忍，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64