基于LoRa的智能灌溉系统设计技术方案

本发明专利技术涉及测控系统与诊断技术领域，尤其涉及一种基于LoRa的智能灌溉系统设计。本发明专利技术包括数据采集节点、LoRa网关、云服务和PC端灌溉控制平台，主要通过设计基于LoRa通信技术的光照强度，空气温、湿度以及土壤湿度等信息的采集单元，结合水阀控制单元以及PC端灌溉控制平台，实现多元信息的检测、处理，实时数据的中远距离上传以及农田的智能灌溉控制等功能。PC端灌溉控制平台设置了游客权限和管理员权限，同时自动连接数据库，实现关键数据的实时读取、存储与发布。对后期数据的处理分析，特别是在农作物不同生长时期，灌溉阈值与灌溉时间的最优设定与选取等方面，具有深远意义。本发明专利技术可以轻松实现灌溉作业的精细化管理，具有较高的推广和实用价值。

Design of intelligent irrigation system based on LoRa

The invention relates to the field of measurement and control system and diagnosis technology, in particular, the design of an intelligent irrigation system based on LoRa. The invention includes a data acquisition node, LoRa gateway, cloud services and PC terminal irrigation control platform, mainly through the design of LoRa communication technology based on light intensity, air temperature and humidity acquisition unit and soil humidity information, combined with the water valve control unit and the PC platform terminal irrigation control and detection, multi information processing. Intelligent irrigation control functions such as real-time data upload and long distance of farmland. The PC terminal irrigation control platform sets visitor rights and administrators' rights, and automatically connects the database to realize the real-time reading, storage and release of key data. It is of great significance to analyze and analyze the later data, especially in the different growth periods of crops, the optimal setting and selection of irrigation thresholds and irrigation time. The invention can easily realize the fine management of the irrigation operation, and has high popularization and practical value.

【技术实现步骤摘要】
基于LoRa的智能灌溉系统设计
本专利技术涉及测控系统与诊断
，尤其涉及一种基于LoRa的智能灌溉系统设计。
技术介绍
我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，被联合国列为13个贫水国家之一。水资源严重短缺、浪费，地区分布不均衡以及灌溉自动化水平较低的现状严重制约着我国农业的发展，因此提高灌溉效率，发展节水灌溉农业，实现灌溉智能化显得尤为重要。随着科技的不断进步，物联网技术越来越多运用在农业方面，常见的无线技术主要包括WiFi、ZigBee、蓝牙等通信协议以及2G/3G/4G蜂窝通信技术。但是上述通讯技术无法同时满足远距离与低功耗的要求，且应用场景有限，扩展性不强。
技术实现思路
为了改进基于以上通讯技术设计的不足，本专利技术提出了一种基于LoRa的智能灌溉系统设计。LoRa是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，将LoRa技术应用于农业，可以最大程度地实现更远的距离通信与实现更低的能源功耗，其应用场景广泛。本专利技术包括数据采集节点、LoRa网关、云服务和PC端灌溉控制平台，主要通过设计基于LoRa通信技术的光照强度，空气温、湿度以及土壤湿度等信息的采集单元，结合水阀控制单元以及PC端灌溉控制平台，实现多元信息的检测、处理，实时数据的中远距离上传以及农田的智能灌溉控制等功能。PC端灌溉控制平台设置了游客权限和管理员权限，同时自动连接数据库，实现关键数据的实时读取、存储与发布。对后期数据的处理分析，特别是在农作物不同生长时期，灌溉阈值与灌溉时间的最优设定与选取等方面，具有深远意义。本专利技术可以轻松实现灌溉作业的精细化管理，具有较高的推广和实用价值。附图说明图1基于LoRa的智能灌溉系统设计总体框图。具体实施方案基于LoRa的智能灌溉系统设计总体框图如图1所示，本专利技术包括数据采集节点、LoRa网关、云服务和PC端灌溉控制平台。LoRa网关负责数据采集节点上行数据的接收和下行数据的发送，并通过TCP/IP协议与云服务器通讯。云服务器实现对采集数据和操作命令信息的处理，存储，加密以及发布。本专利技术主要对数据采集节点设计和PC端灌溉控制平台设计进行详细说明。数据采集节点硬件设计主要包括微控制器，信息采集单元，水阀控制单元，数据传输单元，电源单元以及灌溉模式指示单元。具体内容如下。本专利技术数据采集节点选用的微控制器，整合ADC模拟数字转换功能，具有较强的数据处理能力及外设接口，可以满足系统需求。信息采集单元包括光照模块，空气温、湿度模块以及土壤湿度传感器，实现对光照强度，空气温、湿度以及土壤的湿度等数据的采集，处理以及传输。水阀控制单元主要包括光耦合器、继电器和电磁阀。设计继电器指示灯，当主控芯片发送灌溉命令时，光耦合器导通，继电器工作，电磁阀打开，水泵开始抽水，指示灯长亮。数据传输单元采用LoRa扩频传输，与主控芯片通过串口连接。设计AUX指示灯，LoRa模块进行数据传输时，AUX指示灯长亮，数据传输完毕，AUX指示灯熄灭。电源单元采用电压转化芯片，为数据采集节点内各元器件提供持续稳定的电源。灌溉模式指示单元用于显示并验证PC端灌溉控制平台远程设定的模式。采集节点上电初始化为最后一次正确配置的自动灌溉模式，定时向上一级发送数据，发送结束后自动进入休眠状态。开放下行接收窗口期间如果接收到指令，采集节点进行相应作业。PC端灌溉控制平台自动连接数据库，实现关键数据的实时读取、存储与发布。对后期数据的处理分析，特别是在农作物不同生长时期，灌溉阈值与灌溉时间的最优设定与选取等方面，具有深远意义。PC端灌溉控制平台设置了游客权限和管理员权限。拥有游客权限的用户无法自主设定灌溉模式和阈值，只能看到实时显示值，而拥有管理员权限的用户可以进行相应管理。自动模式可以根据农作物在不同阶段的生长情况，灵活设定相应的灌溉条件；手动模式可以实现对指定区域的快速灌溉以及突发状况的紧急停止。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LoRa的智能灌溉系统设计，其特征在于，系统包括数据采集节点、LoRa网关、云服务和PC端灌溉控制平台；数据采集节点硬件设计主要包括微控制器，信息采集单元，水阀控制单元，数据传输单元，电源单元以及灌溉模式指示单元； PC端灌溉控制平台自动连接数据库，同时设置了游客权限和管理员权限。

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa的智能灌溉系统设计，其特征在于，系统包括数据采集节点、LoRa网关、云服务和PC端灌溉控制平台；数据采集节点硬件设计主要包括微控制器，信息采集单元，水阀控制单元，数据传输单元，电源单元以及灌溉模式指示单元；PC端灌溉控制平台自动连接数据库，同时设置了游客权限和管理员权限。2.根据要求1所述的基于LoRa的智能灌溉系统设计，其特征在于，数据采集节点选用的微控制器，整合ADC模拟数字转换功能，具有较强的数据处理能力及外设接口。3.根据要求1所述的基于LoRa的智能灌溉系统设计，其特征在于，信息采集单元包括光照模块，空气温、湿度模块以及土壤湿度传感器。4.根据要求1所述的基于LoRa的智能灌溉系统设计，其特征在于，水阀控制单元主要包括光耦合器、继电器和电磁阀；设计继电器指示灯，当主控芯片发送灌溉命令时，光耦合器导通，继电器工作，电磁阀打开，水泵开始抽水，指示灯长亮。5.根据要求1所述的基于LoRa的智能灌溉系统设计，其特征在于，电源单元采用电压转化芯片，为数据采集节点内各元器件提供持...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，王中华，王冬雪，李岳炀，李猛，李荣伟，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37