专利名称：基于wsn的蔬菜大棚自动灌溉系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动灌溉系统，具体为一种蔬菜大棚灌溉系统，特别是一种基于 WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统。
背景技术：
WSN是wireless sensor network的简称，即无线传感器网络。无线传感器网络 WSN是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要
ο我国是一个水资源贫乏的国家，人均占有量2200立方米，仅为世界平均水平的 1/5，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。通过调研，农业用水量占我国总用水量的 2/3左右，但水的有效利用率只有45%，在大部分农村，依然采用漫灌的传统方法，水资源浪费严重，因此我国的节水潜力巨大。由于历史、观念和技术等方面的原因，我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距，已经远不能适应农业的科技进步要求。目前农业大棚灌溉都是以手工、主观灌溉为主，以经验和估计来判断是否灌溉，缺乏科学依据，对水资源造成浪费。更为重要的是，农业灌溉所需要的劳动力多，效率低下，造成了劳动力的巨大浪费，制约了社会的发展。目前农业大棚常用的灌溉方式有漫灌、浇灌、喷灌、滴灌、微灌、渗灌、负压灌溉等方式，他们都具有需要人工管理、浪费水资源严重、运用范围受限制等缺点。我国农业自动化水平较低，灌溉过程中水资源的滥用仍然广泛存在，因此运用现代化技术在农业生产中越来越迫切。而且，同一大棚中的不同蔬菜需要不同的水分，同一种蔬菜在不同生长时期需要的水分也是不同的。目前靠人工完成的蔬菜大棚内蔬菜的灌溉的方式，既浪费人力资源与水资源，而且不能根据蔬菜生长的需要及时准确的进行灌溉。同一大棚内种植不同蔬菜品种，单靠人工无法根据不同品种的需要进行均勻合理灌溉。而在已经公开的中国专利申请号200620046918. 0的实用新型专利公布了一种自动灌溉装置，该装置包括控制中心和灌溉区域，控制中心的控制主机可从用户的经验灌溉操作中实地学习灌溉和停止灌溉参考值，然后保存，可反复学习，进行灌溉参考值的修改。但其灌溉控制的准确性和用户的经验相关，而且学习时间往往周期较长。所以提供一种能够实时根据蔬菜大棚内不同蔬菜灌溉需求或同一蔬菜不同时期的灌溉需求来进行自动灌溉的系统是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，其能够根据蔬菜大棚内不同蔬菜灌溉需求或同一蔬菜不同时期的灌溉需求进行自动灌溉，从而减少了对水资源的浪费，也节约了人工成本。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，包括无线传感网单元、数据处理单元和远程控制单元，其中，所述无线传感网单元检测到的信号传输到数据处理单元进行数据处理后，再传输到远程控制单元，所述远程控制单元根据接收到的信号对蔬菜大棚进行自动灌溉；所述无线传感网单元基于物联网模式把蔬菜大棚按需要划分成若干区域进行模块化管理；所述无线传感网单元包括终端节点、路由节点和基站节点三类不同的传感节点， 每个节点分配有独特唯一的结点ID，其中所述终端节点用于蔬菜大棚内土壤湿度的采集与喷头开关的控制，所述路由节点用于信号数据的转发，所述基站节点用于把信号数据传输到数据处理单元，以通过数据处理单元的GPRS 进行远距离传输。在所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统中，较好的是，所述传感节点采用干电池或蓄电池供电。在所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统中，较好的是，所述传感节点硬件采用MSP430F1611单片机与无线芯片CC2420设计。在所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统中，较好的是，所述数据处理单元硬件采用插入式计算机88F6281与GPRS模块H7210设计。在所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统中，较好的是，所述远程控制单元采用B/S模式。在所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统中，较好的是，所述远程控制单元包括蔬菜大棚内区域划分数目控制程序和每次灌溉时长控制程序。本发明所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，包括无线传感网单元、数据处理单元和远程控制单元，其中，所述无线传感网单元检测到的信号传输到数据处理单元进行数据处理后，再传输到远程控制单元，所述远程控制单元根据接收到的信号对蔬菜大棚进行自动灌溉；所述无线传感网单元基于物联网模式把蔬菜大棚按需要划分成若干区域进行模块化管理；所述无线传感网单元包括终端节点、路由节点和基站节点三类不同的传感节点，每个节点分配有独特唯一的结点ID，其中所述终端节点用于蔬菜大棚内土壤湿度的采集与喷头开关的控制，所述路由节点用于信号数据的转发，所述基站节点用于把信号数据传输到数据处理单元，以通过数据处理单元的GPRS进行远距离传输。所述无线传感网单元可以由若干传感节点组成，传感节点包括终端节点、路由节点和基站节点三类不同类别， 终端节点负责采集所属区域的土壤湿度和对喷头开关的控制，并将采集的土壤湿度信号数据通过基站节点发送到数据处理单元，数据处理单元通过GPRS方式将数据发送到远程控制单元并接收远程制单元发来的命令以决定是否对该区域进行灌溉。在远程控制单元，管理员可随时了解大棚内不同区域的土壤湿度，可通过本系统软件操作界面对大棚内的不同区域进行不同程度的灌溉，同时也可按照蔬菜不同生长期进行定时灌溉，灌溉时长可自行控制。
图1为本发明所述蔬菜大棚自动灌溉系统的系统框图；图2为图1所示蔬菜大棚自动灌溉系统中终端结点的原理图；图3为图1所示蔬菜大棚自动灌溉系统中路由结点的原理图；图4为图1所示蔬菜大棚自动灌溉系统中基站结点的原理图。
具体实施例方式以下，用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。本实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。实施例如图1所示，所述基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，包括无线传感网单元、数据处理单元20和远程控制单元30，其中，所述无线传感网单元检测到的信号传输到数据处理单元20进行数据处理后，再传输到远程控制单元30，所述远程控制单元30根据接收到的信号对蔬菜大棚进行自动灌溉。所述无线传感网单元基于物联网模式把蔬菜大棚按需要划分成若干区域进行模块化管理；其包括终端节点11、路由节点12和基站节点13三类不同的传感节点，每个节点分配有独特唯一的结点ID，其中所述终端节点11用于蔬菜大棚内土壤湿度的采集与喷头开关的控制，所述路由节点12用于信号数据的转发，所述基站节点13 用于把信号数据传输到数据处理单元20，以通过数据处理单元20的GPRS进行远距离传输。 在图1中，开关式土壤水份传感器01采集土壤湿度信息并转换成电流信号，再经A/D电路 02传输到数据处理与无线收发模块03，经过路由节点12和基站节点13后，传输到数据处理单元20。所述数据据处理单元20采用88F6281芯片与H7210芯片进行设计，处理效率高，体积小。数据处理单元把数据处理完毕后，再通过H7210芯片发送到远程控制单元30。 所述远程控制30可及时了解大棚内各个区域的土壤湿度状况，根据土壤湿度数据及各个区域内的终端结点ID及时对需要的区域进行灌溉。优选的是，所述传感节点采用干电池或蓄电池供电。传感节点硬件采用 MSP430F1611单片机与无线芯片CC2420设计。所述数据处理单元硬件采用插入式计算机 88F6281与GPRS模块H7210设计。所述远程控制单元包括蔬菜大棚内区域划分数目控制程序和每次灌溉时长控制程序，并采用B/S模式。如图2至图4所示，图2为蔬菜大棚自动灌溉系统中终端结点的原理图，图3为蔬菜大棚自动灌溉系统中路由结点的原理图，图4为蔬菜大棚自动灌溉系统中基站结点的原理图。在图2中，电源稳压和升压电路101将输入的3V干电池电压进行稳压和升压处理 (当干电池电压小于3V和大于1. 5V时，电路升压为3V ；当电压大于3V时，电路做稳压处理)提供稳定的3V电压给其他模块使用。土壤湿度传感器电路105将大棚土壤信号转换成毫伏电压信号传送到16位A/D 电路。A/D转换电路自带32倍、64倍可编程控制控放大电路。可以根据输入信号自动放大 32倍或64倍后转换成数字信号传送给低功耗MCU控制电路。MCU控制电路103发送信号给CC2420无线收发电路102。同时CC2420无线收发电路102接收控制中心发来的命令，经过确认后驱动继电器106接通，继电器与大棚内进行灌溉的喷头相连，自动对指定区域进行定时灌溉。在图3与图4中，MCU控制模块103由tinyOS操作系统自动进行管理，设置为休眠和工作状态交替运行，最大限度的减小功耗。在图4中，USB供电与通信电路采用FT232B设计，负责基站节点的供电，与用 88F6281设计的插入式计算机交换数据，以通过GPRS与远程控制单元进行交互。本发明所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，包括无线传感网单元、数据处理单元和远程控制单元，所述无线传感网单元由若干传感节点组成，传感节点包括终端节点、路由节点和基站节点三类不同类别，终端节点负责采集所属区域的土壤湿度和对喷头开关的控制，并将采集的土壤湿度信号数据通过基站节点发送到数据处理单元，数据处理单元通过GPRS方式将数据发送到远程控制单元并接收远程制单元发来的命令以决定是否对该区域进行灌溉。在远程控制单元，管理员可随时了解大棚内不同区域的土壤湿度，可通过本系统软件操作界面对大棚内的不同区域进行不同程度的灌溉，同时也可按照蔬菜不同生长期进行定时灌溉，灌溉时长可自行控制。
权利要求
1.一种基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，包括无线传感网单元、数据处理单元和远程控制单元，其他特征于所述无线传感网单元检测到的信号传输到数据处理单元进行数据处理后，再传输到远程控制单元，所述远程控制单元根据接收到的信号对蔬菜大棚进行自动灌溉；所述无线传感网单元基于物联网模式把蔬菜大棚按需要划分成若干区域进行模块化管理所述无线传感网单元包括终端节点、路由节点和基站节点三类不同的传感节点，每个节点分配有独特唯一的结点ID，其中所述终端节点用于蔬菜大棚内土壤湿度的采集与喷头开关的控制， 所述路由节点用于信号数据的转发，所述基站节点用于把信号数据传输到数据处理单元，以通过数据处理单元的GPRS进行远距离传输。
2.根据权利要求1所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，其他特征于所述传感节点采用干电池或蓄电池供电。
3.根据权利要求1所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，其他特征于所述传感节点硬件采用MSP430F1611单片机与无线芯片CC2420设计。
4.根据权利要求1所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，其他特征于所述数据处理单元硬件采用插入式计算机88F6281与GPRS模块H7210设计。
5.根据权利要求1所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，其他特征于所述远程控制单元采用B/S模式。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，其他特征于所述远程控制单元包括蔬菜大棚内区域划分数目控制程序和每次灌溉时长控制程序。
全文摘要
本发明涉及一种基于WSN的蔬菜大棚自动灌溉系统，包括无线传感网单元、数据处理单元和远程控制单元，所述无线传感网单元检测到的信号传输到数据处理单元进行数据处理后，再传输到远程控制单元。所述无线传感网单元包括终端节点、路由节点和基站节点三类节点，其中所述终端节点用于蔬菜大棚内土壤湿度的采集与喷头开关的控制，所述路由节点用于信号数据的转发，所述基站节点用于把信号数据传输到数据处理单元，以通过数据处理单元的GPRS进行远距离传输。在远程控制单元，管理员可随时了解大棚内不同区域的土壤湿度，对大棚内不同区域进行不同程度的灌溉，同时也可按照蔬菜不同生长期进行定时灌溉，灌溉时长可自行控制。
文档编号H04W84/18GK102342235SQ20111036385
公开日2012年2月8日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者李涛, 赵建亭 申请人:无锡祥云谷信息科技有限公司