一种基于无线物联网的智能浇灌系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种基于无线物联网的智能浇灌系统，包括浇灌系统主体、中央控制器、区域控制器、浇灌控制模块、传感控制模块和移动客户端，其中中央控制器、区域控制器、传感控制模块位于浇灌系统主体内部，区域控制器通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块，中央控制器通过ZigBee无线通信模块控制所述区域控制器，区域控制器通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块，传感控制模块测得的各项传感器数据通过ZigBee无线通信模块传输到所述区域控制器，区域控制器通过ZigBee无线通信模块将各项传感器数据传输到所述中央控制器。本发明近端可用按键设置定时浇灌，远端可用手机操作随时随地进行浇灌操作，支持一键式操作。
【专利说明】一种基于无线物联网的智能浇灌系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能土壤浇灌系统，尤其涉及一种实现移动终端远程控制和系统自动检测智能浇灌的一键式智能土壤浇灌系统。
【背景技术】
[0002]中国是一个农业大国，也是用水大户，据相关调查统计发现:我国年均水资源为2.81万亿立方米，按13亿人口计算，人均占有水量为2200立方米，只有世界平均水量的1/4，不到美国的1/5。同时，工业化的发展和城镇化的跟进，导致原本就严重缺水的城市更加缺水。庞大的人口基数，工农业生产规模扩大，加之水资源的大量浪费使国内用水形势十分严峻。当下农业用水占据了水资源消耗的绝大部分。传统的灌溉作业要花费大量的人力、物力，由于较难依据植物生长特性和气象条件进行精细化作业，容易造成水资源的大量浪费。现代农业正向着高新技术的方向发展，水资源短缺，浪费严重，技术落后这三个问题成为阻碍其发展的三座壁垒。
[0003]随着物联网技术的发展，基于传感网和人工智能的现代智能灌溉技术方兴未艾。通过传感网获取土壤、气象和植被的大数据信息，结合人工智能分析，实现科学化、精细化灌溉控制，不仅能大大提高灌溉效率，促进植物生长，实现科学种植，而且通过自动化降低了人工管理成本，节 能节水。
[0004]现今国内外市场上已推出的土壤浇灌系统存在以下弊端:
[0005]第一，国内市场上已推出的土壤浇灌系统多采用传统农业生产灌溉方式，经验要求高、浇灌效率低下、水资源浪费严重等问题，植被吸收率低，国产的设备以手动和半自动为主，大部分都无计算机网络控制，缺少对作物生长特性和环境参数的采样和大数据分析，依据差异性特点进行科学给水调节，无法实现智能灌溉系统。
[0006]第二，国内市场上推出的土壤浇灌系统仅仅能实现自动浇灌和缺水提醒功能，无法实现用户远程控制进行浇灌操作，功能单一，不能实现依据特定植物培育规律进行主动提醒和远程通信进行告知的功能，不能实现植物动态监护，确保植物的健康生长。
[0007]第三，国内市场上应用的节水自动灌溉控制系统，多数从欧美和以色列等进口，价格昂贵，成本大。
[0008]本发明实施例旨在进行一种实现移动终端远程控制和系统自动检测智能浇灌的一键式智能土壤浇灌系统，一键式智能土壤浇灌系统采用了人工智能、无线通讯技术，实现全自动、全天候、无人值守管理，近端可用按键设置定时浇灌，远端可用手机操作随时随地进行浇灌操作，支持一键式操作，功能强大，性能稳定，既可达到节水效果，又有助于提高管理水平和灌溉系统的综合调度能力，降低了管理成本，提高了作业效率。本发明一键式智能土壤浇灌系统适用于农产品、植物、花卉的培育，可广泛应用于农业灌溉、温室大棚灌溉等场合。
【发明内容】
[0009]针对现有技术，本发明的目的是提供一种基于无线物联网的智能浇灌系统，在市场上现有的土壤浇灌系统已具备的自动浇灌、缺水提醒的功能上，优化性能增加用户远程控制进行浇灌操作、移动设备客户端实时更新植物生长状况、自主设定所培育植物所处环境参数等功能，供电方式采用太阳能电池板供电，一键式智能土壤浇灌系统采用了人工智能、无线通讯技术，实现全自动、全天候、无人值守管理，近端可用按键设置定时浇灌，远端可用手机操作随时随地进行浇灌操作，支持一键式操作，功能强大，性能稳定，既可达到节水效果，又有助 于提高管理水平和灌溉系统的综合调度能力，降低了管理成本，提高了作业效率。本发明一键式智能土壤浇灌系统适用于农产品、植物、花卉的培育，可广泛应用于农业灌溉、温室大棚灌溉等场合。
[0010]为实现上述目的，本发明的技术方案为:
[0011]一种基于无线物联网的智能浇灌系统，包括浇灌系统主体、中央控制器、区域控制器、浇灌控制模块、传感控制模块和移动客户端，其中所述中央控制器、区域控制器、传感控制模块位于所述浇灌系统主体内部，所述区域控制器通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块，所述中央控制器通过ZigBee无线通信模块控制所述区域控制器，所述区域控制器通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块，所述传感控制模块测得的各项传感器数据通过ZigBee无线通信模块传输到所述区域控制器，所述区域控制器通过ZigBee无线通信模块将各项传感器数据传输到所述中央控制器，所述中央控制器通过以太网将各项传感器数据传输到所述移动客户端，所述移动客户端通过以太网将用户在移动客户端键入的控制信息命令传输到所述中央控制器，所述中央控制器通过ZigBee无线通信模块将控制信息命令传输到所述区域控制器，所述区域控制器通过ZigBee无线通信模块根据控制信息命令控制所述浇灌控制模块进行相应的浇灌操作，所述区域控制器通过ZigBee无线通信模块根据控制信息命令控制所述传感控制模块进行控制土壤温度、控制土壤湿度、控制空气温度、控制空气湿度等操作；所述传感控制模块的数量不定，根据实际需要决定。
[0012]优选地，所述中央控制器包括主控芯片、ZigBee无线通信模块、网络端口，所述中央控制器通过ZigBee无线通信模块控制所述区域控制器，所述网络端口用来连接外部路由器设备进行以太网数据传输，所述中央控制器通过以太网将各项传感器数据传输到所述移动客户端。
[0013]优选地，所述区域控制器包括控制芯片、ZigBee无线通信模块，所述区域控制器通过ZigBee无线通信模块将各项传感器数据传输到所述中央控制器，所述区域控制器通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块中的各个传感器进行相应的浇灌、控制土壤温度、控制土壤湿度、控制空气温度、控制空气湿度等操作。
[0014]优选地，所述传感控制模块包括浇灌控制模块、水泵、ZigBee无线通信模块、喷头、电磁阀、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、光强传感器、水管、水槽，所述喷头的数量不定，根据实际需要决定，所述传感控制模块测得的各项传感器数据通过ZigBee无线通信模块传输到所述区域控制器，所述土壤温度传感器测量并控制土壤温度，所述土壤湿度传感器测量并控制土壤湿度，所述空气温度传感器测量并控制空气温度，所述空气湿度传感器测量并控制空气湿度，当所述传感控制模块接收到所述区域控制器的浇灌操作指令后，所述水泵开启将外部水槽中的水通过水管从所述喷头中喷出从而完成浇灌作业，所述电磁阀的开启和关闭用于多路通水控制，根据实际浇灌需求进行电磁阀的开启或者关闭；所述移动客户端通过以太网将用户在移动客户端键入的控制信息命令传输到所述中央控制器。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0016](I)采用一键式操作，可实现自动设置土壤浇灌系统中各传感器阈值和灌溉水量及时间；
[0017](2)采用全智能环境监测，实时掌控作物生长环境情况，用最少的水在最佳的时间做最有效的烧灌;
[0018](3)建立了植被生长需水量数据库，提供植物生长信息检索，同时具有自主学习记忆功能，适应新的植被灌溉规律；
[0019](4)具备多点环境和多参数采集监测功能，可实现实时动态调节；
[0020](5)采用远程控制，网络接入，随时随地自由控制；
[0021](6)采用无线连接，自动组网，施工简单；
[0022](7)结合人工智能，采用模糊算法实现智能化灌溉，实现动态给水控制，以达到最优方案节水；
[0023](8)采用了人工智能、无线通讯技术，实现全自动、全天候、无人值守管理，近端可用按键设置定时浇灌，远端可用手机操作随时随地进行浇灌操作，支持一键式操作，功能强大，性能稳定，既可达到节水效果，又有助于提高管理水平和灌溉系统的综合调度能力，降低了管理成本，提高了作业效率。本发明一键式智能土壤浇灌系统适用于农产品、植物、花卉的培育，可广泛应用于农业灌溉、温室大棚灌溉等场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例的基于无线物联网的智能浇灌系统的模块框图；
[0025]图2为本发明实施例的基于无线物联网的智能浇灌系统的结构示意图。
[0026]图3为本发明实施例的基于无线物联网的智能浇灌系统中液面检测传感器示意图；
[0027]图4为本发明实施例的基于无线物联网的智能浇灌系统中光照控制器结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0030]参照图1，所示为本发明实施例的基于无线物联网的智能浇灌系统的模块框图，包括以下结构:浇灌系统主体10、中央控制器20、区域控制器30、浇灌控制模块40、传感控制模块50、移动客户端60，所述中央控制器20、区域控制器30、传感控制模块50位于浇灌系统主体10内部，区域控制器30通过ZigBee无线通信模块控制传感控制模块50,中央控制器20通过ZigBee无线通信模块控制所述区域控制器30，区域控制器30通过ZigBee无线通信模块控制传感控制模块50，传感控制模块50测得的各项传感器数据通过ZigBee无线通信模块传输到区域控制器30，区域控制器30通过ZigBee无线通信模块将各项传感器数据传输到所述中央控制器20，中央控制器20通过以太网将各项传感器数据传输到移动客户端60，移动客户端通过以太网将用户在移动客户端键入的控制信息命令传输到中央控制器20，中央控制器20通过ZigBee无线通信模块将控制信息命令传输到区域控制器30，区域控制器30通过ZigBee无线通信模块根据控制信息命令控制浇灌控制模块40进行相应的浇灌操作，区域控制器30通过ZigBee无线通信模块根据控制信息命令控制传感控制模块进行控制土壤温度、控制土壤湿度、控制空气温度、控制空气湿度等操作；所述传感控制模块50的数量不定，根据实际需要决定。
[0031]参照图2，所示为本发明实施例的基于无线物联网的智能浇灌系统的结构示意图，包括以下结构:浇灌系统主体10、中央控制器20、主控芯片201、ZigBee无线通信模块202、网络端口 203、区域控制器30、控制芯片301、ZigBee无线通信模块302、浇灌控制模块40、水泵401、喷头402、电磁阀403、水管404、水槽405、传感控制模块50、ZigBee无线通信模块501、土壤温度传感器502、土壤湿度传感器503、空气温度传感器504、空气湿度传感器505、光强传感器506、移动客户端60,中央控制器20、区域控制器30、传感控制模块50位于烧灌系统主体10内部；中央控制器20包括主控芯片201、ZigBee无线通信模块202、网络端口203，中央控制器20通过ZigBee无线通信模块202控制区域控制器30，网络端口 203用来连接外部路由器设备进行以太网数据传输，中央控制器20通过以太网将各项传感器数据传输到移动客户端60 ;区域控制器30包括控制芯片301、ZigBee无线通信模块302，区域控制器30通过ZigBee无线通信模块302将各项传感器数据传输到中央控制器20，区域控制器30通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块50中的各个传感器进行相应的浇灌、控制土壤温度、控制土壤湿度、控制空气温度、控制空气湿度等操作；所述传感控制模块50包括浇灌控制模块40、水泵401、ZigBee无线通信模块501、喷头402、电磁阀403、土壤温度传感器502、土壤湿度传感器503、空气温度传感器504、空气湿度传感器505、光强传感器506、水管404、水槽405，所述喷头402的数量不定，根据实际需要决定，所述传感控制模块50测得的各项传感器数据通过ZigBee无线通信模块501传输到所述区域控制器30，所述土壤温度传感器502测量并控制土壤温度，所述土壤湿度传感器503测量并控制土壤湿度，所述空气温度传感器504测量并控制空气温度，所述空气湿度传感器505测量并控制空气湿度，当所述传感控制模块50接收到所述区域控制器30的浇灌操作指令后，所述水泵401开启将外部水槽405中的水通过水管从所述喷头402中喷出从而完成浇灌作业，所述电磁阀403的开启和关闭用于多路通水控制，根据实际浇灌需求进行电磁阀的开启或者关闭；所述移动客户端 通过以太网将用户在移动客户端键入的控制信息命令传输到所述中央控制器20 ；
[0032]参照图3，土壤浇灌系统操作流程图，用户利用手机、PAD或电脑登录移动客户端后，搜索相应培育的作物名称，浇灌系统根据既有的植物数据库信息自动设置相应作物的浇灌时间、浇灌时长、浇灌次数、各环境因子阈值等参数，随后用户设置的参数信息将通过以太网传输到中央控制器上，中央控制器再将处理后的数据通过区域控制器沿ZigBee网络发送到各个传感器控制模块上，各个传感器将土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度等监测信息经过处理后通过ZigBee无线模块传输到区域控制器，然后区域控制器对来自传感器的信号进行处理后进行转换再通过ZigBee模块发送控制数据到传感控制模块，控制相应水量的输出；同时，区域环境监测信息会通过中央控制器的以太网网络回传到移动客户端，更新数据，使用户实时地看到相应作物当下的生长环境；经一次设置后，所述智能浇灌系统便可自动开始工作，自动检测来自传感器控制模块传感器的土壤信息，相应地对水泵和电磁阀进行控制出水，当检测湿度到达设定值时，区域控制器将自动控制电磁阀关闭，结束灌溉作业。
[0033]参考图4，土壤浇灌系统移动客户端示意图，智能节水浇灌系统致力于“一键式”全智能操作体验，用户只需在移动客户端选择自己所需浇灌的作物，系统就能根据所选作物的特性和当下的生长期，设置最佳的生长浇灌水量和时间。各传感器节点自动准确地检测作物环境的各种参数，如土壤温湿度、空气温湿度、浇灌水量和光照强度等，然后将数据传送给用户客户端，实时地计算和显示各种重要的环境信息。通过模糊控制，控制给水，满足作物自身所需的用水量，提高水资源的利用率。
[0034]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改 、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于无线物联网的智能浇灌系统，其特征在于，包括浇灌系统主体(10)、中央控制器(20)、区域控制器(30)、浇灌控制模块(40)、传感控制模块(50)和移动客户端(60)，其中所述中央控制器(20)、区域控制器(30)、传感控制模块(50)位于所述浇灌系统主体(10)内部，所述区域控制器(30)通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块(50)，所述中央控制器(20)通过ZigBee无线通信模块控制所述区域控制器(30)，所述区域控制器(30)通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块(50),所述传感控制模块(50)测得的各项传感器数据通过ZigBee无线通信模块传输到所述区域控制器(30)，所述区域控制器(30)通过ZigBee无线通信模块将各项传感器数据传输到所述中央控制器(20)，所述中央控制器(20)通过以太网将各项传感器数据传输到所述移动客户端(60)，所述移动客户端通过以太网将用户在移动客户端键入的控制信息命令传输到所述中央控制器(20)，所述中央控制器(20)通过ZigBee无线通信模块将控制信息命令传输到所述区域控制器(30)，所述区域控制器(30 )通过ZigBee无线通信模块根据控制信息命令控制所述浇灌控制模块(40)进行相应的浇灌操作，所述区域控制器(30)通过ZigBee无线通信模块根据控制信息命令控制所述传感控制模块进行控制土壤温度、控制土壤湿度、控制空气温度、控制空气湿度等操作；所述传感控制模块(50)的数量不定，根据实际需要决定。
2.根据权利要求1所述的基于无线物联网的智能浇灌系统，其特征在于，所述中央控制器(20)包括主控芯片(201)、ZigBee无线通信模块(202)、网络端(203)，所述中央控制器(20)通过ZigBee无线通信模块(202)控制所述区域控制器(30)，所述网络端(203)用来连接外部路由器设备进行以太网数据传输，所述中央控制器(20)通过以太网将各项传感器数据传输到所述移动客户端(60)。
3.根据权利要求1所述的基于无线物联网的智能浇灌系统，其特征在于，所述区域控制器(30)包括控制芯片(301)、ZigBee无线通信模块(302)，所述区域控制器(30)通过ZigBee无线通信模块(302)将各项传感器数据传输到所述中央控制器(20)，所述区域控制器(30)通过ZigBee无线通信模块控制所述传感控制模块(50)中的各个传感器进行相应的浇灌、控制土壤温度、控制土壤湿度、控制空气温度、控制空气湿度等操作。
4.根据权利要求1所述的基于无线物联网的智能浇灌系统，其特征在于，所述传感控制模块(50)包括浇灌控制模块(40)、水泵(401)、ZigBee无线通信模块(501)、喷头(402)、电磁阀(403)、土壤温度传感器(502)、土壤湿度传感器(503)、空气温度传感器(504)、空气湿度传感器(505)、光强传感器(506)、水管(404)、水槽(405)，所述喷头(402)的数量不定，根据实际需要决定，所述传感控制模块(50)测得的各项传感器数据通过ZigBee无线通信模块(501)传输到所述区域控制器(30)，所述土壤温度传感器(502)测量并控制土壤温度，所述土壤湿度传感器(503)测量并控制土壤湿度，所述空气温度传感器(504)测量并控制空气温度，所述空气湿度传感器(505)测量并控制空气湿度，当所述传感控制模块(50)接收到所述区域控制器(30)的浇灌操作指令后，所述水泵(401)开启将外部水槽(405)中的水通过水管从所述喷头(402)中喷出从而完成浇灌作业，所述电磁阀(403)的开启和关闭用于多路通水控制，根据实际浇灌需求进行电磁阀的开启或者关闭；所述移动客户端通过以太网将用户在移动客户端键入的控制信息命令传输到所述中央控制器(20)。
【文档编号】A01G25/16GK103999743SQ201410206577
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】何淑飞, 盛庆华, 周巧娣, 于海滨, 叶璘, 汪波涛 申请人:杭州电子科技大学