一种基于双通道数据通信的智能灌溉装置的制作方法

[0001]
本发明具体涉及一种基于双通道数据通信的智能灌溉装置，属于物联网技术领域。


背景技术：

[0002]
我国正处于“四化同步”国家发展战略的关键时期，积极推动农业物联网的技术革新与落地应用，对促进我国实现从传统农业向现代化高效农业跨越具有重大意义，农业作为物联网技术应用的重要领域之一，也是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征最明显的领域。作为未来物联网研究发展的重要方向，智能农业灌溉装置有着很大的发展前景，与作物种植密切相关的环境因素结合起来，进行环境信息的监测与控制。
[0003]
目前在传统农业作业灌溉中，由于环境比较复杂，完全依靠人力去定时采集信息进行决策和进行维护会不断增加成本，同时对于经济作物，过多或者过少的水分补给会影响产量。在实际作物生长过程中，土壤湿度环境和气象环境(温度、湿度、降雨量、光照)对作物影响较大，存在补水灌溉不及时和人力物力成本过高的问题。


技术实现要素：

[0004]
为了克服现有传统农业灌溉的不足之处，本发明提出了一种基于双通道数据通信的智能灌溉装置。与现有技术相比，该设备有效解决了以下几个关键问题：一方面采用双通道数据通信，实现有线数据传输和无线数据传输，有效解决了在农业环境中数据传输的稳定性不高问题，同时又能降低布线成本；另一方面通过手持控制端，可以控制电磁阀的通断并显示当前环境信息，方便用户查看当前环境状况，进行移动式的灌溉控制；本发明具体涉及一种基于双通道数据通信的智能灌溉装置的技术方案具体如下：
[0005]
该装置的设计主要部分包括以下几个方面：stm32f103rct6主控端、电源模块、传输模块、按键模块、lcd显示模块、stm32f103c8t6中继节点、stm32f103rct6手持控制端、stm32f103rct6终端节点。
[0006]
所述的stm32f103rct6主控端进行数据的汇总，除了能处理当前采集的环境信息，也能通过led显示模块显示当前环境信息，通过按键模块来进行控制灌溉，将控制指令下发给中继节点，完成指令的下发。
[0007]
所述的电源模块为本装置stm32f103单片机提供+3.3v电源，由lm2576和l78l33稳压电源模块产生，在lm2576的输入端接上100uf的电容、可以滤掉低频干扰，得到干净的电源，传输模块所需的电源是由lm2576稳压模块提供。
[0008]
所述的传输模块由pb620主站芯片、pb331从站芯片、sx1262芯片和外围电路组成。pb620主站芯片和pb331从站芯片为提供有线传输通道，将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一个总线。无线传输模块采用sx1262芯片，实现数据的无线传输。
[0009]
所述的按键模块通过stm32f103单片机读取各io口上按键开关的电平变化，通过传输模块实现发送不同的灌溉控制指令。
[0010]
所述的lcd显示模块采用了2.8寸的tftlcd显示屏，由于stm32f103rct6本身没有lcd控制器，所以采用了ili9341控制芯片来驱动tftlcd显示屏。
[0011]
所述的stm32f103c8t6中继节点通过传输模块进行数据接收和发送，实现数据中继的作用，为数据的远距离传输提供可靠支撑。
[0012]
所述的stm32f103rct6手持控制端集按键模块与oled显示模块于一体，stm32f103rct6单片机通过获取各个按键信息，发送对应的控制指令到灌溉控制器节点，实现对电磁阀的开启和关闭操作，同时使用者可通过oled显示模块实时查看当前的环境信息，为使用者提供了一种便携式的控制装置。
[0013]
所述的stm32f103rct6终端节点主要负责灌溉作业时对各分支管道、主干管道的电磁阀的开关控制，并搭载光照传感器、ph值传感器、氮磷钾传感器和温湿度传感器，对环境信息进行精确采集。
[0014]
本发明的有益效果为：
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一种基于双通道数据通信的智能灌溉装置，本发明提出了一种数据传输效率高、稳定性强的农业灌溉装置。该装置通过双通道数据通信，适应多种环境，当处在大田环境中时，无线传输作为主要传输方式，降低了布线成本，当处在林果园区中遮挡物较多，对无线信号传输有较大影响时，有线传输作为主要传输方式，提高了数据传输的可靠性，解决了数据传输不稳定的问题；该设备完成了多种环境参数的信息采集与控制，方便用户获取相关环境信息并进行远程控制，帮助人们对进行高效灌溉，解决了传统农业灌溉的人力成本高、水资源利用率低的问题；该装置嵌入lcd显示界面实现无需电脑即可对环境信息的动态显示。
附图说明
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图1为装置整体结构框图；
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图2为stm32f103rct6手持控制端结构框图；
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图3为stm32f103rct6终端节点结构框图；
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图4为传输模块结构框图；
具体实施方式
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下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
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实施例1
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一种基于双通道数据通信的智能灌溉装置，主要特征在于图1的装置结构组成框图，它主要包括stm32f103rct6主控端(1-1)、按键模块(1-2)、电源模块(1-3)、传输模块(1-4)、lcd显示模块(1-5)、stm32f103c8t6中继节点(1-6)、stm32f103rct6终端节点(1-7)、stm32f103rct6手持控制端(1-13)，它们之间通传输协议进行通信；stm32f103rct6主控端(1-1)搭载按键模块(1-2)、电源模块(1-3)、传输模块(1-4)和lcd显示模块(1-5)，其中电源模块(1-3)由lm2576和l78l33稳压电源模块组成，在lm2576的输入端接上100uf的电容，可以滤掉低频干扰，得到干净的电源，为stm32f103rct6主控端(1-1)提供电源，lcd显示模块
(1-5)用了ili9341控制芯片来驱动tftlcd显示屏，将采集到的信息显示出来；stm32f103rct6主控端(1-1)通过传输模块(1-4)可以将控制指令下发给中继节点(1-6)，并且可以接收来自中继节点(1-6)的数据信息，同时将处理之后的环境数据信息实时显示在lcd显示模块(1-5)上；stm32f103c8t6中继节点(1-6)由电源模块(1-3)和传输模块(1-4)组成，通过传输模块(1-4)进行数据接收和发送，实现数据中继的作用，主要功能是对数据信号的重新发送和转发，来扩大网络传输的距离，为环境数据的远距离传输提供可靠支撑；stm32f103rct6手持控制端(1-13)由传输模块(1-4)、电源模块(1-3)、按键模块(1-2)、oled显示模块(1-14)组成，stm32f103rct6单片机通过获取各个按键信息，通过传输模块(1-4)发送对应的控制指令到stm32f103rct6终端节点(1-7)，实现对电磁阀的开启和关闭操作；oled显示模块(1-14)负责显示当前主要环境参数；stm32f103rct6终端节点(1-7)由电源模块(1-3)、传输模块(1-4)、电磁阀(1-8)、光照传感器(1-9)、ph值传感器(1-10)、氮磷钾传感器(1-11)、温湿度传感器(1-12)组成，主要负责灌溉时对电磁阀的开关控制以及环境信息的采集，并通过传输模块将数据传输给上行节点。
[0023]
实施例2
[0024]
一种基于双通道数据通信的智能灌溉装置的stm32f103rct6手持控制端(1-13)结构框图如图2所示，微处理器stm32f103rct6作为主控中心，oled显示模块(1-14)选用0.96寸oled显示屏，采用iic通信协议将单片机传来的数据显示在屏幕上；电源模块(1-3)由lm2576和l78l33稳压电源芯片产生，并在lm2576的输入端接上100uf的电容，传输模块(1-4)和oled显示模块(1-14)所需的电源是由lm2576稳压模块产生。按键模块(1-2)通过stm32f103rct6单片机读取各io口上按键开关的电平变化，通过传输模块(1-4)实现对应灌溉控制指令的发送。所述的stm32f103rct6终端节点(1-7)结构框图如图(3)所示，电磁阀(1-8)选用脉冲式电磁阀，采用电源模块(1-3)供电；在选用pc817线性光耦驱动电磁阀(1-8)工作。搭载的光照传感器(1-9)、ph值传感器(1-10)、氮磷钾传感器(1-11)、温湿度传感器(1-12)采用rs485接口，在总线两端安装120欧的匹配电阻，通过modbus-rtu传输协议通过modbus-rtu传输协议计算得到精确的传感器数值。。
[0025]
实施例3
[0026]
一种基于双通道数据通信的智能灌溉装置的传输模块(1-4)结构框图如图(4)所示，传输模块(1-4)主要由pb620主站芯片(4-1)、pb331从站芯片(4-2)、sx1262芯片(4-3)已经外围电路(4-4)组成；pb620主站芯片(4-1)和pb331从站芯片(4-2)属于低压直流载波供电总线芯片，将供电线与信号线合二为一，pb620主站芯片(4-1)和pb331从站芯片(4-2)分别与stm32f103单片机相连，pb620主站芯片(4-1)作为主站，负责数据的发送，pb331从站芯片(4-2)作为从站，负责数据的接收，从而实现有线数据传输；sx1262芯片(4-3)支持低功耗的情况下实现超长距离数据无线传输，同时具备优秀的抗干扰能力，采用射频开关pe4259来控制收发，并通过spi接口与射频ic通信，实现数据的无线传输。