專利名稱：分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子信息技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和灌溉控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一 種分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和城市現(xiàn)代化的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)、工業(yè)或城市綠化區(qū)的灌 溉及控制技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視。在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)綠化區(qū)灌溉方面，目前大 規(guī)模灌溉的自動(dòng)化程度低，主要通過(guò)人工控制水泵提水、水渠輸水、全覆蓋漫灌的方式，其 工程勞動(dòng)量較大，灌溉效率不高，并且灌溉周期和灌溉量都主要依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)確定， 容易造成水資源浪費(fèi)。在工業(yè)、城市綠化帶灌溉方面，目前主要通過(guò)灑水車或人工接拉管道 方式進(jìn)行，其運(yùn)水成本和人工成本都較高，不適合現(xiàn)代城市灌溉的需求。迄今為止，尚未出 現(xiàn)一種具有節(jié)水、節(jié)能、節(jié)約人工、灌溉效果好等特點(diǎn)的自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，難以滿足各種 綠化區(qū)灌溉的現(xiàn)代化要求。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種分布式網(wǎng)絡(luò)自 動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，以滿足農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)、工業(yè)或城市綠化區(qū)的自動(dòng)化灌溉需求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)手段分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系 統(tǒng)，包括中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)和至少一個(gè)灌溉單元，所述灌溉單元包括土壤濕度傳感器、無(wú)線終 端控制器、控制閥和灌溉管路；所述中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)與灌溉單元的無(wú)線終端控制器通過(guò)無(wú) 線通信網(wǎng)絡(luò)連接；所述土壤濕度傳感器與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入端連接，所述控制閥 與無(wú)線終端控制器的控制輸出端連接；所述中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)為具有監(jiān)控軟件且接入無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)，用于分別對(duì) 各個(gè)灌溉單元的無(wú)線終端控制器發(fā)送設(shè)置信息并進(jìn)行監(jiān)控；所述土壤濕度傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤濕度，并將土壤濕度檢測(cè)信號(hào)發(fā)送至無(wú)線 終端控制器；所述無(wú)線終端控制器設(shè)置有供中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別的地址標(biāo)識(shí)，根據(jù)中央監(jiān) 控計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的設(shè)置信息對(duì)灌溉控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，再根據(jù)土壤濕度傳感器發(fā)來(lái)的土壤濕 度信號(hào)結(jié)合灌溉控制參數(shù)向控制閥發(fā)送灌溉操作指令，并向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送反饋信 息；所述控制閥根據(jù)灌溉操作指令執(zhí)行打開或關(guān)閉灌溉管路的任務(wù)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述灌溉單元還包括溫度傳感器，與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸 入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤環(huán)境溫度，并將溫度檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器；無(wú)線終 端控制器根據(jù)溫度檢測(cè)信號(hào)按預(yù)設(shè)定的方式調(diào)整灌溉操作指令。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述灌溉單元還包括流量傳感器，與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸 入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)灌溉管路中的水流量，并將水流量檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器；當(dāng)水流量檢測(cè)信號(hào)與無(wú)線終端控制器向控制閥發(fā)送的操作指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系異常時(shí)，無(wú) 線終端控制器通過(guò)反饋信息向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)報(bào)告其控制閥/灌溉管路工作異常。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述灌溉單元還包括振動(dòng)傳感器、傾斜傳感器和警報(bào)器；所述振 動(dòng)傳感器與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)線終端控制器的機(jī)體振動(dòng) 情況，并將振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器；所述傾斜傳感器與無(wú)線終端控制器的信 號(hào)輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)線終端控制器的機(jī)體傾斜情況，并將傾斜檢測(cè)信號(hào)傳送至 無(wú)線終端控制器；所述警報(bào)器與無(wú)線終端控制器的控制輸出端連接；當(dāng)振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)和傾 斜檢測(cè)信號(hào)的值超過(guò)預(yù)設(shè)定范圍時(shí)，無(wú)線終端控制器控制警報(bào)器發(fā)出警報(bào)信號(hào)，并通過(guò)反 饋信息向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)報(bào)告防盜警告。具體而言，所述無(wú)線終端控制器包括終端電源、微處理器以及與微處理器連接的 無(wú)線通信模塊和存儲(chǔ)模塊；所述終端電源為無(wú)線終端控制器供電；所述無(wú)線通信模塊用于 接收和發(fā)送無(wú)線通信信號(hào)；所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；所述微處理器控制無(wú)線通信模塊 的信號(hào)收、發(fā)過(guò)程，根據(jù)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的信號(hào)完成灌溉控制參數(shù)的設(shè)置和存儲(chǔ)，對(duì)輸 入信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果輸出相應(yīng)的控制指令和反饋信息。作為優(yōu)化方案，所述終端電源由太陽(yáng)能電池板、蓄電池及充電電路構(gòu)成；所述太陽(yáng) 能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)充電電路將供電后多余的電能儲(chǔ)蓄在蓄電池中。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述灌溉單元還包括電量檢測(cè)電路，與無(wú)線終端控制器的信號(hào) 輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)終端電源的剩余電量，并將剩余電量檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端 控制器；當(dāng)檢測(cè)到終端電源剩余電量不足時(shí)，無(wú)線終端控制器通過(guò)反饋信息向中央監(jiān)控計(jì) 算機(jī)報(bào)告電量不足警告。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下有益效果1>本實(shí)用新型的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)各個(gè)灌溉單元的土 壤濕度并執(zhí)行相應(yīng)的灌溉操作，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)、工業(yè)或城市綠化區(qū)的自動(dòng)灌溉控 制。2>本實(shí)用新型的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)可針對(duì)不同的灌溉單元進(jìn)行差異 化控制和管理，適用于不同要求的大規(guī)模農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)、工業(yè)或城市綠化區(qū)灌溉。3>作為一種改進(jìn)方案，本實(shí)用新型的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)通過(guò)增設(shè)土 壤溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤環(huán)境溫度，以根據(jù)土壤溫度調(diào)整灌溉操作指令，使得灌溉控制 過(guò)程更加多元化。4>在進(jìn)一改進(jìn)步的方案中，可通過(guò)設(shè)置流量傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)灌溉管路中的水流 量，水流量檢測(cè)信號(hào)與無(wú)線終端控制器向控制閥發(fā)送的操作指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系與預(yù)設(shè)定對(duì)應(yīng) 關(guān)系不一致，即可判斷控制閥或灌溉管路工作異常，并向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送報(bào)告，提示工 作人員安排維護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)本分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的自檢功能。5>在進(jìn)一改進(jìn)步的方案中，還可通過(guò)振動(dòng)傳感器和傾斜傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)線終 端控制器的機(jī)體振動(dòng)情況和傾斜情況，同時(shí)用警報(bào)器，若無(wú)線終端控制器的機(jī)體因人為破 壞導(dǎo)致振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)和傾斜檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)異常，即可向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)報(bào)告防盜警告，同 時(shí)用警報(bào)器報(bào)警以威懾破壞者，從而實(shí)現(xiàn)本分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的防盜功能。6>本實(shí)用新型的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)其無(wú)線終端控制器可采用太陽(yáng)能 自主供電，無(wú)需在灌溉區(qū)單獨(dú)配電，提高了本實(shí)用新型系統(tǒng)在丘陵、山地等特殊環(huán)境的可實(shí)現(xiàn)性和可操作性，并且節(jié)能環(huán)保；還可設(shè)置電量檢測(cè)電路檢測(cè)電源剩余電量，以便在剩余電 量不足時(shí)向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送警告，全面監(jiān)控太陽(yáng)能供電情況。7>借助無(wú)線終端控制器的無(wú)線通信模塊，還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信信號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)， 使得自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在本系統(tǒng)中的應(yīng)用成為可能，從而擺脫了通過(guò)服務(wù)商提供無(wú)線通 信網(wǎng)絡(luò)支持的限制，有助于降低系統(tǒng)構(gòu)建成本和通信運(yùn)營(yíng)成本。

圖1為實(shí)施例1分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所采用的無(wú)線終端控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實(shí)施例2分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1 參見圖1，本實(shí)施例為一個(gè)最簡(jiǎn)單的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，主要由中央監(jiān) 控計(jì)算機(jī)1和一個(gè)灌溉單元2構(gòu)成；灌溉單元2主要由土壤濕度傳感器3、無(wú)線終端控制器 4、控制閥5和灌溉管路6構(gòu)成，負(fù)責(zé)一個(gè)綠化區(qū)的自動(dòng)灌溉控制。中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)1是一 臺(tái)安裝了監(jiān)控軟件并且接入了由服務(wù)商提供的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(如公用GPRS網(wǎng)絡(luò))的計(jì)算機(jī)， 通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)與灌溉單元2中的無(wú)線終端控制器4進(jìn)行信號(hào)、數(shù)據(jù)通信，以對(duì)無(wú)線終端 控制器發(fā)送設(shè)置信息以及進(jìn)行監(jiān)控。無(wú)線終端控制器4是一個(gè)具有數(shù)據(jù)處理能力的模塊化 集成裝置，且設(shè)置有供中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別的地址標(biāo)識(shí)；土壤濕度傳感器3連接在無(wú) 線終端控制器4的信號(hào)輸入端，控制閥5連接在無(wú)線終端控制器4的控制輸出端。土壤濕 度傳感器3埋設(shè)在自行選定或者具有代表性自行選定的土壤灌溉區(qū)域中，可以設(shè)置一個(gè)， 也可以設(shè)置多個(gè)，用于檢測(cè)其埋設(shè)區(qū)域范圍的土壤濕度信號(hào)。灌溉管路6的設(shè)置數(shù)量根據(jù) 實(shí)際應(yīng)用情況確定，灌溉管路的供水端連接自來(lái)水管道或者供水池，出水端根據(jù)灌溉方式 的不同設(shè)置不同形式的灌溉出水裝置6. 1，如噴頭、滴頭或者土下滲水管等，且出水端與土 壤濕度傳感器所在的土壤灌溉區(qū)域相對(duì)應(yīng)?？刂崎y5設(shè)置在灌溉管路6的入水端主路或者 出水端支路上(圖1中，控制閥設(shè)置在灌溉管路的入水端主路上)，根據(jù)無(wú)線終端控制器發(fā)送 的灌溉操作指令執(zhí)行打開或關(guān)閉灌溉管路的任務(wù)。無(wú)線終端控制器4是本系統(tǒng)中的重要元件，實(shí)現(xiàn)了分布式自主灌溉控制；如圖2所 示，它主要由終端電源4. 1、微處理器4. 2以及與微處理器連接的無(wú)線通信模塊4. 3和存儲(chǔ) 模塊4. 4構(gòu)成模塊化集成裝置。終端電源4. 1可以采用市電、充電電池或者太陽(yáng)燈電源，為 整個(gè)無(wú)線終端控制器供電。無(wú)線通信模塊4. 3具有所采用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的通信協(xié)議 (如GPRS通信模塊)，用于接收和發(fā)送無(wú)線通信信號(hào)，還可以通過(guò)路由設(shè)置實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信信 號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能。存儲(chǔ)模塊4. 4采用外接FLASH或者微處理器自帶RAM均可，用于存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)。微處理器4. 2可采用單片機(jī)、ARM處理器等，主要控制無(wú)線通信模塊的信號(hào)收、發(fā)過(guò)程， 根據(jù)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的信號(hào)完成灌溉控制參數(shù)的設(shè)置和存儲(chǔ)，對(duì)輸入信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理，并根據(jù)處理結(jié)果輸出相應(yīng)的控制指令和反饋信息。在具體灌溉操作時(shí)，工作人員先通過(guò)對(duì)灌溉單元的實(shí)際情況進(jìn)行考察，了解灌溉區(qū)域內(nèi)植被對(duì)土壤濕度的需求，確定適宜的土壤濕度閾值；同時(shí)還根據(jù)其無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)狀 況確定適宜的反饋頻率，以保障能夠暢通的接收無(wú)線終端控制器的反饋信息；然后按照以 上確定的數(shù)據(jù)制定包含土壤濕度閾值和反饋頻率的設(shè)置信息，再附加地址標(biāo)識(shí)作為無(wú)線終 端控制器的識(shí)別符，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無(wú)線終端控制器。無(wú)線終端控制器在收到信 息后，對(duì)附加的地址標(biāo)識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，若與自身的地址標(biāo)識(shí)相同，無(wú)線終端控制器則按設(shè)置信 息對(duì)土壤濕度閾值和反饋周期等灌溉控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和儲(chǔ)存。隨后，無(wú)線終端控制器則 根據(jù)土壤濕度傳感器檢測(cè)的土壤濕度信號(hào)結(jié)合土壤濕度閾值向控制閥發(fā)送灌溉操作指令， 當(dāng)檢測(cè)的土壤濕度小于土壤濕度閾值時(shí)，無(wú)線終端控制器指示控制閥打開相應(yīng)灌溉區(qū)域或 者全部的灌溉管路進(jìn)行灌溉；當(dāng)檢測(cè)的土壤濕度大于等于土壤濕度閾值時(shí)，無(wú)線終端控制 器指示控制閥關(guān)閉灌溉管路；由此根據(jù)各個(gè)土壤濕度傳感器的土壤濕度檢測(cè)信號(hào)實(shí)施相應(yīng) 的灌溉操作，保證灌溉單元中土壤濕度均衡在土壤濕度閾值上，實(shí)現(xiàn)無(wú)線終端控制器的自 主灌溉控制。在控制灌溉過(guò)程的同時(shí)，無(wú)線終端控制器還按反饋周期向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā) 送包含信號(hào)輸入狀態(tài)和控制輸出狀態(tài)的反饋信息，并附加地址標(biāo)識(shí)作為無(wú)線終端控制器的 識(shí)別符；中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)利用附加的地址標(biāo)識(shí)對(duì)無(wú)線終端控制器發(fā)送的反饋信息加以識(shí) 別，以確認(rèn)該信息來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)線終端控制器，再根據(jù)反饋信息的內(nèi)容監(jiān)控灌溉單元中 土壤濕度傳感器、無(wú)線終端控制器、控制閥等設(shè)備的工作情況，便于工作人員進(jìn)行后續(xù)的統(tǒng) 計(jì)分析和優(yōu)化管理；工作人員還可以根據(jù)不同季節(jié)或者灌溉單元中植被的不同生長(zhǎng)情況， 隨時(shí)更改設(shè)置信息，通過(guò)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)灌溉單元的無(wú)線終端控制器的灌溉控制參數(shù)進(jìn) 行重新設(shè)置，管理非常方便。實(shí)施例2:如圖3所示，本實(shí)施例中的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)應(yīng)用于一大規(guī)模農(nóng)業(yè) 區(qū)，中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)1需要監(jiān)控管理多個(gè)灌溉單元2，每個(gè)灌溉單元負(fù)責(zé)一個(gè)農(nóng)作物種植區(qū) 域的灌溉控制。由于灌溉控制規(guī)模較大，在本實(shí)施例中，中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)1通過(guò)自組織無(wú)線 通信設(shè)備1. 1連接自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。灌溉單元2的主要設(shè)備與實(shí)施例1基本相同，包 括土壤濕度傳感器3、無(wú)線終端控制器4、控制閥5和灌溉管路6 ；區(qū)別在于無(wú)線終端控制器 4的無(wú)線通信模塊采用自組織無(wú)線通信設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)與中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間通過(guò)自組織無(wú) 線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，節(jié)省通信運(yùn)營(yíng)成本。因農(nóng)作物的特殊灌溉需求，高溫灌溉容易產(chǎn)生熱 蒸汽而導(dǎo)致農(nóng)作物壞死，因此灌溉單元在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上還增設(shè)了土壤溫度傳感器7，與 無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤環(huán)境溫度，并將溫度檢測(cè)信號(hào)傳送 至無(wú)線終端控制器，以便根據(jù)土壤環(huán)境溫度對(duì)灌溉操作指令進(jìn)行調(diào)整。由于灌溉控制規(guī)模 較大，灌溉單元中的設(shè)備又主要設(shè)置在開放式的戶外農(nóng)業(yè)區(qū)，人工安全監(jiān)護(hù)很不方便，為此 在灌溉單元中設(shè)置了振動(dòng)傳感器9、傾斜傳感器10和警報(bào)器11等防盜設(shè)備；振動(dòng)傳感器9 和傾斜傳感器10均設(shè)置在無(wú)線終端控制器4的機(jī)體上，分別與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入 端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)線終端控制器的機(jī)體振動(dòng)情況和傾斜情況，并分別將振動(dòng)檢測(cè)信 號(hào)和傾斜檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器；警報(bào)器11與無(wú)線終端控制器4的控制輸出端連 接；工作人員根據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的實(shí)際考察，在無(wú)線終端控制器中預(yù)設(shè)定因環(huán)境因素導(dǎo)致振 動(dòng)檢測(cè)信號(hào)和傾斜檢測(cè)信號(hào)變化的范圍值，當(dāng)無(wú)線終端控制器的機(jī)體因人為破壞導(dǎo)致振動(dòng) 檢測(cè)信號(hào)和傾斜檢測(cè)信號(hào)的值超過(guò)預(yù)設(shè)定范圍時(shí)，無(wú)線終端控制器控制警報(bào)器發(fā)出聲/光 警報(bào)信號(hào)，并通過(guò)反饋信息向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)報(bào)告防盜警告，實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的防盜功能。同時(shí)，為了方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)灌溉管路的故障，灌溉單元中還設(shè)置有流量傳 感器8，與無(wú)線終端控制器4的信號(hào)輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)灌溉管路中的水流量，并將 水流量檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器；若檢測(cè)到灌溉管路6水流量不為零而無(wú)線終端控 制器4并沒有向控制閥5發(fā)送打開管路操作指令，或者無(wú)線終端控制器4已經(jīng)指示控制閥5 打開灌溉管路6而灌溉管路終依然沒有水流量，這些異常情況下無(wú)線終端控制器通過(guò)反饋 信息向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)報(bào)告其控制閥/灌溉管路工作異常，提示工作人員檢查控制閥5或 灌溉管路6是否發(fā)生故障并及時(shí)加以排除，實(shí)現(xiàn)了分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的自檢功 能。此外，因大規(guī)模戶外配電困難，本實(shí)施例中各個(gè)無(wú)線終端控制器4均采用太陽(yáng)能供電的 終端電源，由太陽(yáng)能電池板12、蓄電池13及充電電路構(gòu)成，太陽(yáng)能電池板12將光能轉(zhuǎn)化為 電能，再通過(guò)充電電路將供電后多余的電能儲(chǔ)蓄在蓄電池13中；在白天太陽(yáng)光足夠強(qiáng)時(shí)， 無(wú)線終端控制器由太陽(yáng)能電池板直接供電，在夜間就通過(guò)蓄電池供電。相應(yīng)的，配備電量檢 測(cè)電路14實(shí)時(shí)檢測(cè)終端電源的-剩余電量，并將剩余電量檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器 4 ；當(dāng)檢測(cè)到終端電源剩余電量不足時(shí)，無(wú)線終端控制器通過(guò)反饋信息向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)報(bào) 告電量不足警告，以便采取應(yīng)急供電措施。
具體應(yīng)用過(guò)程中，本實(shí)施例的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的灌溉控制方法如 下1)根據(jù)各個(gè)灌溉單元的實(shí)際情況，利用中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)分別對(duì)各個(gè)灌溉單元制定 包含土壤濕度閾值、土壤濕度閾值和反饋周期的設(shè)置信息，并附加地址標(biāo)識(shí)作為無(wú)線終端 控制器的識(shí)別符，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無(wú)線終端控制器；2)無(wú)線終端控制器驗(yàn)證設(shè)置信息附加的地址標(biāo)識(shí)，若與自身的地址標(biāo)識(shí)不同，無(wú) 線終端控制器將該設(shè)置信息及其附加的地址標(biāo)識(shí)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；若與自身的 地址標(biāo)識(shí)相同，無(wú)線終端控制器則按設(shè)置信息對(duì)土壤濕度閾值、土壤濕度閾值和反饋周期 等灌溉控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和儲(chǔ)存；3)無(wú)線終端控制器根據(jù)土壤溫度傳感器檢測(cè)的土壤溫度信號(hào)結(jié)合土壤溫度閾值 調(diào)整灌溉操作指令，當(dāng)檢測(cè)的土壤環(huán)境溫度大于或等于土壤溫度閾值時(shí)，無(wú)線終端控制器 強(qiáng)制指示控制閥關(guān)閉灌溉管路，并且不執(zhí)行步驟4)；當(dāng)檢測(cè)的土壤環(huán)境溫度小于土壤溫度 閾值時(shí)，無(wú)線終端控制器按步驟4)所述方式發(fā)送灌溉操作指令。4)無(wú)線終端控制器根據(jù)土壤濕度傳感器檢測(cè)的土壤濕度信號(hào)結(jié)合土壤濕度閾值 向控制閥發(fā)送灌溉操作指令，當(dāng)檢測(cè)的土壤濕度小于土壤濕度閾值時(shí)，無(wú)線終端控制器指 示控制閥打開灌溉管路進(jìn)行灌溉；當(dāng)檢測(cè)的土壤濕度大于等于土壤濕度閾值時(shí)，無(wú)線終端 控制器指示控制閥關(guān)閉灌溉管路；5)無(wú)線終端控制按反饋周期向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送包含信號(hào)輸入狀態(tài)和控制輸 出狀態(tài)的反饋信息，并附加地址標(biāo)識(shí)作為無(wú)線終端控制器的識(shí)別符；中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)利用 附加的地址標(biāo)識(shí)對(duì)無(wú)線終端控制器發(fā)送的反饋信息加以識(shí)別，并根據(jù)反饋信息的內(nèi)容監(jiān)控 各個(gè)灌溉單元的工作情況。上述操作控制方法中，利用無(wú)線終端控制器完成無(wú)線通信信號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)，只需 要保證每個(gè)無(wú)線終端控制器的通信半徑中至少存在另一個(gè)無(wú)線終端控制器，便能夠?qū)崿F(xiàn)系 統(tǒng)內(nèi)的自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)連接，保證通信暢通。若確實(shí)存在距離較遠(yuǎn)的情況，也可設(shè)置專 門的通信中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線通信信號(hào)，或者結(jié)合服務(wù)商提供的公用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。[0040]從上 述兩個(gè)實(shí)施例能夠看到，本實(shí)用新型的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)通過(guò)中 央監(jiān)控計(jì)算機(jī)集中設(shè)置和監(jiān)控、無(wú)線終端控制器進(jìn)行分布式灌溉過(guò)程控制、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信 等技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)、工業(yè)或城市綠化區(qū)的自動(dòng)化灌溉控制。 無(wú)線終端控制器對(duì)其所在灌溉單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并實(shí)時(shí)控制灌溉過(guò)程，充分利用了 其自身的數(shù)據(jù)處理能力資源，中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)無(wú)需處理各個(gè)灌溉單元控制過(guò)程中的具體數(shù) 據(jù)，而集中對(duì)無(wú)線終端控制器進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控，保證了中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)能夠?qū)Ω鱾€(gè)灌溉單 元進(jìn)行集成化監(jiān)控管理，便于工作人員針對(duì)反饋信息中體現(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)和分 析，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)置方案。同時(shí)，由于無(wú)線終端控制器分擔(dān)了中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處 理壓力，并避免了大量的實(shí)時(shí)通信數(shù)據(jù)傳輸，特別對(duì)于實(shí)施例2所述的大規(guī)模系統(tǒng)而言，在 需要通信的無(wú)線終端控制器數(shù)量較多的情況下，避免了通信數(shù)據(jù)堵塞，保證了系統(tǒng)能夠流 暢的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和通信，提高了系統(tǒng)的執(zhí)行效率和管理效率，并降低了系統(tǒng)硬件和無(wú)線 通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要求，增強(qiáng)了本實(shí)用新型分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)在大規(guī)模灌溉應(yīng)用 中的經(jīng)濟(jì)性和可行性。此外，在實(shí)施例2中，通過(guò)自檢功能、防盜功能、太陽(yáng)能供電和供電監(jiān) 控功能的優(yōu)化應(yīng)用，工作人員通過(guò)查詢中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)收到的反饋信息便能夠了解系統(tǒng)內(nèi) 各個(gè)灌溉單元的系統(tǒng)功能和安全情況，僅需在突發(fā)事件時(shí)指派工作人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)或通知現(xiàn) 場(chǎng)人員進(jìn)行針對(duì)性的處理，實(shí)現(xiàn)了集成化管理，解決了大規(guī)模灌溉區(qū)域人工分散管理不便 的問(wèn)題，增強(qiáng)了本實(shí)用新型分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)針對(duì)大規(guī)模農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)、工 業(yè)或城市綠化區(qū)灌溉控制的適應(yīng)性能，能更好的滿足管理需求；而且，借助無(wú)線終端控制器 的無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信信號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)，使得自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在本系統(tǒng)中的應(yīng) 用成為可能，從而擺脫了通過(guò)服務(wù)商提供無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)支持的限制，有助于降低系統(tǒng)構(gòu)建 成本和通信運(yùn)營(yíng)成本。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本 實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，包括中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)和至少一個(gè)灌溉 單元，所述灌溉單元包括土壤濕度傳感器、無(wú)線終端控制器、控制閥和灌溉管路；所述中央 監(jiān)控計(jì)算機(jī)與灌溉單元的無(wú)線終端控制器通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)連接；所述土壤濕度傳感器與 無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入端連接，所述控制閥與無(wú)線終端控制器的控制輸出端連接；所述中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)為具有監(jiān)控軟件且接入無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)，用于分別對(duì)各個(gè) 灌溉單元的無(wú)線終端控制器發(fā)送設(shè)置信息并進(jìn)行監(jiān)控；所述土壤濕度傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤濕度，并將土壤濕度檢測(cè)信號(hào)發(fā)送至無(wú)線終端 控制器；所述無(wú)線終端控制器設(shè)置有供中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別的地址標(biāo)識(shí)，根據(jù)中央監(jiān)控計(jì) 算機(jī)發(fā)來(lái)的設(shè)置信息對(duì)灌溉控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，再根據(jù)土壤濕度傳感器發(fā)來(lái)的土壤濕度信 號(hào)結(jié)合灌溉控制參數(shù)向控制閥發(fā)送灌溉操作指令，并向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送反饋信息；所述控制閥根據(jù)灌溉操作指令執(zhí)行打開或關(guān)閉灌溉管路的任務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，所述灌溉單元 還包括溫度傳感器，與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤環(huán)境溫度，并 將溫度檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器；無(wú)線終端控制器根據(jù)溫度檢測(cè)信號(hào)按預(yù)設(shè)定的方 式調(diào)整灌溉操作指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，所述灌溉單元 還包括流量傳感器，與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)灌溉管路中的水 流量，并將水流量檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，所述灌溉單元 還包括振動(dòng)傳感器、傾斜傳感器和警報(bào)器；所述振動(dòng)傳感器與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入 端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)線終端控制器的機(jī)體振動(dòng)情況，并將振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終 端控制器；所述傾斜傳感器與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)線終端 控制器的機(jī)體傾斜情況，并將傾斜檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器；所述警報(bào)器與無(wú)線終 端控制器的控制輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、中任一項(xiàng)所述的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述無(wú)線終端控制器包括終端電源、微處理器以及與微處理器連接的無(wú)線通信模塊和存儲(chǔ)模 塊；所述終端電源為無(wú)線終端控制器供電；所述無(wú)線通信模塊用于接收和發(fā)送無(wú)線通信信 號(hào)；所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，所述終端電源 由太陽(yáng)能電池板、蓄電池及充電電路構(gòu)成；所述太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)充 電電路將供電后多余的電能儲(chǔ)蓄在蓄電池中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于，所述灌溉單元 還包括電量檢測(cè)電路，與無(wú)線終端控制器的信號(hào)輸入端連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)終端電源的剩 余電量，并將剩余電量檢測(cè)信號(hào)傳送至無(wú)線終端控制器；當(dāng)檢測(cè)到終端電源剩余電量不足 時(shí)，無(wú)線終端控制器通過(guò)反饋信息向中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)報(bào)告電量不足警告。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)集中設(shè)置和監(jiān)控、無(wú)線終端控制器進(jìn)行分布式灌溉過(guò)程控制、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)、工業(yè)或城市綠化區(qū)的自動(dòng)化灌溉控制，并可針對(duì)不同的灌溉單元進(jìn)行差異化控制和管理；進(jìn)一步，本實(shí)用新型還通過(guò)自檢功能、防盜功能、太陽(yáng)能供電和供電監(jiān)控功能的優(yōu)化應(yīng)用，增強(qiáng)系統(tǒng)針對(duì)大規(guī)模農(nóng)業(yè)、林業(yè)、商業(yè)、工業(yè)或城市綠化區(qū)灌溉控制的適應(yīng)性能，能更好的滿足管理需求。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201867635SQ20102058125
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者唐云建, 孫懷義, 張芮建, 王東強(qiáng), 王燕霞, 韓鵬 申請(qǐng)人:重慶市科學(xué)技術(shù)研究院