[發明專利]基于ZigBee通信技術的閥門控制器及其控制方法

有效

• 申請號: 200810046093.6
• 申請日: 2008-09-18
• 公開（公告）號: CN101349914A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 賀新;古鐘璧;李博;魏煜帆;馮宇
• 申請（專利權）人: 賀新
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;A01G25/16;G06K19/07
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司
• 代理人: 潘育敏

1.一種基于ZigBee通信技術的閥門控制器，與控制中心、遠程終端設備RTU共同構成膜下滴灌自動化控制系統，控制中心通過現有無線網絡與安置在田間的遠程終端設備RTU連接，其特征在于：遠程終端設備RTU與各個閥門控制節點組成ZigBee通信網絡，各個閥門控制節點設置閥門控制器，閥門控制器由可調功率射頻和中央控制MCU模塊、閥門控制模塊、水壓采集反饋模塊、工程安裝調試模塊、供電單元五部分構成，可調功率射頻和中央控制MCU模塊與系統控制中心的射頻模塊相匹配，閥門控制模塊，水壓采集反饋模塊，工程安裝調試模塊分別與可調功率射頻和中央控制MCU模塊雙向連接，閥門控制模塊的輸出端連接電磁閥門，水壓采集模塊的輸出端連接壓力傳感器，供電單元模塊與電池連接，3路供電，包括閥門控制器的2組工作電源和電磁閥門的大電流開/關電源。

2.如權利要求1所述的閥門控制器，其特征在于：所述可調功率射頻和中央控制MCU模塊是由集成有射頻模塊具有增強型8051內核的芯片CC2430，高頻放大器CC2591和2.4GHZ天線與饋線系統組成；所述供電單元模塊與電池連接提供閥門控制器的2組工作電源和電磁閥門的大電流開/關電源，是由芯片MIC5219-3.3提供可調功率射頻和中央控制MCU模塊、工程安裝調試模塊所需的3.3V的工作電源，由芯片MIC5219-5.0提供壓力傳感器所需的5.0V電源，由芯片MIC29302提供電磁閥門開/關所需的500mA大電流可關斷電源。

3.如權利要求1所述的閥門控制器，其特征在于：所述閥門控制模塊的輸出端連接的電磁閥門可連接n個，所述水壓采集模塊的輸出端連接壓力傳感器可連接n個。

4.如權利要求1所述的閥門控制器，其特征在于：所述閥門控制模塊是采用ULN2803模塊和二極管構成的邏輯開關電路，水壓采集模塊是壓力傳感器，工程調試模塊是MAX3232和RS232接口。

5.如權利要求2所述的閥門控制器，其特征在于：所述工程安裝調試模塊由3.3V電源供電，是在工程調試過程中開啟撥動開關對工程調試模塊進行供電。

6.一種基于ZigBee通信技術的閥門控制方法，其特征在于：閥門控制器的控制方法是：與膜下滴灌自動化控制系統的控制中心相連接的遠程終端設備RTU與閥門控制器間采用ZigBee無線數據傳輸通信，構成ZigBee網狀網網絡通信，其中遠程終端設備RTU作為協調器節點，各節點射頻功率根據距離可調；通過軟件對閥門控制器采用同時喚醒和同時休眠的間歇式運行工作方式，控制中心通過向各閥門控制器發送命令實現對指定電磁閥門進行開/關控制，同時進行水壓采集信息的反饋；閥門控制器中的電源單元實行3路供電，包括3.3V常開電源，5V可關斷電源和對電磁閥開/關控制可關斷大電流電源，所述3.3V常開電源，是對可調射頻和中央控制MCU模塊、工程安裝調試模塊的供電，5V可關斷電源是對水壓采集反饋模塊和壓力傳感器供電，在不進行水壓采集時關閉；對電磁閥門開/關控制的500mA大電流電源，對電磁閥執行開/關命令時供電，在不執行開/關命令時關閉。

7.如權利要求6所述的閥門控制方法，其特征在于：所述閥門控制器是在軟件的控制下工作，其閥門控制器休眠和喚醒的流程是：初始化后，I/O口高阻位，關閉不要的電源，打開射頻端口，遠程終端設備通過廣播方式向所有閥門控制器發送校時幀，告知定時器初值，各閥門控制器收到此廣播幀后通過修改定時器初值并重新計時達到全網時間同步；在沒有需要處理的任務時，協調器節點自動向各節點廣播發送休眠指令與休眠時長，每個節點在收到此命令后關閉射頻端口和外圍電路供電、MCU設置休眠時長、開啟定時器進入休眠模式；休眠時長到，定時器溢出中斷喚醒，打開射頻端口、并向控制中心詢問有無任務；若有任務，控制中心立即向該節點發送控制命令，由節點執行；

Zigbee通信采用發送功率調節的流程是：各節點通過軟件在接收到數據幀后利用平均相關值計算出鏈路質量指示LQI，程序根據LQI值修改射頻模塊CC2430的輸出功率寄存器調節發送功率，實現按照所需通信距離智能調節發射功率；

水壓采集信息的反饋流程是：壓力傳感器通過各個閥門控制結點和通信網絡，實時向滴灌系統控制中心反饋當前水壓值；控制中心查詢水壓與流量對照表找到對應的流量，根據本次灌溉預計用水量，計算并智能調節灌溉時間，到時后，滴灌系統控制中心發布關閉電磁閥的命令。

8.如權利要求6所述的閥門控制方法，其特征在于：閥門控制器還采用了剩余電量采集并附于數據幀中通過交換數據讓其他節點知曉的方式。