[發明專利]兩線制灌溉測控系統

無效

• 申請號: 201110448602.X
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102524029A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張馨;王克武;申長軍;田洪武;閆華;鮑峰;喬曉軍
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;H04B3/54;G08C19/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及測控技術領域，尤其涉及一種兩線制灌溉測控方法及其實現系統。

背景技術

節水灌溉自動化控制設備已從最早的水力控制、機械控制及機械電子混合協調式控制發展到當前的融合有計算機控制、模糊控制、神經網絡、專家系統決策等技術的先進的灌溉控制系統。同時，當前的灌溉控制技術還嵌入了先進的節水灌溉制度，由傳統的充分灌溉向非充分灌溉方向發展，對灌區用水進行監測預報，實現動態管理，并監測土壤墑情和作物生長，開發了一系列控制精度高、功能強大的數字式灌溉采集控制器，并取得了廣泛的應用。

當前主流灌溉控制工程大都采用將采集控制器分別連接泵閥、傳感器的方式，這種方式需要為每個泵閥和傳感器分別設置電源線和通訊線，這給諸如大田灌溉、園林、高爾夫場地灌溉的大工程帶來很多不便。如果試圖利用高成本采集控制器之間的RS485、以太網或無線方式來降低施工布線的成本，相應地，也需要在灌溉系統中增加高成本灌溉采集控制器，反而會導致灌溉系統整體成本上升。因此，減少灌溉施工過程中的施工量和維護量成為節水灌溉控制設備急需解決的問題。

在此需求的基礎上，國外提出了基于兩線制編解碼的灌溉控制方法和設備，通過對連接電磁閥的供電電線進行編碼和解碼來實現兩根線對多區域和多電磁閥的控制管理。但該技術在國內的應用很少，其原因包括：1、國內灌溉現場供電環境比較惡劣，農戶用電雜波較多，雷電、泵、電機等大功率設備對通訊環境產生很大的干擾；2、國外的相關技術集中于末端的研究，缺少對前端處理，直接導致兩線解碼技術并沒有達到理論的距離和效果；3、灌溉工程對閥門的需求量比較大，但進口閥門價格高昂，國內電磁閥裝備技術較落后，相應控制需求功耗比較大，國外成熟產品標準能夠控制四個閥門的解碼器在國內只能控制兩個、甚至一個電磁閥，很多控制兩個和單個閥門的解碼器在國內不能夠工作，這將導致整體成本上升和資源浪費；4、國外在傳感器通訊方面投入的研究較少，節水灌溉過程中所需的環境信息、土壤墑情信息不能夠通過兩線制的模式進行通訊。

國內的兩線制解碼技術還處于空白狀態，大都使用進口產品，類似研究集中于將智能家居、遠程抄表行業的低壓電力載波技術應用在灌溉控制通訊中。國內無兩線制解碼技術相關研究報告，比較接近的電力載波技術在智能家居中應用比較多。具體應用到灌溉過程中的通訊和供電，該技術主要體現在控制器與控制器、控制器與上位機之間的相互通訊，電力載波集中于220V交流電壓上，在較長通訊距離上的容易受到干擾，缺少直接與灌溉閥門的應用模式，已提出的方案電力載波應用于通信控制器之間，在24V交流載波技術方面國內還未成熟，其載波方式是在24V波形上增加更高頻率的信號，大規模應用中通訊距離不能滿足實際應用，并沒有減少田間控制器，該技術在灌溉過程中的深入應用還有很長的路要走。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何改變傳統灌溉工程每個閥門都需要一定數量電纜連接控制器的方式，以減少田間控制器和大幅度降低工程布線和維護成本，以及如何將雷電等現場干擾降至最低。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明的技術方案提供了一種兩線制灌溉測控系統，其包括：灌溉采集控制模塊、控制端編碼/解碼模塊和終端編碼/解碼模塊；其中，

所述終端編碼/解碼模塊與所述控制端編碼/解碼模塊連接，且所述終端編碼/解碼模塊還連接有灌溉控制執行裝置和/或傳感器；所述終端編碼/解碼模塊用于將傳感器采集的信號傳輸至所述控制端編碼/解碼模塊，以及接收所述控制端編碼/解碼模塊的灌溉控制信號并傳輸至所述灌溉控制執行裝置；

所述控制端編碼/解碼模塊還與所述灌溉采集控制模塊連接，用于將接受到的、由傳感器采集的信號傳輸至所述灌溉采集控制模塊，以及接收所述灌溉采集控制模塊發出的灌溉采集控制信號并將其傳輸至所述終端編碼/解碼模塊；

所述灌溉采集控制模塊用于接收并處理傳感器采集的信號，以及發送灌溉采集控制信號；

其中，所述控制端編碼/解碼模塊與終端編碼/解碼模塊之間采用雙絞線連接組成主從式通信網絡，通過對低壓交流9-24V編碼/解碼進行信號傳輸，并對所述灌溉控制執行裝置或傳感器供電。

其中，所述編碼及通信協議包括，以雙絞線載的一個完整周期的交流電信號表示一個二進制代碼，并根據所述一個完整周期的交流電信號不同的缺相信息表示不同的二進制代碼。