[實用新型]基于物聯網的分布式灌溉控制系統

有效

• 申請號: 201220554291.5
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN202890123U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 韓安太;郭小華
• 申請（專利權）人: 杭州科技職業技術學院;郭小華
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

技術領域

本實用新型涉及灌溉控制系統，尤其涉及了一種基于物聯網的分布式灌溉控制系統。

背景技術

目前，實現精量灌溉需全面準確獲取作物需水信息，并根據需水信息制訂滿足一定要求的作物灌溉控制方案。近年來，利用無線傳感器網絡具有的自組織、低功耗、低成本、易維護、易擴展等特性，研究人員設計了各種基于不同形式無線傳感器網絡的精量灌溉系統，但從應用現狀來看，這些精量灌溉系統還存在以下不足：

1）絕大多數系統僅考慮了作物需水信息的準確采集，沒有或很少考慮如何實現作物精量灌溉控制，只是一套服務精量灌溉的作物需水信息監測系統。

2）可實現精量灌溉控制的少數系統均采用集中控制方法，對產生控制命令的網絡節點要求高，當系統規模較大時，容易出現通訊瓶頸，增加路由機制設計難度，降低系統可靠性，影響控制效果。

3）多數灌溉控制器依據單一因素（如土壤含水量）產生灌溉控制命令，缺少對環境信息的全面了解，沒有考慮灌溉均勻性、灌溉效率等指標。

4）多數系統的性能測試是在溫室等設施環境下進行的，這些系統在大面積茶園、果園等露天環境下的性能表現還需進一步驗證。

發明內容

本實用新型針對現有技術中沒有或很少考慮如何實現作物精量灌溉控制；當系統規模較大時，容易出現通訊瓶頸，增加路由機制設計難度，降低系統可靠性，影響控制效果；沒有考慮灌溉均勻性、灌溉效率等指標；大面積茶園、果園等露天環境下的性能表現還需進一步驗證的缺點，提供了一種基于物聯網的分布式灌溉控制系統。

為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決：

基于物聯網的分布式灌溉控制系統，包括遠程監控中心、傳感器節點、執行器節點和匯聚節點，其特征在于匯聚節點通過Internet與遠程監控中心連接，執行器節點通過無線網絡與匯聚節點、傳感器節點連接，所述傳感器節點、執行器節點和匯聚節點均至少包括主板模塊、射頻模塊和電源管理模塊，電源管理模塊向主板模塊、射頻模塊供電。

作為優選，所述的主板模塊采用16位信號處理器dsPIC33FJ128GP706A芯片。

作為優選，射頻模塊采用MRF24J40MA芯片，通過SPI接口與主板模塊連接。

作為優選，傳感器節點還包括傳感器模塊，所述傳感器模塊連接茶樹需水信息傳感器與主板模塊，電源管理模塊向傳感器模塊供電。

作為優選，執行器節點還包括執行器模塊，執行器模塊通過PWM控制接口與主板模塊連接，電源管理模塊向執行器模塊供電。

本實用新型由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果：本實用新型設計了相應的傳感器節點、執行器節點和匯聚節點，使得系統既可實現多種茶樹需水信息的遠程采集，又可實現茶樹精量灌溉；同時，開發了與之適應的分布式控制軟件，由于引入了無線傳感器網絡來連接系統中的各個部件，不僅減少了系統的安裝、維護工作量，同時，信息的分布式處理使得網絡設計變得簡單，網絡資源利用率提高；最終實現了較大規模茶園內茶樹需水信息的準確采集和滿足一定性能指標的茶園灌溉控制。

附圖說明

圖1是本實用新型的體系結構圖。

圖2是傳感器節點結構示意圖。

圖3是執行器節點結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1至圖3與實施例對本實用新型作進一步詳細描述：

實施例1

基于物聯網的分布式灌溉控制系統，如圖1所示，基于物聯網的分布式灌溉控制系統，包括遠程監控中心、傳感器節點1、執行器節點2和匯聚節點3，匯聚節點通過Internet與遠程監控中心連接，執行器節點2通過無線網絡與匯聚節點3、傳感器節點1連接。

所述傳感器節點、執行器節點和匯聚節點均至少包括主板模塊、射頻模塊和電源管理模塊，電源管理模塊向主板模塊、射頻模塊供電。

所述的主板模塊采用16位信號處理器dsPIC33FJ128GP706A芯片,該芯片上擴展有ADC接口、數字接口、外部中斷電路、實時時鐘等多種電路，提供了較強大的硬件擴展能力。

射頻模塊采用MRF24J40MA芯片，通過SPI接口與主板模塊連接，射頻模塊負責數據收發、網絡管理等工作。

如圖2所示，傳感器節點還包括傳感器模塊，所述傳感器模塊連接茶樹需水信息傳感器與主板模塊，電源管理模塊向傳感器模塊供電，傳感器模塊主要由傳感器接口電路和信號調理電路構成，傳感器接口電路主要由輸入輸出隔離電路、濾波電路和放大電路構成。