[發明專利]一種基于CAN總線的節水灌溉方法及控制器

無效

• 申請號: 201310692605.7
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103713595A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 陳三元
• 申請（專利權）人: 中工武大設計研究有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種基于CAN總線的節水灌溉方法及控制器。

背景技術

中國是一個水資源短缺的國家，人均水資源擁有量約為世界平均水平的1/4，被聯合國列為13個貧水國家之一。水資源緊張是我國經濟社會持續穩定發展長期面臨的突出問題，緩解這一問題的根本出路在于節約用水，主要是發展節水灌溉。利用自動控制技術，實現節水灌溉自動化是提高水資源利用率，緩解農業用水緊張的有效途徑。

現場總線技術是構建節水灌溉自動控制網絡系統的重要手段，目前國內科研機構、高校等單位承擔國家或省節水灌溉方面的計劃項目時普遍采用RS485總線來架構自控網絡系統，一些公司也開發出基于RS485總線的節水灌溉自控系統。

近年來CAN總線在國內開始得到迅速推廣，與RS485相比較，CAN總線具有以下優勢：1）CAN控制器工作于多主方式，這使得CAN總線構成的網絡各節點之間的數據通信實時性強，并且容易構成冗余結構，提高系統的可靠性和系統的靈活性。而利用RS-485只能構成主從式結構系統，通信方式也只能以主站輪詢的方式進行，系統的實時性、可靠性較差。2）CAN總線組網非常靈活，通信速度最大可達到1Mbps，而RS485總線通信及組網的靈活性不強，通信速度也較低。3）CAN具有完善的通信協議，具有可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現，從而大大降低了系統的開發難度，縮短了開發周期，這些是只僅僅有電氣協議的RS-485所無法比擬的。

而在農田灌溉中，自控系統是工作在野外開闊區域，具有范圍大、距離遠、系統分點分散、天氣多變，野外干擾多、工程量大的特點，CAN總線能夠很好的滿足這些要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于CAN總線的節水灌溉方法及控制器，解決現有技術中存在的上述問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于CAN總線的節水灌溉方法，包括以下步驟：

步驟1：電源模塊為節水灌溉控制器供電，人機交互模塊顯示系統運行狀況，并對系統參數進行設置，所述系統參數包括傳感器信號采集模塊采樣的預定時間間隔；

步驟2：通過CAN總線接口模塊將所述節水灌溉控制器的微控制模塊與CAN網絡連接，以實現所述微控制模塊與CAN網絡各節點之間的實時數據通信；

步驟3：傳感器信號采集模塊以預定時間間隔采樣獲得灌溉信息，并將所述灌溉信息向所述微控制模塊發送；

步驟4：所述微控制模塊通過所述CAN網絡獲取天氣信息；

步驟5：微控制模塊根據所述天氣信息和灌溉信息，通過模糊控制算法制定出灌溉策略信息，并將所述灌溉策略信息向控制信號輸出模塊發送；

步驟6：所述控制信號輸出模塊接收所述灌溉策略信息，并根據所述灌溉策略信息控制電磁閥的通斷。

進一步，還包括步驟7：傳感器信號采集模塊以預定時間間隔采樣獲得管道信息，并將所述管道信息向所述微控制模塊發送，所述管道信息包括管道流量信息和管道壓力信息；所述微控制模塊接收所述管道信息，并將所述管道信息與所述灌溉策略信息進行比對，驗證所述灌溉策略信息的準確度；所述灌溉信息包括土壤水分信息、土壤溫度信息和水源液位。

進一步，還可以通過所述人機交互模塊對所述電磁閥進行手動控制。

進一步，當CAN總線通信發生錯誤時，通信故障顯示模塊點亮紅色LED。

一種基于CAN總線的節水灌溉控制器，包括電源模塊、CAN總線接口模塊、微控制模塊、傳感器信號采集模塊和控制信號輸出模塊，所述電源模塊、CAN總線接口模塊、傳感器信號采集模塊和控制信號輸出模塊均與所述微控制模塊電連接；

所述電源模塊用于為所述節水灌溉控制器供電；

所述CAN總線接口模塊用于將所述微控制模塊與CAN網絡連接，以實現所述微控制模塊與CAN網絡各節點之間的實時數據通信；

所述傳感器信號采集模塊用于以預定時間間隔采樣獲得灌溉信息，并將所述灌溉信息向所述微控制模塊發送；

所述微控制模塊用于接收天氣信息和所述灌溉信息，通過模糊控制算法制定出灌溉策略信息，并將所述灌溉策略信息向所述控制信號輸出模塊發送，所述天氣信息通過所述CAN網絡獲取；

所述控制信號輸出模塊用于接收所述灌溉策略信息，并根據所述灌溉策略信息控制電磁閥的通斷。

進一步，所述電源模塊包括外接電源模塊和備用電池模塊，所述外接電源模塊和備用電池模塊通過電源切換電路實現兩種方式的自動切換。