[發明專利]大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統及其使用方法

在審

• 申請號: 201610108364.0
• 申請日: 2016-02-28
• 公開（公告）號: CN105580716A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 霍孟友;羅彥銘;顧雯雯;鄭亞鵬
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 顏洪嶺

1.大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統，其特征在于，包括遠程監控平臺、至 少一個監控站和若干個監控終端；遠程監控平臺與監控站之間以GPRS方式進行數據通信， 監控站與監控終端之間以ZigBee網絡進行數據通信；

所述遠程監控平臺包括服務器；

所述監控站包括單片機、水泵變頻控制器、供水壓力傳感器、GPRS模塊和ZigBee 模塊；單片機通過串行接口分別與水泵變頻控制器、GPRS模塊和ZigBee模塊連接，供水 壓力傳感器與水泵變頻控制器電連接；

所述監控終端包括ZigBee模塊、土壤溫濕度傳感器、電磁閥驅動電路、電磁閥；ZigBee 模塊分別與土壤溫濕度傳感器、電磁閥驅動電路電連接，電磁閥驅動電路與電磁閥電連 接。

2.如權利要求1所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統，其特征在于，所 述監控站還包括三相電計量芯片和遠傳計量水表，三相電計量芯片和遠傳計量水表分別 與單片機電連接。

3.如權利要求1所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統，其特征在于，所 述監控終端還包括太陽能電池板、充電電池和電池充電管理電路，太陽能電池板通過電 池充電管理電路與充電電池連接，充電電池分別與ZigBee模塊、土壤溫濕度傳感器及電 磁閥驅動電路電連接。

4.如權利要求1所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統，其特征在于，所 述電磁閥驅動電路選用升壓型變換電路。

5.如權利要求1所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統，其特征在于，所 述土壤溫濕度傳感器選用STH11型溫、濕度一體化傳感器。

6.如權利要求3所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統，其特征在于，所 述電池充電管理電路選用具有太陽能電池最大功率點跟蹤功能的充電管理集成電路。

7.如權利要求6所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統，其特征在于，所 述電池充電管理電路選用CN3791充電管理集成電路。

8.一種如權利要求1-7任一項所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統的使 用方法，包括以下步驟，

(1)采樣點的土壤溫濕度傳感器實時采集田塊上的溫、濕度數據，并將溫、濕度數 據傳輸給監控終端的ZigBee模塊；

(2)監控終端的ZigBee模塊接收到溫、濕度數據后與存儲于監控終端ZigBee模塊 里的土壤濕度上、下限閾值及土壤溫度上限閾值比較，當超過土壤溫度上限閾值或低于 土壤濕度下限閾值時，監控終端通過ZigBee模塊向監控站發送灌溉請求信息；

(3)監控站根據監控終端發送的請求信息決策是否啟動灌溉供水，若判定為需要進 行灌溉時，監控站向監控終端發送灌溉命令并向水泵變頻控制器發送啟動工作指令，水 泵變頻控制器驅動水泵電機向供水主管道輸送設定壓力的灌溉用水，接收到灌溉啟動指 令且土壤濕度沒有達到土壤濕度上限閾值的監控終端都打開用水支路電磁閥進行灌溉操 作；

(4)當監控終端檢測到土壤濕度達到土壤濕度上限閾值時，監控終端則關閉用水支 路電磁閥并向監控站發送灌溉結束信息，監控站依據接收到的灌溉結束信息判斷是否需 要結束灌溉過程，若需要結束灌溉過程監控站則向水泵變頻控制器發送結束工作命令停 止灌溉供水。

9.如權利要求8所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統的使用方法，其特 征在于，遠程監控平臺通過GPRS網絡通信向監控站下發修改后的土壤濕度上、下限閾值 及土壤溫度上限閾值，監控站接收到修改后的土壤濕度上、下限閾值及土壤溫度上限閾 值后存儲于ZigBee模塊中，同時監控站利用自身的ZigBee模塊向監控終端發送修改后 的土壤濕度上、下限閾值及土壤溫度上限閾值并存儲于監控終端的ZigBee模塊中。

10.如權利要求8所述的大區域多田塊自動節水灌溉三級控制系統的使用方法，其 特征在于，遠程監控平臺設有網絡客戶端訪問功能，有權限的管理人員可在任何一臺能 上網的計算機上登錄遠程監控平臺界面，根據天氣預報情況人工修改即將降雨的某時間 段內的某些田塊土壤濕度上、下限閾值，或者對即將降雨的某時間段內的某些田塊設置 灌溉禁止指令，并通過GPRS網絡通信發送給相應需要調整或灌溉禁行控制的監控站。