本發(fā)明涉及無線傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著全球范圍內(nèi)水資源的日益匱乏，農(nóng)業(yè)節(jié)水化已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)灌溉用水利用率低下，與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大的差距。土壤墑情信息作為土壤灌溉的重要參數(shù)，有利于加強(qiáng)人們對(duì)土壤灌溉用水的準(zhǔn)確把控，但是目前很多土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仍然采用有線組網(wǎng)方式，通過工業(yè)總線來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，存在布線困難，使用復(fù)雜，難以維護(hù)等諸多不便。

由于成本要求，無線傳感器分布稀疏，每個(gè)傳感器負(fù)責(zé)不同的區(qū)域，其中傳感器路由節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)把終端節(jié)點(diǎn)傳輸過來的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器中，在此期間終端節(jié)點(diǎn)由于電量不足或者其他原因?qū)е虏荒軅骰赝寥罎穸鹊臄?shù)據(jù)，傳感器路由節(jié)點(diǎn)也就不能準(zhǔn)確的控制閥門開關(guān)進(jìn)行灌溉，很容易導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)或者農(nóng)田產(chǎn)量的下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決當(dāng)前農(nóng)田灌溉時(shí)效率低下，產(chǎn)量受限，傳感器節(jié)點(diǎn)分布不均衡以及故障節(jié)點(diǎn)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位出從而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)等問題，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是：一種自動(dòng)檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，其特征在于：包括傳感器終端節(jié)點(diǎn)、傳感器路由節(jié)點(diǎn)、電機(jī)及控制閥門、輸水管道、遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制端和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)；

所述農(nóng)田內(nèi)設(shè)置有若干傳感器終端節(jié)點(diǎn)、傳感器路由節(jié)點(diǎn)和電機(jī)及控制閥門；所述輸水管道布設(shè)在所述農(nóng)田內(nèi)，出水口均設(shè)置有電機(jī)及控制閥門；

所述農(nóng)田分為n個(gè)正m邊形，正m邊形的m個(gè)頂點(diǎn)處均設(shè)置有所述傳感器終端節(jié)點(diǎn)，正m邊形的中心位置處均設(shè)置有所述傳感器路由節(jié)點(diǎn)；每個(gè)正m邊形內(nèi)的傳感器路由節(jié)點(diǎn)接收該正m邊形m個(gè)頂點(diǎn)處的傳感器終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的信息，然后發(fā)送給所述協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，所述協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后發(fā)送給所述遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制端，其中m＝3、4、6；

所述監(jiān)控及控制端根據(jù)接收的數(shù)據(jù)做出灌溉指示，通過所述協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送給各個(gè)傳感器路由節(jié)點(diǎn)，所述傳感器路由節(jié)點(diǎn)控制電機(jī)及控制閥門打開閥門，對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種自動(dòng)檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)的農(nóng)田灌溉方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：傳感器終端節(jié)點(diǎn)、傳感器路由節(jié)點(diǎn)上電初始化之后，傳感器終端節(jié)點(diǎn)斷續(xù)檢測(cè)土壤濕度，并把數(shù)據(jù)傳給傳感器路由節(jié)點(diǎn)；

步驟2：傳感器路由節(jié)點(diǎn)一直接收傳感器終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，一旦數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)都異常，則對(duì)閥門進(jìn)行相應(yīng)控制。

本發(fā)明的有益效果在于：將農(nóng)田劃分為等面積的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，用盡可能少的節(jié)點(diǎn)覆蓋最大的面積，規(guī)則分布有利于實(shí)現(xiàn)具體節(jié)點(diǎn)的尋找；每個(gè)傳感器路由節(jié)點(diǎn)都連有閥門，控制管道在相應(yīng)蜂窩農(nóng)田塊里面的灌溉，可以實(shí)現(xiàn)較為精確的灌溉，節(jié)約水資源；每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)向周圍的三個(gè)傳感器路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，若此節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，就可以由周圍三個(gè)傳感器路由節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確定位，減少人力物力的損耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器終端節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)見圖1和圖2，本發(fā)明提供的一種自動(dòng)檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，包括傳感器終端節(jié)點(diǎn)1、傳感器路由節(jié)點(diǎn)2、電機(jī)及控制閥門3、輸水管道4、遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制端5和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)6；農(nóng)田內(nèi)設(shè)置有若干傳感器終端節(jié)點(diǎn)1、傳感器路由節(jié)點(diǎn)2和電機(jī)及控制閥門3；輸水管道4布設(shè)在農(nóng)田內(nèi)，出水口均設(shè)置有電機(jī)及控制閥門3。

本實(shí)施例采用蜂窩式節(jié)點(diǎn)分布方法，將農(nóng)田大致分為n個(gè)相同大小的正六邊形，在每個(gè)正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)放置傳感器終端節(jié)點(diǎn)1，在正六邊形中心放置傳感器路由節(jié)點(diǎn)2，接收傳感器終端節(jié)點(diǎn)1發(fā)送過來的信息，并且把數(shù)據(jù)一起發(fā)送給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)6，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)6收到數(shù)據(jù)后上傳，管理者可以在遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制端5接收相應(yīng)的信號(hào)并且做出相應(yīng)指示，由協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)6發(fā)送給各個(gè)傳感器路由節(jié)點(diǎn)2，傳感器路由節(jié)點(diǎn)2控制電機(jī)及控制閥門3從而實(shí)現(xiàn)精確灌溉。每個(gè)電機(jī)及控制閥門3單獨(dú)控制，互不影響，每個(gè)傳感器路由節(jié)點(diǎn)2只控制一個(gè)電機(jī)及控制閥門3。

圖1中每塊正六邊形區(qū)域均有自己的土壤墑情范圍，過高或者過低都會(huì)使協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)6對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制端5發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

如圖2所示，本實(shí)施例的傳感器終端節(jié)點(diǎn)1和傳感器路由節(jié)點(diǎn)2均由cc2591射頻放大電路11，cc2530模塊12，土壤濕度傳感器13，灌溉閥門14和供電電路15組成。

圖2中cc2530模塊是美國(guó)德州儀器公司推出的一款用于2.4ghz802.15.4、zigbee和rf4ce應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)解決方案，結(jié)合了領(lǐng)先的rf收發(fā)器的優(yōu)良性能，能夠以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。cc2530模塊12主要由8051微處理器、zigbee射頻模塊和接口電路組成，接口電路和外部設(shè)備灌溉閥門14、土壤濕度傳感器13和cc2591射頻功率放大電路11相連。

圖2中節(jié)點(diǎn)的cc2591射頻功率放大電路11能夠在附近節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)，把信號(hào)發(fā)送給周邊的傳感器路由節(jié)點(diǎn)2，可以達(dá)到確認(rèn)附近節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生故障的作用。

由于成本控制，太陽(yáng)能光伏電池供電電路僅提供給傳感器路由節(jié)點(diǎn)2，使其不斷和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，傳感器終端節(jié)點(diǎn)1采用電池供電，供電時(shí)間可達(dá)8-12個(gè)月。

請(qǐng)見圖3，本發(fā)明提供的一種自動(dòng)檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)的農(nóng)田灌溉方法，包括以下步驟：

步驟1：傳感器終端節(jié)點(diǎn)1、路由節(jié)點(diǎn)2上電初始化之后，傳感器終端節(jié)點(diǎn)1斷續(xù)檢測(cè)土壤濕度，并把數(shù)據(jù)傳給路由節(jié)點(diǎn)2；

傳感器終端節(jié)點(diǎn)1斷續(xù)檢測(cè)土壤濕度，并判斷土壤濕度是否小于閥值；

若是，則電機(jī)及控制閥門3打開，進(jìn)行灌溉，并繼續(xù)斷續(xù)檢測(cè)土壤濕度；

若否，則傳感器終端節(jié)點(diǎn)1繼續(xù)斷續(xù)檢測(cè)土壤濕度。

步驟2：路由節(jié)點(diǎn)2一直接收傳感器終端節(jié)點(diǎn)1的數(shù)據(jù)，一旦數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)都異常，則對(duì)閥門進(jìn)行相應(yīng)控制。

路由節(jié)點(diǎn)2一直接收傳感器終端節(jié)點(diǎn)1的數(shù)據(jù)，并判斷每次是否均接收到6個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)1的數(shù)據(jù)；

若是，則繼續(xù)接收傳感器終端節(jié)點(diǎn)1的數(shù)據(jù)；

若否，則針對(duì)沒有接收到信號(hào)的傳感器終端節(jié)點(diǎn)1，判斷是否有另外路由節(jié)點(diǎn)2接收到該傳感器終端節(jié)點(diǎn)1的信號(hào)；若否，則向協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)6發(fā)送該傳感器終端節(jié)點(diǎn)1出錯(cuò)信息，然后繼續(xù)接收傳感器終端節(jié)點(diǎn)1的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明中若某一傳感器終端節(jié)點(diǎn)1發(fā)生故障，則其周圍三個(gè)傳感器路由節(jié)點(diǎn)2均收不到該傳感器終端節(jié)點(diǎn)1發(fā)出的信息，此時(shí)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)6就可以判定是具體什么區(qū)域的哪個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生的故障，并及時(shí)將信息上傳通知管理者做出相應(yīng)維修處理。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。