一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，系統(tǒng)裝置可實現(xiàn)土壤濕度多點監(jiān)測與控制，系統(tǒng)裝置由上位機、網(wǎng)關(guān)、協(xié)調(diào)器以及終端節(jié)點構(gòu)成，上位機負(fù)責(zé)設(shè)置各節(jié)點的土壤濕度值以及接收各終端節(jié)點的測量值，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)，各終端節(jié)點由土壤濕度傳感器、信號調(diào)理電路、AD采樣、無線模塊、EEPROM、按鍵、液晶顯示、單片機、控制閥等構(gòu)成，負(fù)責(zé)土壤濕度的采集以及控制。所述的控制閥具有進(jìn)水管道接口、出水管道接口以及開度控制接口，其中控制閥的開度可受單片機控制。本實用新型的優(yōu)點體現(xiàn)在可實現(xiàn)土壤濕度的自動控制、無線數(shù)據(jù)傳輸，克服了現(xiàn)場布線困難和節(jié)約水資源。
【專利說明】
一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001]本實用新型涉及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置。
【背景技術(shù)】
:
[0002]隨著農(nóng)業(yè)集成化和現(xiàn)代化的發(fā)展，土壤濕度的自動控制可以有效的提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，對于提高經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都具有重要的意義。目前，我國的大部分農(nóng)作物種植的土壤濕度控制仍然采用人工控制，這不僅效率低，而且無法實現(xiàn)精確灌溉，由于土壤濕度對于農(nóng)作物的生長起著關(guān)鍵性作用，所以土壤濕度自動控制技術(shù)顯得尤為重要。
【實用新型內(nèi)容】:
[0003]本實用新型的目的在于解決上述問題，提供了一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型公開了如下技術(shù)方案:
[0005]—種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，系統(tǒng)可實現(xiàn)土壤濕度多點監(jiān)測與控制，系統(tǒng)由上位機、網(wǎng)關(guān)、協(xié)調(diào)器以及終端節(jié)點構(gòu)成，上位機負(fù)責(zé)設(shè)置各節(jié)點的土壤濕度值以及接收各終端節(jié)點的測量值，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)，各終端節(jié)點由土壤濕度傳感器、信號調(diào)理電路、AD采樣、無線模塊、EEPROM、按鍵、液晶顯示、單片機、控制閥等構(gòu)成，負(fù)責(zé)土壤濕度的采集以及控制。所述的控制閥具有進(jìn)水管道接口、出水管道接口以及開度控制接口，其中控制閥的開度可受單片機控制。
[0006]進(jìn)一步的，所述上位機采用MFC開發(fā)，包括用戶界面程序以及數(shù)據(jù)庫，界面程序可設(shè)置各節(jié)點的土壤濕度值和顯示當(dāng)前各節(jié)點的測量值，數(shù)據(jù)庫中保存了各終端節(jié)點的測量值的歷史數(shù)據(jù)，PC機采用TCP/IP協(xié)議與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。
[0007]進(jìn)一步的，所述網(wǎng)關(guān)采用STM32F107作為主控制器，其內(nèi)部集成了網(wǎng)卡外設(shè)，外接DP83848作為以太網(wǎng)物理層收發(fā)器，采用LWIP作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，網(wǎng)關(guān)與上位機采用TCP/IP協(xié)議通信，與協(xié)調(diào)器采用uart串口進(jìn)行通信。
[0008]進(jìn)一步的，所述協(xié)調(diào)器主要由zigbee芯片CC2530構(gòu)成，負(fù)責(zé)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)上傳下達(dá)。
[0009]進(jìn)一步的，所述終端節(jié)點由土壤濕度傳感器、信號調(diào)理電路、AD采樣、無線模塊、EEPR0M、按鍵、液晶顯示、單片機、控制閥等構(gòu)成。
[0010]進(jìn)一步的，所述無線模塊主要由zigbee芯片CC2530構(gòu)成，與單片機之間采用uart通信。
[0011]進(jìn)一步的，所述控制閥具有進(jìn)水口、出水口和控制端口，其中控制端口與單片機連接，單片機通過產(chǎn)生占空比可調(diào)的PffM信號控制控制閥的開度，進(jìn)而控制出水量的大小。
[0012]進(jìn)一步的，所述自動控制采用PID算法實現(xiàn)，單片機通過AD轉(zhuǎn)換器獲取土壤濕度傳感器的數(shù)據(jù)，將其與設(shè)置值作差，再利用PID算法得出控制閥的開度控制信號，從而控制合適的出水量，控制土壤濕度達(dá)到設(shè)置值。
[0013]本實用新型公開的一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，具有以下有益效果:
[0014]1.可實現(xiàn)土壤濕度的精準(zhǔn)控制，有利于農(nóng)作物的生長。
[0015]2.用戶只需要設(shè)置好土壤濕度值，其它不需要人工干預(yù)，節(jié)約勞動力。
[0016]3.上位機保存了各終端節(jié)點的歷史數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)分析提供支撐。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2為本實用新型終端節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖以及【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0020]如圖1、圖2所示，一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，系統(tǒng)可實現(xiàn)土壤濕度多點監(jiān)測與控制，系統(tǒng)由上位機、網(wǎng)關(guān)、協(xié)調(diào)器以及終端節(jié)點構(gòu)成，上位機負(fù)責(zé)設(shè)置各節(jié)點的土壤濕度值以及接收各終端節(jié)點的測量值，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)，各終端節(jié)點由土壤濕度傳感器、信號調(diào)理電路、AD采樣、無線模塊、EEPROM、按鍵、液晶顯示、單片機、控制閥等構(gòu)成，負(fù)責(zé)土壤濕度的采集以及控制。所述的控制閥具有進(jìn)水管道接口、出水管道接口以及開度控制接口，其中控制閥的開度可受單片機控制。
[0021]所述上位機采用MFC開發(fā)，包括用戶界面程序以及數(shù)據(jù)庫，界面程序可設(shè)置各節(jié)點的土壤濕度值和顯示當(dāng)前各節(jié)點的測量值，數(shù)據(jù)庫中保存了各終端節(jié)點的測量值的歷史數(shù)據(jù)，PC機采用TCP/IP協(xié)議與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。
[0022]所述網(wǎng)關(guān)采用STM32F107作為主控制器，其內(nèi)部集成了網(wǎng)卡外設(shè)，外接DP83848作為以太網(wǎng)物理層收發(fā)器，采用LWIP作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，網(wǎng)關(guān)與上位機采用TCP/IP協(xié)議通信，與協(xié)調(diào)器采用uart串口進(jìn)行通信。
[0023]所述協(xié)調(diào)器主要由zigbee芯片CC2530構(gòu)成，負(fù)責(zé)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)上傳下達(dá)。
[0024]所述終端節(jié)點由土壤濕度傳感器、信號調(diào)理電路、AD采樣、無線模塊、EEPR0M、按鍵、液晶顯不、單片機、控制閥等構(gòu)成。
[0025]所述無線模塊主要由zigbee芯片CC2530構(gòu)成，與單片機之間采用uart通信。
[0026]所述控制閥具有進(jìn)水口、出水口和控制端口，其中控制端口與單片機連接，單片機通過發(fā)送PWM信號可控制控制閥的開度，進(jìn)而控制出水量的大小。
[0027]所述自動控制采用PID算法實現(xiàn)，單片機通過AD轉(zhuǎn)換器獲取土壤濕度傳感器的數(shù)據(jù)，將其與設(shè)置值作差，再利用PID算法得出控制閥的開度控制信號，從而控制合適的出水量，控制土壤濕度達(dá)到設(shè)置值。
[0028]盡管通過描述本實用新型的特定實施例介紹了本實用新型，但應(yīng)該理解到，精通本領(lǐng)域的人仍可以對本實用新型進(jìn)行形式上和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種修改，而不脫離本實用新型的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，其特征在于由上位機、網(wǎng)關(guān)、協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點構(gòu)成，用戶可通過上位機或終端節(jié)點的按鍵設(shè)置各終端節(jié)點所在位置的土壤濕度，各終端節(jié)點將設(shè)置值存儲在EEPROM中，并將采集值與設(shè)置值比較，通過單片機控制控制閥實現(xiàn)土壤濕度的自動控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述上位機采用MFC開發(fā)，包括用戶界面程序以及數(shù)據(jù)庫，界面程序可設(shè)置各節(jié)點的土壤濕度值和顯示當(dāng)前各節(jié)點的測量值，數(shù)據(jù)庫中保存了各終端節(jié)點的測量值的歷史數(shù)據(jù)，PC機采用TCP/IP協(xié)議與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述網(wǎng)關(guān)采用STM32F107作為主控制器，其內(nèi)部集成了網(wǎng)卡外設(shè)，外接DP83848作為以太網(wǎng)物理層收發(fā)器，采用LWIP作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，網(wǎng)關(guān)與上位機采用TCP/IP協(xié)議通信，與協(xié)調(diào)器采用uart串口進(jìn)行通信。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述協(xié)調(diào)器由zigbee芯片CC2530構(gòu)成，負(fù)責(zé)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)上傳下達(dá)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述終端節(jié)點由土壤濕度傳感器、信號調(diào)理電路、AD采樣、無線模塊、EEPR0M、按鍵、液晶顯示、單片機、控制閥構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述無線模塊主要由zigbee芯片CC2530構(gòu)成，與單片機之間采用uart通信。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述控制閥具有進(jìn)水口、出水口和控制端口，其中控制端口與單片機連接，單片機通過發(fā)送PWM信號可控制控制閥的開度，進(jìn)而控制出水量的大小。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤濕度自動控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述自動控制采用PID算法實現(xiàn)，單片機通過AD轉(zhuǎn)換器獲取土壤濕度傳感器的數(shù)據(jù)，將其與設(shè)置值作差，再利用PID算法得出控制閥的開度控制信號，從而控制合適的出水量，控制土壤濕度達(dá)到設(shè)置值。
【文檔編號】G05D22/02GK205450806SQ201521063130
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月17日
【發(fā)明人】周小波, 陳曙光, 趙發(fā)勇, 朱義強
【申請人】阜陽師范學(xué)院