基于無線傳感器網絡的荔枝園節水灌溉控制系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于無線傳感器的荔園節水灌溉控制系統及方法，系統包括多個傳感器節點、多個電磁閥控制節點、網關模塊、人機交互模塊、網絡服務器模塊、網站模塊和移動終端模塊；每個傳感器節點連接一個電磁閥控制節點；所述網關模塊與人機交互模塊通過串口相互連接，與網絡服務器模塊通過移動通信網-互聯網相互連接；網絡服務器模塊與手機客戶端模塊通過互聯網相互連接；網絡服務器模塊與網站模塊通過數據庫相互連接；本發明專利技術通過無線傳感器網絡、GPRS和互聯網進行數據的傳輸，保證傳輸的實時性和可靠性，實現了對荔枝園環境的實時監控，提高了灌溉的智能化程度，避免了管理者因為沒有及時察覺荔枝的實時生長狀況而做出正確的措施帶來的損失。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及基于無線傳感器網絡的智能控制的
，特別涉及一種基于無線 傳感器網絡的荔枝園節水灌溉控制系統及方法。
技術介紹
我國落枝種植總面積600000hm2,占世界落枝種植總面積的75 % ;落枝總產量 1290000t，占世界荔枝總產量的47. 78%。目前由于水果生長的自然環境比較復雜，果園生 產管理主要由人工完成，果樹的生長環境、生長發育、栽培技術的實施、生長狀況、病蟲害的 預測等主要靠人為經驗判斷。 一直以來，大部分荔枝園的生長管理主要依賴人工灌溉，而且灌溉量的多少也依 據人工經驗判斷，缺乏科學的管理和智能化的種植。這種方式費時又費力，既造成了人力 物力及水資源的浪費，又沒有達到預期的灌溉效果，且具有較大的盲目性和隨機性，對荔 枝種植質量的提高、種植過程的自動化水平都有較大影響。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有的荔枝園人工灌溉的缺點與不足，提供一種以無線傳 感器網絡技術為核心，通過硬件電路設計和軟件編程，設計了一種適合于荔枝園節水灌溉 的控制系統。 本專利技術的另一目的在于，提供一種適合于荔枝園節水灌溉的控制方法。 為了達到上述第一目的，本專利技術采用以下技術方案： 一種基于無線傳感器的荔園節水灌溉控制系統，包括多個傳感器節點、多個電磁 閥控制節點、網關模塊、人機交互模塊、網絡服務器模塊、網站模塊和移動終端模塊；每個傳 感器節點連接一個電磁閥控制節點；所述網關模塊與人機交互模塊通過串口相互連接，與 網絡服務器模塊通過移動通信網-互聯網相互連接；所述網絡服務器模塊與手機客戶端模 塊通過互聯網相互連接；網絡服務器模塊與網站模塊通過數據庫相互連接； 所述傳感器節點，用于采集荔枝園的環境信息，通過Zigbee網絡傳輸到網關模 塊； 所述電磁閥控制節點，用于通過Zigbee網絡接收網關的指令來對電磁閥進行開 關工作； 所述網關模塊，用于在傳感器節點和電磁閥控制節點休眠的時候，網關模塊將數 據進行格式化處理，利用GPRS模塊與遠程服務器建立起TCP/IP連接，通過Internet將數 據發送到服務器上； 所述人機交互模塊，用于實時查看環境信息和發送相關指令控制相應的電磁閥控 制節點進行滴灌開關工作； 網絡服務器模塊，用于將溫度、濕度、光照度、土壤水分含水量、各節點實時電壓值 和電磁閥狀態顯示出來，并且存儲到本地數據庫，用戶可以利用服務器發送相關指令控制 相應的電磁閥控制節點進行滴灌開關工作；網站模塊，用于讀取數據庫的數據，并將此時的土壤水分含水量和閾值作比較， 當土壤水分含水量超過閾值時，改變數據庫里相關表格的列值，服務器每隔設定時間讀取 改表格的值，然后經過網關模塊發送相關指令控制相應的電磁閥控制節點進行滴灌開關工 作； 移動終端模塊，用于通過互聯網訪問網絡服務器端，接收從服務器端發送的荔枝 園的實時數據，顯示在移動終端上。 優選的，所述傳感器節點包括核心處理器STM32F103C8T6、無線通信模塊CC2530、 功率放大芯片RFX2401、空氣溫濕度傳感器DHT22、光強度傳感器GY-30、土壤水分傳感器 TDR-3、電源模塊和太陽能充電模塊：所述核心處理器STM32F103C8T6通過串口與無線通 信模塊CC2530連接、，所述功率放大芯片RFX2401通過功率放大電路與CC2530模塊連 接、，所述空氣溫濕度傳感器DHT22通過電路與STM32F103C8T6連接、，所述光強度傳感 器GY-30通過IIC總線與STM32F103C8T6連接、，所述土壤水分傳感器TDR-3通過電路與 STM32F103C8T6連接、，所述電源模塊通過電路給各模塊供電和，所述太陽能充電模塊通過 充電電路與電源模塊連接；。 優選的，所述電磁閥控制節點包括核心處理器STM32F103C8T6、無線通信模塊 CC2530、功率放大芯片RFX2401、雙穩態脈沖電磁閥及其外圍驅動電路的電磁閥模塊、電源 模塊和太陽能充電模塊：所述核心處理器STM32F103C8T6通過串口與無線通信模塊CC2530 連接，所述功率放大芯片RFX2401通過功率放大電路與CC2530模塊連接、，所述雙穩態脈沖 電磁閥及其外圍驅動電路的電磁閥模塊通過控制電路與STM32F103C8T6連接、，所述電源 模塊通過電路給各模塊供電和，所述太陽能充電模塊通過充電電路與電源模塊連接；。 優選的，所述網關模塊包括包括核心處理器STM32F103ZET6、存儲模塊、電源模 塊和太陽能充電模塊：所述核心處理器STM32F103ZET6通過兩個串口分別連接GPRS和 Zigbee協調器，所述存儲模塊通過存儲電路與STM32F103ZET6連接，所述電源模塊通過電 路給各模塊供電，所述太陽能充電模塊通過充電電路與電源模塊連接。 優選的，所述人機交互模塊采用LabView編寫。 優選的，所述網絡服務器模炔基于Socket編程，采用C#語言編寫。 優選的，所述網站模炔基于NetFramwork平臺，以ASP.NET為框架，使用C#語言編 寫。 優選的，所述移動終端模炔基于Android系統和Socket編程，使用Java語言編 寫。 為了達到上述第二目的，本專利技術采用以下技術方案： -種基于無線傳感器的落園節水灌溉控制方法，包括下述步驟： (1)傳感器節點和電磁閥控制節點開機處于等待同步狀態，網關開機發送一次同 步信息后進入休眠，傳感器節點和電磁閥控制節點接收到同步信息，更新自己的休眠時間 后進入休眠； (2)網關首先被喚醒，偵聽信道是否有數據，有數據就進入接收中斷程序，保存接 收到的數據，以及偵聽服務器端是否有控制指令，有就把指令保存下來；當接收一定的時間 后，默認已經把當前發送的數據已經接收完畢，此時再發送一次同步信息； (3)傳感器節點和電磁閥控制節點接著被喚醒，傳感器節點自動采集落枝園的環 境信息，包括溫度、濕度、光照度和土壤水分含水量等，通過Zigbee網絡傳輸到網關；電磁 閥控制節點通過Zigbee網絡接收網關的指令來對電磁閥進行開關工作；當傳感器節點和 電磁閥控制節點接收到網關的同步信息后，更新休眠時間，再次進入休眠； (4)在節點休眠的時候，網關將數據進行格式化處理，利用GPRS模塊與遠程服務 器建立起TCP/IP連接，通過Internet將數據發送到服務器上； (5)網絡服務器將溫度、濕度、光照度、土壤水分含水量、各節點實時電壓值和電磁 閥狀態信息顯示出來，并且存儲到本地數據庫SQLServer2000里，用戶可以利用服務器發 送相關指令控制相應的電磁閥控制節點進行滴灌開關工作； (6)同時，網關通過串口與人機交互模塊連接，用戶通過人機交互模塊可查看實時 環境信息和發送相關指令控制相應的電磁閥控制節點進行當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于無線傳感器的荔園節水灌溉控制系統，其特征在于，包括多個傳感器節點、多個電磁閥控制節點、網關模塊、人機交互模塊、網絡服務器模塊、網站模塊和移動終端模塊；每個傳感器節點連接一個電磁閥控制節點；所述網關模塊與人機交互模塊通過串口相互連接，與網絡服務器模塊通過移動通信網?互聯網相互連接；所述網絡服務器模塊與手機客戶端模塊通過互聯網相互連接；網絡服務器模塊與網站模塊通過數據庫相互連接；所述傳感器節點，用于采集荔枝園的環境信息，通過Zigbee網絡傳輸到網關模塊；所述電磁閥控制節點，用于通過Zigbee網絡接收網關的指令來對電磁閥進行開關工作；所述網關模塊，用于在傳感器節點和電磁閥控制節點休眠的時候，網關模塊將數據進行格式化處理，利用GPRS模塊與遠程服務器建立起TCP/IP連接，通過Internet將數據發送到服務器上；所述人機交互模塊，用于實時查看環境信息和發送相關指令控制相應的電磁閥控制節點進行滴灌開關工作；網絡服務器模塊，用于將溫度、濕度、光照度、土壤水分含水量、各節點實時電壓值和電磁閥狀態顯示出來，并且存儲到本地數據庫，用戶可以利用服務器發送相關指令控制相應的電磁閥控制節點進行滴灌開關工作；網站模塊，用于讀取數據庫的數據，并將此時的土壤水分含水量和閾值作比較，當土壤水分含水量超過閾值時，改變數據庫里相關表格的列值，服務器每隔設定時間讀取改表格的值，然后經過網關模塊發送相關指令控制相應的電磁閥控制節點進行滴灌開關工作；移動終端模塊，用于通過互聯網訪問網絡服務器端，接收從服務器端發送的荔枝園的實時數據，顯示在移動終端上。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王衛星，謝家興，陸華忠，呂恩利，余國雄，曾嘉雄，
申請(專利權)人：華南農業大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44