基于无线传感器网络的荔枝园节水灌溉控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无线传感器的荔园节水灌溉控制系统及方法，系统包括多个传感器节点、多个电磁阀控制节点、网关模块、人机交互模块、网络服务器模块、网站模块和移动终端模块；每个传感器节点连接一个电磁阀控制节点；所述网关模块与人机交互模块通过串口相互连接，与网络服务器模块通过移动通信网-互联网相互连接；网络服务器模块与手机客户端模块通过互联网相互连接；网络服务器模块与网站模块通过数据库相互连接；本发明专利技术通过无线传感器网络、GPRS和互联网进行数据的传输，保证传输的实时性和可靠性，实现了对荔枝园环境的实时监控，提高了灌溉的智能化程度，避免了管理者因为没有及时察觉荔枝的实时生长状况而做出正确的措施带来的损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于无线传感器网络的智能控制的
，特别涉及一种基于无线 传感器网络的荔枝园节水灌溉控制系统及方法。
技术介绍
我国落枝种植总面积600000hm2,占世界落枝种植总面积的75 % ;落枝总产量 1290000t，占世界荔枝总产量的47. 78%。目前由于水果生长的自然环境比较复杂，果园生 产管理主要由人工完成，果树的生长环境、生长发育、栽培技术的实施、生长状况、病虫害的 预测等主要靠人为经验判断。 一直以来，大部分荔枝园的生长管理主要依赖人工灌溉，而且灌溉量的多少也依 据人工经验判断，缺乏科学的管理和智能化的种植。这种方式费时又费力，既造成了人力 物力及水资源的浪费，又没有达到预期的灌溉效果，且具有较大的盲目性和随机性，对荔 枝种植质量的提高、种植过程的自动化水平都有较大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的荔枝园人工灌溉的缺点与不足，提供一种以无线传 感器网络技术为核心，通过硬件电路设计和软件编程，设计了一种适合于荔枝园节水灌溉 的控制系统。 本专利技术的另一目的在于，提供一种适合于荔枝园节水灌溉的控制方法。 为了达到上述第一目的，本专利技术采用以下技术方案： 一种基于无线传感器的荔园节水灌溉控制系统，包括多个传感器节点、多个电磁 阀控制节点、网关模块、人机交互模块、网络服务器模块、网站模块和移动终端模块；每个传 感器节点连接一个电磁阀控制节点；所述网关模块与人机交互模块通过串口相互连接，与 网络服务器模块通过移动通信网-互联网相互连接；所述网络服务器模块与手机客户端模 块通过互联网相互连接；网络服务器模块与网站模块通过数据库相互连接； 所述传感器节点，用于采集荔枝园的环境信息，通过Zigbee网络传输到网关模 块； 所述电磁阀控制节点，用于通过Zigbee网络接收网关的指令来对电磁阀进行开 关工作； 所述网关模块，用于在传感器节点和电磁阀控制节点休眠的时候，网关模块将数 据进行格式化处理，利用GPRS模块与远程服务器建立起TCP/IP连接，通过Internet将数 据发送到服务器上； 所述人机交互模块，用于实时查看环境信息和发送相关指令控制相应的电磁阀控 制节点进行滴灌开关工作； 网络服务器模块，用于将温度、湿度、光照度、土壤水分含水量、各节点实时电压值 和电磁阀状态显示出来，并且存储到本地数据库，用户可以利用服务器发送相关指令控制 相应的电磁阀控制节点进行滴灌开关工作；网站模块，用于读取数据库的数据，并将此时的土壤水分含水量和阈值作比较， 当土壤水分含水量超过阈值时，改变数据库里相关表格的列值，服务器每隔设定时间读取 改表格的值，然后经过网关模块发送相关指令控制相应的电磁阀控制节点进行滴灌开关工 作； 移动终端模块，用于通过互联网访问网络服务器端，接收从服务器端发送的荔枝 园的实时数据，显示在移动终端上。 优选的，所述传感器节点包括核心处理器STM32F103C8T6、无线通信模块CC2530、 功率放大芯片RFX2401、空气温湿度传感器DHT22、光强度传感器GY-30、土壤水分传感器 TDR-3、电源模块和太阳能充电模块：所述核心处理器STM32F103C8T6通过串口与无线通 信模块CC2530连接、，所述功率放大芯片RFX2401通过功率放大电路与CC2530模块连 接、，所述空气温湿度传感器DHT22通过电路与STM32F103C8T6连接、，所述光强度传感 器GY-30通过IIC总线与STM32F103C8T6连接、，所述土壤水分传感器TDR-3通过电路与 STM32F103C8T6连接、，所述电源模块通过电路给各模块供电和，所述太阳能充电模块通过 充电电路与电源模块连接；。 优选的，所述电磁阀控制节点包括核心处理器STM32F103C8T6、无线通信模块 CC2530、功率放大芯片RFX2401、双稳态脉冲电磁阀及其外围驱动电路的电磁阀模块、电源 模块和太阳能充电模块：所述核心处理器STM32F103C8T6通过串口与无线通信模块CC2530 连接，所述功率放大芯片RFX2401通过功率放大电路与CC2530模块连接、，所述双稳态脉冲 电磁阀及其外围驱动电路的电磁阀模块通过控制电路与STM32F103C8T6连接、，所述电源 模块通过电路给各模块供电和，所述太阳能充电模块通过充电电路与电源模块连接；。 优选的，所述网关模块包括包括核心处理器STM32F103ZET6、存储模块、电源模 块和太阳能充电模块：所述核心处理器STM32F103ZET6通过两个串口分别连接GPRS和 Zigbee协调器，所述存储模块通过存储电路与STM32F103ZET6连接，所述电源模块通过电 路给各模块供电，所述太阳能充电模块通过充电电路与电源模块连接。 优选的，所述人机交互模块采用LabView编写。 优选的，所述网络服务器模炔基于Socket编程，采用C#语言编写。 优选的，所述网站模炔基于NetFramwork平台，以ASP.NET为框架，使用C#语言编 写。 优选的，所述移动终端模炔基于Android系统和Socket编程，使用Java语言编 写。 为了达到上述第二目的，本专利技术采用以下技术方案： -种基于无线传感器的落园节水灌溉控制方法，包括下述步骤： (1)传感器节点和电磁阀控制节点开机处于等待同步状态，网关开机发送一次同 步信息后进入休眠，传感器节点和电磁阀控制节点接收到同步信息，更新自己的休眠时间 后进入休眠； (2)网关首先被唤醒，侦听信道是否有数据，有数据就进入接收中断程序，保存接 收到的数据，以及侦听服务器端是否有控制指令，有就把指令保存下来；当接收一定的时间 后，默认已经把当前发送的数据已经接收完毕，此时再发送一次同步信息； (3)传感器节点和电磁阀控制节点接着被唤醒，传感器节点自动采集落枝园的环 境信息，包括温度、湿度、光照度和土壤水分含水量等，通过Zigbee网络传输到网关；电磁 阀控制节点通过Zigbee网络接收网关的指令来对电磁阀进行开关工作；当传感器节点和 电磁阀控制节点接收到网关的同步信息后，更新休眠时间，再次进入休眠； (4)在节点休眠的时候，网关将数据进行格式化处理，利用GPRS模块与远程服务 器建立起TCP/IP连接，通过Internet将数据发送到服务器上； (5)网络服务器将温度、湿度、光照度、土壤水分含水量、各节点实时电压值和电磁 阀状态信息显示出来，并且存储到本地数据库SQLServer2000里，用户可以利用服务器发 送相关指令控制相应的电磁阀控制节点进行滴灌开关工作； (6)同时，网关通过串口与人机交互模块连接，用户通过人机交互模块可查看实时 环境信息和发送相关指令控制相应的电磁阀控制节点进行当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器的荔园节水灌溉控制系统，其特征在于，包括多个传感器节点、多个电磁阀控制节点、网关模块、人机交互模块、网络服务器模块、网站模块和移动终端模块；每个传感器节点连接一个电磁阀控制节点；所述网关模块与人机交互模块通过串口相互连接，与网络服务器模块通过移动通信网‑互联网相互连接；所述网络服务器模块与手机客户端模块通过互联网相互连接；网络服务器模块与网站模块通过数据库相互连接；所述传感器节点，用于采集荔枝园的环境信息，通过Zigbee网络传输到网关模块；所述电磁阀控制节点，用于通过Zigbee网络接收网关的指令来对电磁阀进行开关工作；所述网关模块，用于在传感器节点和电磁阀控制节点休眠的时候，网关模块将数据进行格式化处理，利用GPRS模块与远程服务器建立起TCP/IP连接，通过Internet将数据发送到服务器上；所述人机交互模块，用于实时查看环境信息和发送相关指令控制相应的电磁阀控制节点进行滴灌开关工作；网络服务器模块，用于将温度、湿度、光照度、土壤水分含水量、各节点实时电压值和电磁阀状态显示出来，并且存储到本地数据库，用户可以利用服务器发送相关指令控制相应的电磁阀控制节点进行滴灌开关工作；网站模块，用于读取数据库的数据，并将此时的土壤水分含水量和阈值作比较，当土壤水分含水量超过阈值时，改变数据库里相关表格的列值，服务器每隔设定时间读取改表格的值，然后经过网关模块发送相关指令控制相应的电磁阀控制节点进行滴灌开关工作；移动终端模块，用于通过互联网访问网络服务器端，接收从服务器端发送的荔枝园的实时数据，显示在移动终端上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫星，谢家兴，陆华忠，吕恩利，余国雄，曾嘉雄，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44