申请/专利权人：酉阳县桃花源旅游投资(集团)有限公司

申请日：2019-05-21

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN110140636B

主分类号：A01G25/02

分类号：A01G25/02;A01G25/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2024.06.28#专利申请权的转移;2019.09.13#实质审查的生效;2019.08.20#公开

摘要：本发明涉及一种适用于园林的远程喷灌方法，该系统包括M个喷水装置、N个集中器和远程控制终端，所述集中器包括移动通信模块、短距无线通信模块和电源模块，所述若干个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过短距无线通信模块通信，M＞N，M和N均为大于1的整数。本发明通过设置集中器，通过集中器与远程控制终端通信，且一个集中器控制区域范围内的若干个喷水装置，可以极大地降低系统成本。

主权项：1.一种适用于园林的远程喷灌方法，其特征在于，包括以下步骤：远程控制终端向指定的集中器发送控制信号，控制信号包括阀门地址起始地址、终止地址与阀门操作指令；所述集中器接收所述远程控制终端发送的控制信号，并判断当前时间是否处于喷水装置通信时间窗口内，如果是则将该控制信号转发给喷水装置，如果不是，则等待进入下次喷水装置通信时间窗口后，再将该控制信号转发给喷水装置；喷水装置接收集中器所转发的控制信号，判断控制信号中的地址是否包括其自身地址，如果包括则执行集中器所转发的控制信号，进行灌溉、停止灌溉或者上传喷水装置的水流量信息；集中器定期发送同步时间信号，喷水装置接收到集中器所发的同步时间信号后，对喷水装置控制单元内的软件计时器进行同步清零，使得所有喷水装置重新开始同步计时；远程控制终端向集中器发送喷水装置休眠与工作周期设置指令，集中器向所有喷水装置转发喷水装置休眠与工作周期设置指令，喷水装置接收到集中器所发的该指令后，对喷水装置控制单元内的软件计时器进行同步清零，使得所有喷水装置重新开始同步计时，并重新设置喷水装置休眠与工作周期；所述喷水装置为一体式结构，喷水装置包括管头、机械阀门、减速电机、短距无线通讯模块、控制单元和电源单元，所述机械阀门与减速电机机械连接，所述减速电机、短距无线通讯模块、电源单元均与控制单元电连接。

全文数据：适用于园林的远程喷灌系统及方法技术领域本发明涉及灌溉技术领域，特别涉及一种适用于园林的远程喷灌系统及方法。背景技术由于园林或道路绿化带中种植了大量的小草、花卉和树木，因此需要对种植的植物进行浇水养护。由于需要灌溉的面积大，因此一般都是在园林和绿化带中布置了若干喷水管，一个喷水管对一定区域内的植物进行浇水。传统的操作是由人工一个个打开喷水管，浇灌完毕后再一个个关闭喷水管，耗费大量人力。随着无线通信技术的发展，出现了远程控制系统，即在喷水管处设置一个例如2G通信模块和电磁阀，就可以实现与远程控制端进行远程无线通信，接收远程控制端的开启或关闭电磁阀的控制信号。无线远程控制方式解决了人工手动开阀关阀所存在的操作麻烦且浪费人力的问题，但是也存在缺陷，例如，每一个喷水管都需要配置通讯模块，导致成本很高。发明内容本发明的目的在于改善现有技术中每个喷水管都需要配置一个通讯模块导致成本高的不足，提供一种适用于园林的远程喷灌系统及方法，可以降低整体硬件成本。为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：一种适用于园林的远程喷灌系统，包括M个喷水装置、N个集中器和远程控制终端，所述集中器包括移动通信模块、短距无线通信模块和电源模块，所述M个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过短距无线通信模块通信，M＞N，M和N均为大于1的整数。在一个方案中，所述短距无线通信模块为433M射频模块或2.4G无线模块。上述系统中，通过设置集中器，通过集中器与远程控制终端通信，且一个集中器控制区域范围内的若干个喷水装置，433M射频模块或2.4G无线模块的成本远低于移动通信模块，且频段为免费使用，无通讯费，因此可以极大地降低系统成本。在进一步优化的方案中，所述喷水装置为一体式结构，喷水装置包括管头、机械阀门、减速电机、短距无线通讯模块、控制单元和电源单元，所述机械阀门与减速电机机械连接，所述减速电机、短距无线通讯模块、电源单元均与控制单元电连接。在进一步优化的方案中，所述喷水装置还包括流量组件，机械阀门的打开位置与关闭位置分别设置有用于检测阀门开合程度的检测元件，流量组件、检测元件分别与控制单元电连接。通过在喷水装置中设置流量组件，可以实现水流量计量，以此可以帮助判断机械阀门是否关闭成功以及实现喷水量智能控制。另外，将机械阀门、流量组件等集成为一体式结构，使得减速电机和流量组件可以共用一个控制单元和电源单元，相比于分别作为独立设备的方式，可以降低喷水装置的硬件成本。在进一步优化的方案中，所述电源单元和电源模块均包括太阳能供电模块和备用电池。由于园林属于野外环境，如果采用铺设电缆的方式供电，无疑会增加成本且可能还存在布线困难的问题，采用太阳能供电方式可以避免布线的问题，而且实现自然能源有效利用。另外，通过再设置备用电池，使得即使在太阳能不能持续供电例如在光照不强的雨天的情况下也能保障系统可靠运行。另一方面，本发明实施例中提供了一种适用于园林的远程喷灌方法，包括以下步骤：远程控制终端向指定的集中器发送控制信号，控制信号包括阀门地址起始地址、终止地址与阀门操作指令；所述集中器接收所述远程控制终端发送的控制信号，并判断当前时间是否处于喷水装置通信时间窗口内，如果是则将该控制信号转发给喷水装置，如果不是，则等待进入下次喷水装置通信时间窗口后，再将该控制信号转发给喷水装置；喷水装置接收集中器所转发的控制信号，判断控制信号中的地址是否包括其自身地址，如果包括则执行集中器所转发的控制信号，进行灌溉、停止灌溉或者上传喷水装置的水流量信息。在进一步优化的方案中，上述方法还包括步骤：集中器定期发送同步时间信号，喷水装置接收到集中器所发的同步时间信号后，对喷水装置控制器内的软件计时器进行同步清零，使得所有喷水装置重新开始同步计时。进一步优化的方案中，所述控制器采用超低功耗微处理器MSP430系列单片机作为处理器。控制器内软件计时器的精度决定了计时的准确性，基于技术或环境条件如温湿度的限制，各喷水装置的处理器时钟的精度不可能达到绝对精确，，如果集中器与喷水装置之间的计时不同步，例如集中器处于工作周期，喷水装置处于休眠周期，将会造成控制信号不能及时发送到喷水装置，继而喷水装置将不能及时执行相应的操作，导致控制失效。本方法中，通过控制器内的软件计时器同步清零操作，可以很好地解决上述技术问题，实现有效控制。与现有技术相比，本系统不仅可以实现喷灌远程控制，而且系统成本低。通过设置集中器，通过集中器与远程控制终端通信，且一个集中器控制区域范围内的若干个喷水装置，可以极大地降低系统成本。同时通过喷水装置的休眠周期的设置大大降低了系统的功耗，使得微型太阳能电池或干电池即可满足喷水装置长时间工作的要求。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明实施例提供的适用于园林的远程喷灌系统的原理示意图。图2为本发明实施例中喷水装置的结构方框示意图。图3为本发明实施例提供的适用于园林的远程喷灌方法的流程图。图中标记说明喷水装置100；集中器200；远程控制终端300。具体实施方式下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1，本实施例中提供的一种适用于园林的远程喷灌系统，包括M个喷水装置100、N个集中器200和远程控制终端300，M个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过433M射频通信，M和N均为大于1的整数，且M＞N。远程控制终端可以是PC机、掌上电脑、手机等，优选采用手机，因为用户几乎随身携带，可以实现喷灌远程随时控制。具体地，集中器包括移动通信模块、433M射频模块和电源模块，移动通信模块采用4G模块，以保障与远程控制终端通信的流畅性。但是容易理解的，移动通信模块也可以采用2G通信模块或者3G通信模块或者5G通信模块。本实施例中，电源模块包括太阳能供电模块和备用电池，太阳能供电与备用电池供电通过一个切换电路进行切换。备用电池可以是充电电池，太阳能供电模块收集的多余电能就可以给充电电池充电，备用电池也可以是干电池，以保障在持续长时间光照较弱时可以通过干电池供电，即使得集中器的供电不完全依赖于太阳光。作为较佳的实施方式是，太阳能供电模块不仅包括即时供电电池还包括充电储能电池，备用电池则采用干电池，在充分利用太阳能的基础上，又保障集中器的供电可靠性。具体地，如图2所示，喷水装置100为一体式结构，喷水装置100包括管头、机械阀门、减速电机、流量组件、短距无线通讯模块、控制单元和电源单元，减速电机和流量组件、短距无线通讯模块、电源单元均与控制单元电连接。机械阀门与减速电机机械连接，阀门打开位置与关闭位置设置有检测元件，检测元件可以采用霍尔开关，用来检测机械阀门的位置，即开合程度，检测元件与控制单元电连接。电源单元也采用太阳能供电模块与备用电池配合使用的方案。喷水装置为一体式结构，一方面便于安装，另一方面还可以实现资源共享，以降低硬件成本，例如，减速电机和流量组件共用电源、控制单元。喷水装置通过433M射频模块与集中器通信，集中器在接收到远程控制终端发送的例如喷水的控制信号后，集中器再将该控制信号转发给对应喷水装置可以是对应区域内的所有喷水装置，也可以是指定的某一个喷水装置的处理器，处理器控制减速电机开启或关闭机械阀门。流量组件是用于采集喷水流量的组件，例如霍尔流量计元件，通过设置流量组件，可以实现喷水量采集，通过集中器传输至远程控制终端，以便于远程控制终端制定喷水时间，另一方面还可以通过采集的流量判断机械阀门是否关闭成功，避免浪费水资源。园林属于野外场景，不便于通过铺设电缆的方式供电，因此，降低喷水装置和或集中器的电能消耗有助于保障系统的可靠运行。图2所示结构中，控制单元包括处理器，处理器可以根据远程控制终端设置的时间参数控制减速电机、流量组件、433M射频模块定时休眠，尤其是控制433M射频模块定时休眠，可以极大地降低喷水装置的能耗。为了尽可能地保障接收控制信号的时效性，可以将休眠时间设置得较短，当然对时效性要求不高的话，也可以将休眠时间设置得较长，以尽可能降低功耗，由用户自行设置。需要说明的是，本实施例中，喷水装置中配置的是433M射频模块实现与集中器之间的数据传输，容易理解的，还可以采用例如2.4G无线模块等短距无线通信模块。请参阅图3，本实施例提供了一种基于上述系统实现的，适用于园林的远程喷灌方法。该方法包括以下步骤：S101，远程控制终端向指定的集中器发送控制信号，控制信号包括阀门地址起始地址、终止地址与阀门操作指令。每个集中器都分配一个地址，在发送控制信号时，通过地址配置实现向指定的集中器发送控制信号。如果控制信号针对的是集中器所对应的所有的喷水装置，那么控制信号中可以不限定喷水装置的地址，如果控制信号只是针对于个别喷水装置，则控制信号中还需要指定喷水装置的地址，以便于集中器将控制信号转发给指定的喷水装置。基于不同的应用，控制信号的内容可以不同。例如，控制信号可以是单纯的开阀指令或关阀指令，喷水装置执行控制指令时即打开阀门实现喷水灌溉，或者关闭阀门停止喷水。又例如，控制信号可以同时包含关阀指令和流量采集指令，使得喷水装置在关闭阀门时又采集水流量。又例如，控制信号可以同时包含开阀指令和流量控制指令，使得当喷水装置通过流量达到流量控制值则关闭阀门，以实现水流量控制。S102，集中器接收所述远程控制终端发送的控制信号，并将该控制信号转发给喷水装置。集中器接收控制信号后可以有两种处理方式，一种是直接将控制信号转发给相应的喷水装置，一种是延时发送。针对于喷水装置会定时休眠的情况，为了保障集中器转发的控制信号能够被对应的喷水装置所接收，适宜采用延时发送的方式。具体地，集中器判断当前时间是否处于喷水装置通信时间窗口内，如果是则将该控制信号转发给喷水装置，如果不是，则等待进入下次喷水装置通信时间窗口后，再将该控制信号转发给喷水装置。S103，喷水装置接收并执行集中器所转发的控制信号，判断控制信号中的地址是否包括其自身地址，如果包括则执行集中器所转发的控制信号，进行灌溉、停止灌溉或者上传喷水装置的水流量信息。针对于喷水装置实时工作的情况，集中器转发控制信号后喷水装置即可实时接收并执行该控制信号。针对于喷水装置通过休眠方式以降低能耗的情况，喷水装置的处理器会判断休眠时间是否结束，如果结束，则启动433M射频模块接收集中器所转发的控制信号，以及启动减速电机开启或关闭阀门；如果休眠没有结束，则继续等待，直到休眠时间结束才启动相应部件，接收并执行集中器所转发的控制信号。喷水装置接收控制信号后，会解析该控制信号，以分析该控制信号所包含的指令。如果该控制信号仅包含关阀指令，则控制减速电机关闭阀门，停止喷水。如果该控制信号仅包含开阀指令，则控制减速电机打开阀门，进行喷水。如果该控制信号同时包含关阀指令和流量采集指令，则先控制减速电机关闭机械阀门，再控制流量组件采集水流量，并将采集的水流量数据发送给集中器。此时，集中器会将喷水装置发送的水流量数据发送给远程控制终端。另外，喷水装置也可以主动进行故障检测。例如，喷水装置在执行开阀指令或关阀指令驱动机械阀门开启或关闭后，通过检测元件检测机械阀门是否到位，如果没有，则向集中器发送喷水装置故障信息，集中器再将喷水装置故障信息发送至远程控制终端。通过此种方式可以检测减速电机、机械阀门或检测元件是否故障。又例如，在检测元件检测到机械阀门处于打开状态后，通过流量组件检测水流量，若水流量检测值小于设定的第一阈值，则向集中器发送喷水装置故障信息，集中器再将喷水装置故障信息发送至远程控制终端；或者检测元件检测到机械阀门处于关闭状态后，流量组件检测水流量，若水流量检测值大于第二阈值，则向集中器发送喷水装置故障信息，集中器再将喷水装置故障信息发送至远程控制终端。第一阈值表示应该出水的最小流量值，第二阈值表示不应该出水的最大流量阈值，第二阈值小于第一阈值。通过此种方式也可以检测减速电机、机械阀门、检测元件、流量组件等是否故障。如果该控制信号包含开阀指令和流量控制指令，则喷水装置驱动机械阀门打开，进行灌溉，且当流量组件检测到水流量达到流量控制值时，关闭机械阀门。远程控制终端通过发出这样的控制信号，可以实现喷水量控制，例如针对于树木，需要较大的喷水量，而针对于花卉，仅需要较小的喷水量，以此实现智能化灌溉。针对于喷水装置要通过休眠方式降低功耗的应用，保障控制信号有效转发，而避免丢失的基础，是保持集中器与喷水装置之间时间同步，如果时间不同步，例如集中器处于工作周期，喷水装置处于休眠周期，将会造成控制信号不能及时发送到喷水装置，继而喷水装置将不能及时执行相应的操作，导致控制失效。因此，为了保障集中器与喷水装置之间时间的同步性，在进一步优化的方案中，上述方法还包括步骤：集中器定期发送同步时间信号，喷水装置接收到集中器所发的同步时间信号后，对喷水装置控制器内的软件计时器进行同步清零，使得所有喷水装置控制器内的软件计时器重新开始同步计时。容易理解的，为了避免扰乱休眠时间和工作时间的设置，优选在工作周期开始时执行时间同步清零操作。例如，假设休眠周期为20秒，工作周期为5秒，时间周期为25秒，即时间周期是休眠周期与工作周期之和，那么集中器会在内部软件计时器计时到25秒后进行清零，喷水装置也会在控制器内的软件计时器计时到25秒后进行清零，且集中器执行的清零操作和其对应的多个喷水装置执行的清零操作是同步的。通过这样的方式可以改善因处理器时钟精度造成的时间不同步的问题。上述实施方式是集中器主动执行时间同步操作，作为另一种实施方式，集中器也可以是被动地执行远程控制终端发出的时间同步指令。在此方案中，远程控制终端向集中器发送喷水装置休眠与工作周期设置指令，集中器向所有喷水装置转发喷水装置休眠与工作周期设置指令，喷水装置接收到集中器所发的该指令后，对喷水装置控制器内的软件计时器进行同步清零，使得所有喷水装置重新开始同步计时，并重新设置喷水装置休眠与工作周期。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，包括M个喷水装置、N个集中器和远程控制终端，所述集中器包括移动通信模块、短距无线通信模块和电源模块，所述M个集中器均与所述远程控制终端通过移动网络通信，每一个集中器与对应区域内的多个喷水装置通过短距无线通信模块通信，M＞N，M和N均为大于1的整数。2.根据权利要求1所述的适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，所述短距无线通信模块为433M射频模块或2.4G无线模块。3.根据权利要求1所述的适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，所述喷水装置为一体式结构，喷水装置包括管头、机械阀门、减速电机、短距无线通讯模块、控制单元和电源单元，所述机械阀门与减速电机机械连接，所述减速电机、短距无线通讯模块、电源单元均与控制单元电连接。4.根据权利要求2所述的适用于园林的远程喷灌系统，其特征在于，所述喷水装置还包括流量组件，机械阀门的打开位置与关闭位置分别设置有用于检测阀门开合程度的检测元件，流量组件、检测元件分别与控制单元电连接。5.一种适用于园林的远程喷灌方法，其特征在于，包括以下步骤：远程控制终端向指定的集中器发送控制信号，控制信号包括阀门地址起始地址、终止地址与阀门操作指令；所述集中器接收所述远程控制终端发送的控制信号，并判断当前时间是否处于喷水装置通信时间窗口内，如果是则将该控制信号转发给喷水装置，如果不是，则等待进入下次喷水装置通信时间窗口后，再将该控制信号转发给喷水装置；喷水装置接收集中器所转发的控制信号，判断控制信号中的地址是否包括其自身地址，如果包括则执行集中器所转发的控制信号，进行灌溉、停止灌溉或者上传喷水装置的水流量信息。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：集中器定期发送同步时间信号，喷水装置接收到集中器所发的同步时间信号后，对喷水装置控制器内的软件计时器进行同步清零，使得所有喷水装置重新开始同步计时。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：远程控制终端向集中器发送喷水装置休眠与工作周期设置指令，集中器向所有喷水装置转发喷水装置休眠与工作周期设置指令，喷水装置接收到集中器所发的该指令后，对喷水装置控制器内的软件计时器进行同步清零，使得所有喷水装置重新开始同步计时，并重新设置喷水装置休眠与工作周期。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若集中器转发的控制信号包含开阀指令和流量控制指令，则喷水装置驱动机械阀门打开，进行灌溉，且当水流量达到流量控制值时，关闭机械阀门。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：喷水装置在执行开阀指令或关阀指令驱动机械阀门开启或关闭后，检测机械阀门是否到位，如果没有，则向集中器发送喷水装置故障信息，集中器再将喷水装置故障信息发送至远程控制终端；和或，检测元件检测到机械阀门处于打开状态后，流量组件检测水流量，若水流量检测值小于第一阈值，则向集中器发送喷水装置故障信息，集中器再将喷水装置故障信息发送至远程控制终端；和或，检测元件检测到机械阀门处于关闭状态后，流量组件检测水流量，若水流量检测值大于第二阈值，则向集中器发送喷水装置故障信息，集中器再将喷水装置故障信息发送至远程控制终端。

百度查询： 酉阳县桃花源旅游投资(集团)有限公司 适用于园林的远程喷灌方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD