自动化智能滴灌系统设计方案

自动化智能滴灌控制系统设计方案陕西颐信网络科技有限责任公司西安天汇远通水利信息技术有限责任公司--PAGE19-目 录45684.184.284。3.194。3.294.3.3104.3。4.124.3.154。3。1.164。3。2.164。3。3.174.3。4.174。3.5.171819一.系统概述501-1自动化智能滴灌控制系统模型二.系统组成自动化智能滴灌控制系统由灌溉监测中心站、首部控制器、田间控制器等组成:进行启停控制及所有隶属于该首部控制器管辖范围内的田间电磁阀进行开闭控制，实现远程自动化灌溉以及轮灌计划执行。首部控制器:首部控制器是具有ZigBeeGPRS的中间控制器,主要负责泵房电机的启闭控制、取用水量的监测、主ZigBeeGPRS内所有田间控制器的工作状态；田间控制器：田间控制器是程网状结构分布在农田区域内，开机后与首部控制器自动组成通信网络.田间控制器直接与电磁阀门、电磁阀状态反馈器及田间要素监测传感器相连，通过解析来自首部控制器发送的指令来控制电磁阀的开关，同时上传监测农田区域内降雨、土壤温湿度、光照强度、土壤PH等影响农作物生长的自然要素信息至首部控制器.2-1自动化智能滴灌控制系统结构图三.通信网络自动化智能滴灌控制系统的网络通信分为首部控制器与监测中心GPRSZigBeeZigBee3—1自动化智能滴灌控制系统通信网络拓扑图四.功能设计监测中心级设计首部控制级设计ZigBee控制器连接,实现对灌区所有电磁阀的控制与监控，同时首部控制器通过GPRS首部控制器在软件功能设计上应具备农户信息管理模块、操作权用水量来自田间控制器上报非计划用水报警信息后应立即向监测中心发出区进行合理化的灌溉调度。GPRSGPRS通信IC射频卡Zigbee无线模块显示反馈信息首部控制器灌溉计划设置串口配置水泵4-1首部控制器功能示意图4.3..设计原则GPRSZigBee此外首部控制器还应提供人机交互接口,操作方便灵活，易于农户使用.4.3..主要功能控制泵房电机的启闭监测单井出水量监测主枢纽管道压力具备用户权限管理功能具备田间控制器与监测中心的数据中转功能具备与监测中心实时同步轮灌计划功能IC卡刷卡添加轮灌计划的功能具备非计划用水报警功能具备终端异常报警功能具备运行日志导出及数据统计功能4.3..硬件设计首部控制器性能参数序号1项目显示器尺寸性能指标7备注2CPUSAMSUNGS3C2440—403内存64MBSDRAM4存储空间128MBNANDFlash5外扩存储U盘/SDCard6通信接口2RS2321RS4851USB-HOST1USB—DEVICE7操作系统WINCE5。08供电12VDC,130mA~380mA4—2首部控制器主机示意图GPRS模块性能参数序号序号项目性能指标备注11工作频段EGSM900/GSM1800MHz2通信接口RS2323供电5～24VDC4-3首部控制器GPRSZigBee无线通信模块性能参数序号项目性能指标备注1通信频段2405。0～2480。0MHz2发射功率〉6dbm＠1.5V3接收灵敏度〉—97dbm＠1。5V4功耗TxMax<200mA,RxMax〈220mA5通信距离1。5Km6丢包率〈2%4-4首部控制器ZigBee4.3..软件设计首部控制器在软件功能设计上应具备农户信息管理模块、等功能模块：农户信息管理模块农户信息管理模块应包含对农户的名称、家庭住址、耕地面积、出功能等：添加农户信息修改农户信息注销农户信息批量导入导出农户信息操作权限管理模块性有着很大的帮助.为了更加便于农户操作,操作权限的识别可通过IC4-5操作权限管理模块示意图自动轮灌计划管理模块自动轮灌计划管理模块主要负责根据农户或灌区管理员设定的轮灌计划以及监测中心下发的灌溉计划逐一的进行轮灌计划中的任务，对田间控制器进行命令操作电磁阀。其操作流程如下：4-6自动轮灌计划管理模块主要功能：配置轮灌计划：支持轮灌计划增加移除功能，可对轮灌计划进行分组管理;制器进行命令操作；志；田间控制器管理模块田间控制器管理模块负责实时的监测田间控制器的运行状态，如监测电磁阀的工作状态，支管压力、田间要素信息采集，主要功能如下：支管压力监测；田间控制器状态信息监控；田间要素信息采集；田间控制器异常报警监测；用水量实时监控模块用水量实时监控模块主要负责统计单井出水量的监测，当单井出水量超过预设的限定阈值时,向中心站上传水量开采超限信息，由监测中心来决策是否继续开采。终端故障报警模块终端故障报警模块负责监控首部控制器的运行状态的检测,当检测到首部控制器出现运行配置异常或电源电压达到电压下限是向监测中心上传故障信息并进行本地事件记录。田间控制级设计田间控制级包括无线田间路由器以及分布在田间的无线控制终端.终端节点将采集到的信息、数据上传到路由器节点.首部控制点作.ZigBee:4—7田间控制级结构示意图4.3..田间控制器主要功能.电池电量、节点路由信息等。检测电磁阀的开关状况。检测连接到本阀门控制器的多种外围设备,光照强度等传感器。关阀操作。.4.3..田间控制器性能指标系统功耗：最大发射电流<60mA,最大接收电流<66mA，待机电流<20mA，休眠电流〈100uA。每个无线阀门控制器可控制多个电磁阀。..>99.99%4.3..田间路由器节点主要功能向所属的首部控制点发送反馈信息,接收首部控制点的控制命令。4.3..田间路由器节点性能参数200mA<220mA.通信距离：1.5km2。0km。10s。99％4.3..供电方式,而应该耗的要求。命令转发给它们。终端节点由原电池供电。在没有需要自身处理的命令时自动进入休眠模式，由定时器唤醒，并主动向其父节点发送数据请求命令，询为保证系统控制延时满足设计要求，将休眠时长设置为210秒,并（因为每个节点在一天内只执行几次这样的命令便能够使用干电池让终端节点连续工作数月之久。五.系统特性采用ZigBee具备权限操作管理模式，能够根据不同权限适配不同等级的操作；境工作；首部控制器采用工业级winCE定；10六.设计研究意义自动化滴灌实施后，通过安装