[发明专利]一种基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线测控通信领域，具体涉及一种基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统。

背景技术

水对于农作物的重要性毋庸置疑。采用传统人工灌溉的方式，工作效率低，且成本不断提升。随着电子通信技术在农业灌溉场景中的应用，现有的农业灌溉装置大多采用有线或无线的通信方式。采用有线通信方式的灌溉装置存在安装维护不便的弊端。采用无线通信方式的灌溉装置存在数据传输距离短，数据传输延时大等缺点。大范围农场要求灌溉设备进行数据的远距离传输，精确节水灌溉要求灌溉装置进行数据快速的传输，而现有的灌溉装置均无法满足上述要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统，用于解决农业灌溉设备中无线通信距离短、数据采集速率慢的问题。

具体技术方案如下：

一种基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统，包括无线主机、无线分机和无线测控终端，所述无线主机包括若干定向主机模块和一个总主机模块，总主机模块与各定向主机模块之间通过RS-485总线进行相连，根据采集到的某无线分机所辖范围内的土壤水分信息，能够及时决定该无线分机所辖范围内的灌溉设备的通断，每个定向主机模块配置一根定向天线，负责管理其通信范围内的若干无线分机，所述每个无线分机配置两根定向天线，负责管理其通信范围内的若干无线测控终端，并与所属定向主机模块通信，所述无线测控终端负责对各测试点上土壤水分数据的获取和对电磁阀电源的控制，从而控制水流的通断，并与所属无线分机通信；

优选的，每个定向主机模块包括中央处理器、无线通信模块、存储模块和电源模块，所述中央处理器分别与存储模块、电源模块、无线通信模块相连接，总主机单元包括中央处理器、无线通信模块、存储模块、显示模块和电源模块，所述中央处理器分别与存储模块、电源模块、无线通信模块、显示模块相连接，所述无线分机包括两个中央处理器，两个Si4432无线通信模块，每个中央处理器连接一个无线通信模块，所述无线测控终端包括中央处理器、无线通信模块、土壤水分传感器、继电器模块、电磁阀模块以及电源模块组成，所述中央处理器分别与无线通信模块、土壤水分传感器、继电器模块、电磁阀模块相连，所述电源模块均由太阳能电池板、太阳能控制模块和蓄电池构成；

优选的，所述无线通信模块采用型号为Si4432的无线透明传输模块，该模块支持433Mhz和470Mhz频段，实际应用时通过拨码开关灵活配置使用频段。利用其休眠唤醒机制，实现系统的低功耗数据采集、传输；

优选的，通过无线分机的数据转发，无线主机实现对无线测控终端的定时巡检和实时检测功能；

优选的，所述总主机单元的中央处理器为STM32F103RBT6单片机，定向主机模块、无线分机和无线测控终端的中央处理器为AVR系列单片机；

优选的，所述无线测控终端包含继电器和电磁阀构成的灌溉开关；

优选的，所述定向天线的中心频率分为470MHz和433MHz两种，无障碍的视距情况下通信距离达4公里。

有益效果：

本发明采用无线通信方式使得结构简单、安装方便，成本低廉，功耗低。多定向主机同时工作大大提高了实时数据采集速率，定向天线的引入扩展了无线通信距离，省去了中继装置，节省成本。采用太阳能供电解决了供电不便问题，且节约能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1：基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统系统框架图；

图2：基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统总主机结构示意图；

图3：基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统定向主机终端结构示意图；

图4：基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统无线分机终端结构示意图；

图5：基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统无线测控终端结构示意图；

图6：基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统总主机电路原理图；

图7：基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统定向主机电路原理图；

图8：基于定向天线的农业灌溉中无线测控通信系统无线分机终端电路原理图；