[发明专利]大区域多田块自动节水灌溉三级控制系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大区域多田块自动节水灌溉三级控制系统及其使用方法，属于自动 灌溉技术领域。

背景技术

淡水资源的日益匮乏与人力成本的逐步增加使得自动节水灌溉技术已经变成现代化 农、林、牧、副业用水灌溉发展的重要方向。目前，对于我国农业大面积土地流转、合 作经营特别是广袤的东北地区、西北地区等农、林、牧、副业基地，如何实现大区域多 田块自动节水灌溉控制已是需要解决的突出问题。

近年来，相关性灌溉控制技术和方法的研究取得了一定进展，其中中国专利文献 CN102037888A公开了一种“分布式网络自动灌溉控制系统及其灌溉使用方法”，该发明构 建了由中央监控计算机与灌溉单元组成的两级分布式控制系统，公开号为CN1951170A的 专利专利“基于公共通讯网络的远程自动化灌溉系统及使用方法”构建了以中央控制级 与田间控制级组成的两级灌溉自动化系统，但是这些技术方法中的下级控制系统只使用 单一处理器(CPU)完成田块所有传感器检测、电磁阀控制、数据通信等任务，存在的问 题：(1)分布连线较多而造成布局调整困难；(2)既有控制器硬件资源有限且固定，扩 展困难，不太适宜大面积田块使用；(3)作为系统整体缺少重要的灌溉水源供水调节控 制环节，无法实现供水管道的恒定压力用水供给。

另外，在针对大区域内栽种有不同农作物的多个田块时，现有的灌溉技术无法做到 根据不同的农作物来设定不同的灌溉模式，应用较为单一。因此，亟需设计一种针对大 区域多田块不同农作物的灌溉系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种大区域多田块自动节水灌溉三级控制系统。

本发明还提供一种利用上述大区域多田块自动节水灌溉三级控制系统进行灌溉的使 用方法。

本发明的技术方案如下：

大区域多田块自动节水灌溉三级控制系统，包括远程监控平台、至少一个监控站和 若干个监控终端；远程监控平台与监控站之间以GPRS方式进行数据通信，监控站与监控 终端之间以ZigBee网络进行数据通信；

所述远程监控平台包括服务器；

所述监控站包括单片机、水泵变频控制器、供水压力传感器、GPRS模块和ZigBee 模块；单片机通过串行接口分别与水泵变频控制器、GPRS模块和ZigBee模块连接，供水 压力传感器与水泵变频控制器电连接；

所述监控终端包括ZigBee模块、土壤温湿度传感器、电磁阀驱动电路、电磁阀；ZigBee 模块分别与土壤温湿度传感器、电磁阀驱动电路电连接，电磁阀驱动电路与电磁阀电连 接。

优选的，所述监控站还包括三相电计量芯片和远传计量水表，三相电计量芯片和远 传计量水表分别与单片机电连接。此设计的优势在于，通过加装设置的三相电计量芯片 和远传计量水表，可以使单片机获得用电量数据及每次灌溉用水量或累计用水量数据， 便于调控灌溉过程。

优选的，所述监控终端还包括太阳能电池板、充电电池和电池充电管理电路，太阳 能电池板通过电池充电管理电路与充电电池连接，充电电池分别与ZigBee模块、土壤温 湿度传感器及电磁阀驱动电路电连接。此设计的优势在于，使用太阳能清洁能源为监控 终端提供电力资源支持。

优选的，所述单片机选用STM32F103芯片。此设计的好处在于，此型号的芯片性价 比高，带有多个串行接口，用作灌溉水源供水控制、用电量用水量计量以及数据通信控 制等具有较大经济优势。

优选的，所述供水压力传感器选用GB-3000FS压力传感器。将该型号的压力传感器 安装于供水主管道上测试主管道的供水压力。

优选的，所述三相电计量芯片选用RN8302B芯片。此设计的好处在于，单片机通过 SPI串口获得监控站的用电量数据。

优选的，所述GPRS模块选用M35模块。此设计的优势在于，单片机利用M35模块与 远程监控平台进行数据通信，接收远程监控平台发送的灌溉控制参数、人工干预指令， 或向监控平台发送计量用水、用电量信息、设备状态信息、土地墒情信息等。