基于物联网架构的温室节水自动灌溉系统研究

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1、基于物联网架构的温室节水自动灌溉系统研究　　【摘要】我国是一个水资源非常贫乏的国家，人均水资源量仅为世界平均水平的四分之一，同时中国又是一个农业大国，长期的粗放型农业生产方式大大的浪费了宝贵的水资源。本文旨在设计一套基于zigBee无线传感器网络技术，能对作物生长的土壤湿度进行自动监控的系统，它能对作物进行适时、适量的灌溉，起到高效灌溉，节水、节能的作用。　　【关键词】zigBee；自动监控；节水灌溉　　【Abstract】Chinaisacountrypoorinwaterresources，percap

2、itawaterresourcesisonlyaquarteroftheworldaverage，whileourcountryisanagriculturalcountry，long-termextensivefarminggreatwastepreciouswaterresources.ThepurposeofthispaperistodesignasetofbasedonzigBeewirelesssensornetworktechnology，toautomaticallycropgrowthofs

3、oilmoisturemonitoringsystem，itcantimely，rightamountofcropirrigation，andahighefficientirrigation，watersaving，energysavingeffect.　　【Keywords】zigBee；Automaticmonitoring；Water-savingirrigation　　0引言6　　我国是个水资源非常缺乏的国家，传统的温室节水控制系统存着以下缺点：　　1）单独依靠灌溉流程的最后环节来解决，没有将水资源

4、的开发、输送、分配等因素全盘综合考虑，真正的做到按需精确的给水。　　2）在实际的农业生产应用时，需要密布传感器节点，才能实现对监测区域的有效覆盖，这将导致农业设施内部线缆纵横交错，系统安装及维护成本急剧增加。　　本研究拟将物联网架构的无线传感器技术应用于节水灌溉系统中。以ZigBee无线网络技术为依托构建物联网架构的温室节水灌溉系统。内容包括：利用ZigBee无线网络技术的低功耗、低成本、免许可无线通信频段等特点，将其引入到温室灌溉系统中，避免了大量信号线的敷设；　　另外，因为温室是采光建筑，透光性较好，本

5、项目将太阳能供电技术应用到温室土壤温、湿度检测之中，利用太阳能供给环境检测所需电力，在不利于电力线路敷设的区域也可以实现电力供给，并且节能、环保。　　国外灌溉监控系统在运行、管理方面的自动化程度较高，并且系统也相对比较完善。在农业机械化和自动化程度较高的美国、日本、荷兰、西班牙和以色列等国家中，很多灌溉控制的技术值得我们在农业灌溉现代化过程中借鉴。　　1系统设计原则　　结合灌溉系统自身的特点和当前国内外各种精准灌溉的优劣，本系统的设计遵循以下原则：　　1）能时时刻刻的监测灌溉区域的土壤含水量，这是我们做精准

6、灌溉的基础。如果做不到实时监测，空谈精准就毫无根据可言。6　　2）能够准确的读取灌溉区域土壤含水量，这是精准灌溉的精髓所在，如果连含水量的监测都无法保证精确，就无从说起控制。　　3）方便而实用。用户不需要过于复杂的操作，而需要经过专业技术人员的培训之后便能熟练的操作。　　4）节能，低碳。系统不需要复杂的交流电连接，这样既不破坏植被的美观又能节约能源。　　5）低成本。国外很多先进的精准灌溉系统虽然己经做的很好了，但是高昂的价格根本不是我国农民能承受得起的。因此只有价格低廉有利于推广。　　2系统总体设计方案　　

7、3温室无线环境检测系统的方案设计　　整个检测系统由zigbee无线传感器网络和上位机检测平台两部分组成。zigbee无线传感器网络由传感器节点、路由节点和协调器节点组成，分布在温室的各个区域。无线传感器节点分为传感器节点和路由节点协调器节点。系统运行时，传感器节点周期性地完成数据采集并通过Zig-Bee网络汇总到协调器，协调器将采集的数据通过多跳的方式汇聚到远程监控中心的基地管理监测平台。基地管理监测平台收到所有节点周期性汇聚的数据后，采用SQLite数据库对采集的数据进行存储、查询等管理，并可以通过GPR

8、S或Internet网络将监测数据发送到远程监控中心的服务器上，使得用户可以随时通过Internet6登录到服务器网站查阅或分析处理数据，为多个区域的环境信息集中管理和和综合应用提供支持。此外，还可以对写入数据库的数据进行判断，当超过管理人员设置的阈值时，通过启动声光报警器、GSM短信等多种方式预警，并根据设计的算法将不同的控制命令发送到控制节点，由控制节点驱动相应的执行机构，完成相应的策略。检测系统的整体结构图