基于物联网的干旱区智能化微灌系统_吴秋明
基于物联网的远程可视化智能灌溉系统的生产技术
本技术公开了一种基于物联网的远程可视化智能灌溉系统，包括灌溉控制系统、IP可视摄像机和传感器，所述灌溉控制系统的输出端无线连接有土壤墒情监测节点，所述土壤墒情监测节点的输出端输出的无线信号连接于精细滴灌控制节点，所述传感器的输出端通过信息采集与处理装置的输出端输出的无线信号连接于大功率路由器的输入端输入的信号。
本技术设计并实现了基于的远程可视化智能灌溉系统，通过实现基于的远程可视化智能浇花系统模拟灌溉系统，实现实时远程可视化监控，随时随地查看植物生长状况，出门在外同样可以远程浇花，通过物联网传感器技术实现作物智能灌溉，采用视频监控技术实现远程可视化。
技术要求1.一种基于物联网的远程可视化智能灌溉系统，包括灌溉控制系统、IP可视摄像机和传感器，其特征在于：所述灌溉控制系统的输出端无线连接有土壤墒情监测节点，所述土壤墒情监测节点的输出端输出的无线信号连接于精细滴灌控制节点，所述精细滴灌控制节点包括MSP430低功耗微处理器，所述MSP430低功耗微处理器的输入端分别与太阳能供电装置和键盘电路电性连接，所述键盘电路与多档位旋钮开关电性连接，所述MSP430低功耗微处理器的输出端分别与电磁阀和电磁阀驱动电路连接，且MSP430低功耗微处理器的输出端与滴灌水管连接，所述MSP430低功耗微处理器的输出端的通讯接口电性连接于无线通讯模块，所述无线通讯模块与土壤墒情监测节点信号连接，所述IP可视摄像机的输入端信号连接于灌溉控制系统的输出端，所述传感器的输出端通过信息采集与处理装置的输出端输出的无线信号连接于大功率路由器的输入端输入的信号，所述大功率路由器的输出端输出的无线信号与灌溉控制系统输入端的通讯接口连接，所述灌溉控制系统的输出端通过S232通讯接口信号连接有远程监控平台，所述远程监控平台的两输出端分别连接有天气预报采集器和GIS定位系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的远程可视化智能灌溉系统，其特征在于：所述传感器至少包括土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、多光谱作物生长传感器和光照度传感器，其中土壤温湿度传感器置于土壤内，空气温湿度传感器露置在大棚内，多光谱作物生长传感器安装在灌溉农田里，光照度传感器安装在大棚内。
基于物联网的智能农业灌溉控制系统设计与实现
基于物联网的智能农业灌溉控制系统设计与实现智能农业是物联网技术在农业领域的应用之一，通过物联网的连接和数据传输，可以实现精准的农业灌溉控制系统。
本文将通过设计和实现基于物联网的智能农业灌溉控制系统，来探讨其在农业生产中的应用和优势。
一、系统设计1. 硬件设计方案智能农业灌溉控制系统的硬件主要包括传感器、执行器、单片机、通信模块和人机界面。
传感器模块可以包括土壤湿度传感器、光照传感器、温湿度传感器等，用于实时监测农田环境参数。
执行器模块可以包括电磁阀门、水泵等，用于自动控制灌溉设备的运行。
单片机负责数据的采集和控制，通过通信模块与云平台进行数据交互。
人机界面可以是手机应用或者网页端，用于实时监控和控制农田灌溉系统。
2. 软件设计方案软件设计方案包括物联网通信协议的选择、数据处理和分析算法的设计，以及人机界面的开发。
物联网通信协议可以选择MQTT或者CoAP，以保证数据的安全传输和高效交互。
数据处理和分析算法可以包括决策树算法、神经网络算法等，用于根据传感器数据进行智能决策和预测。
人机界面的开发可以使用Java、Python等编程语言，通过图形化界面展示农田环境参数和实时操作控制。
二、系统实现1. 环境参数监测系统实现首先需要进行环境参数的监测，包括土壤湿度、光照强度和温湿度等。
通过布设传感器模块，可以实时采集这些参数，并传输到单片机进行处理。
2. 灌溉控制系统通过对环境参数的实时监测，根据预设的灌溉控制策略，决定是否进行灌溉操作和灌溉的方式。
例如，当土壤湿度低于一定阈值时，系统可自动打开电磁阀门启动灌溉，直到土壤湿度达到预设值，然后关闭阀门停止灌溉。
这样可以实现对农田灌溉的精准控制，避免浪费水资源和节约人力成本。
3. 数据传输和分析系统将采集到的环境参数数据通过通信模块传输到云平台，然后使用数据处理和分析算法对数据进行处理。
通过这些算法，系统可以分析农田的水分需求、光照需求和温湿度需求，为农民提供科学的决策依据。
基于物联网的干旱区智能化微灌系统_吴秋明
第28卷第1期农业工程学报V ol.28 No.1118 2012年1月 Transactions of the CSAE Jan. 2012 基于物联网的干旱区智能化微灌系统吴秋明1，缴锡云2※，潘 渝3，何生荣1（1. 水利部南京水利水文自动化研究所，南京 210012；2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210098；3. 新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐 830049）摘要：基于物联网技术的智能化微灌系统能够实现精准灌溉，是干旱区农业可持续发展的有效途径。
该文采用物联网技术，根据棉花灌溉决策与管理的实际需求，设计并实现了棉花智能化微灌系统，并将其应用于新疆库尔勒棉花智能化膜下滴灌示范区中。
该系统解决了示范区墒情监测布点缺乏依据的困难和关键硬件产品进口价格过高、难以推广等问题。
与国外同类产品相比该微灌系统成本降低了44.8%。
与传统灌溉方式相比，作物水分利用效率提高了22.6%。
关键词：灌溉，智能化系统，无线网络，物联网，ZigBee，干旱区doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.01.022中图分类号：TP274.5；S152.7 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2012)-01-0118-05吴秋明，缴锡云，潘 渝，等. 基于物联网的干旱区智能化微灌系统[J]. 农业工程学报，2012，28(1)：118－122.Wu Qiuming, Jiao Xiyun, Pan Yu, et al. Intelligent micro-irrigation system based on internet of things in arid area[J]. Transactions of the CSAE, 2012, 28(1): 118－122. (in Chinese with English abstract)0 引 言水资源紧缺是制约干旱区农业发展的瓶颈，而精准灌溉是实现旱地农业可持续发展的有效途径。
视觉物联网下的农业区域干旱自动调节系统设计
视觉物联网下的农业区域干旱自动调节系统设计邓国斌1，沈萍2（1.广西职业技术学院计算机与电子信息工程系，南宁530226；2.广西职业技术学院经贸系，南宁530226）摘要：为了有效实现在物联网环境下对农田的智能灌溉调节，采用计算机视觉特征分析技术实现对农业区域干旱的自动调节系统设计。
提出基于干旱区域图像特征分散控制的农业区域干旱自动调节系统设计方法。
主要由信号采集模块、干旱区域的视觉分析模块和物联网传感器的分散控制模块构成，系统的设计过程中使用两片AD5545芯片进行储存，采用8通道同步视频跟踪方法进行视觉特征的采集，并通过图像扫频速率和脉冲宽度对干旱区域的进行跟踪控制，再通过三级放大器进行监控图像的去噪处理，并把视觉监控下的特征信息表现成多幅彩色图像，通过提取监控图像的视觉信息特征，实现对农业区域的干旱调节。
实验结果表明，该系统用在农业区域干旱自动调节和灌溉控制中，性能稳定可靠，具有较强的实用价值。
关键词：计算机视觉；物联网；监控；系统设计中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1001-7119（2016）12-0105-05Design of Agricultural Drought and Automatic Control System Under theVision of the Internet of ThingsDeng Guobin 1，Shen Ping 2（1.Department of Computer and Electronic Information Engineering ，Guangxi Vocational &Technical College ，Nannig 530226，China ；2.Economic and Trade Department ，Guangxi Vocational &Technical College ，Nannig 530226，China ）Abstract ：In order to effectively implement under the environment of Internet of things on the intelligence of farmland irrigation,the analysis of characteristics of computer vision technology to achieve automatic control system design of dry farming area.Based on the decentralized control of agricultural drought areaimage features regional drought automatic adjustment system design method.Is mainly composed ofsignal acquisition module,visual analysis module of drought area and content of networked sensorsdispersed control module,the design of the system in the process of using two pieces of AD5545chip for storage,with 8channels simultaneous video tracking method for collection of visual characteristics,and through the image frequency sweep rate and pulse width the tracking control of the arid region,againthrough the three-stage amplifier monitoring image denoising processing,and the visual monitoring of the performance characteristic information into more colorful images,through monitoring visual information of the image feature extracting,realize regional drought adjustment for agriculture.Experimental results show that the system is of stable and reliable performance used in dry farming area automatically adjust and irrigation controlling,and has strong practical value.Keywords ：computer vision ；internet of things ；agriculture ；system design收稿日期：2016-01-21基金项目：广西壮族自治区教育厅2016年度广西高校中青年基础能力提升项目，编号（桂教科研[2016]3号-KY2016YB610）。
基于物联网的智慧农业精准灌溉系统设计
基于物联网的智慧农业精准灌溉系统设计一、引言随着物联网技术的不断发展，智能农业应用也成为农业发展的新趋势。
智慧农业精准灌溉系统作为物联网在农业领域的应用之一，旨在提高农业生产效率、减少资源浪费。
本文将基于物联网技术，设计一套智慧农业精准灌溉系统。
二、基于物联网的智慧农业精准灌溉系统设计原理智慧农业精准灌溉系统的设计原理主要包括传感器数据采集、数据传输、云端数据分析与处理、智能灌溉控制等环节。
1. 传感器数据采集系统通过使用各类传感器，如土壤湿度传感器、气象传感器、光照传感器等，对农田环境进行数据采集。
土壤湿度传感器可以感知土壤湿度状况，气象传感器可以感知环境温度、湿度、风速等数据，光照传感器可以感知光照强度。
通过这些传感器的数据采集，可以了解到农田各要素的情况。
2. 数据传输采集到的传感器数据需要通过物联网技术进行传输。
可以利用低功耗无线通信技术（如LoRaWAN、NB-IoT等）将数据传输到云端。
在传输数据时，可以通过数据压缩、数据加密等方式保证数据的可靠传输。
数据传输的稳定性和高效性对于系统的正常运行至关重要。
3. 云端数据分析与处理传输到云端的数据需要进行分析和处理，以得出精准灌溉的策略。
通过使用大数据技术和机器学习算法，对传感器数据进行实时分析和处理，从而获得土壤湿度、气象条件等的变化趋势，为灌溉决策提供依据。
同时，通过数据的比对和分析，可以为不同作物的生长需求提供相应的灌溉水量和灌溉频率。
4. 智能灌溉控制在分析和处理数据后，系统会根据灌溉策略进行智能灌溉控制。
根据所监测到的土壤湿度和环境条件，系统可以自动地通过执行器（如电磁阀、水泵等）来控制灌溉水量和灌溉时间。
智能控制可以准确地满足作物的灌溉需求，避免了过度灌溉或不足灌溉的问题。
三、基于物联网的智慧农业精准灌溉系统设计实现基于以上设计原理，下面将介绍智慧农业精准灌溉系统的具体实现。
1. 硬件设施在现实中，可以在农田中部署传感器节点，并与一个或多个基站进行通信。
文秘知识-基于物联网技术的灌溉控制系统在石漠化治理中的应用 精品
基于物联网技术的灌溉控制系统在石漠化治理中的应用摘要：中国西南喀斯特山区石漠化坡耕地自然条件的特点是石多土少，土地贫瘠，降水不少但干旱严重，生态环境脆弱、生态恶化与农村贫困恶性循环，加强水利水保建设是实现区域经济社会可持续发展的关键。
文中结合滇黔桂石漠化地区的实际情况，设计了基于物联网技术的灌溉控制系统。
该系统由农田无线灌溉网络和远程数据中心两部分组成，结合土壤墒情监测和滴灌、微润灌等方式，有助于实现农业需水量和生态需水量、生活用水量之间的平衡。
示范应用结果表明，使用该系统能够节水20%～50%，节电10%～30%，减少了大量人工作业。
基于物联网技术的灌溉控制系统运行稳定、可靠，提高了石漠化治理中坡耕地和梯田农业灌溉的用水效率，具有较大推广价值。
关键词：物联网；石漠化治理；无线；节水灌溉中图分类号：TP393；S274 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）06-0-030 引言滇黔桂地区位于珠江上游石灰岩地区，是中国石灰岩地貌集中分布的区域，也是全国水土流失最为严重、治理难度最大、治理最为迫切的地区之一。
水土流失导致石漠化面积不断扩大，为当地农业生产、群众生活、经济发展带来了极大危害，因此加强滇黔桂石漠化地区的水土流失综合防治，提高农业综合生产能力，防止土地石漠化加剧，抢救珍贵的土地资源，改善群众生产生活条件和生态环境已成为一项紧迫而重大的战略任务。
云南、贵州、广西石漠化总面积约为8.58万平方千米，石漠化面积大于300平方千米的石漠化严重县有169个。
目前，云南和贵州有15%～20%的土地面临着潜在石漠化威胁，若不及时进行抢救性治理，则将丧失土壤资源，形成大片难以恢复、难以利用的裸岩。
石漠化治理根据水文地貌结构，水土资源条件等综合因素，确定流域小型农田水利配套方式与布局，以洼地排涝解决内涝保护基本农田为核心，以解决水资源短缺为重点，通过配套供水管网，灌溉网络、田间道路等，引导发展节水灌溉型农业生产。
基于物联网的土壤水分实时检测灌溉系统设计论文
基于物联网的土壤水分实时检测灌溉系统设计论文基于物联网的土壤水分实时检测灌溉系统设计论文0 引言。
随着现代数据传输技术（如蓝牙、红外线、WiFi、无线网络技术（如 ZigBee、GPRS）、信息处理技术（如云计算技术等）的发展，农业生产在机械化的基础上正在朝着自动化、智能化的方向推进。
土壤水分反映了农业干旱程度，以土壤水分为指标，可以指导农业灌溉。
土壤的含水状况俗称土壤墒情，还包括土壤性质、深度等状态，其关系到农作物的优质生长。
不能及时、足量灌溉，或过量灌溉，都可能导致农作物根茎不能从土壤及时吸收水分，影响农作物的正常生长。
另一方面，从农业节水、节能及可持续性发展角度考虑，在灌溉作业中，要实现农业灌溉水资源高效利用，必须实时、精确地掌握农田土壤水分信息，准确地控制灌溉开始时机、结束时机及水量，从而实现节水、节能和作物的良好生长双重目标。
作为农业大国，我国的农业用水量消耗了80% 的水资源总量[1],研究开发土壤含水率自动监测和智能控制的灌溉系统，有助于作物良好生长条件的建立和水资源的节约。
近年来，国内外研发出土壤水分检测器，利用无线传感器采集农业数据信息，实时监测土壤含水率的数据。
当土壤含水率数值低于阈值下限时，开启水泵进行灌溉；当土壤含水率数值高于阈值上限时，关闭水泵以停止灌溉，实现了物联网模式下的农业土壤水分智能控制。
然而，受制于传感器等硬件及通信模块等软件系统的发展，现有的农业物联网运用范围还很小，普及率较低。
目前，物联网传感器一般体积较大、不便于携带与安装、能耗高、价格贵、响应速度慢、精度低及数据传输不稳定。
同时，作为土壤水分传感器，还需要具备受土质影响小及不易受到土壤中各种成分腐蚀等特点。
1 系统的组成及原理。
系统主要包括硬件部分，如 RHD - 100 土壤水分传感器、射频识别芯片 CC2530、MSP430 F149 单片机、步进电机，以及上位机系统软件等部分。
系统可以实时检测土壤水分，检测数据由传感器采集并通过GPRS 作为通信渠道发送，采用 SPS 控制传感器的采样时间，每 1. 7s 发送1 次传感器数据信息。
基于物联网的智能农业灌溉系统设计与实现
基于物联网的智能农业灌溉系统设计与实现一、引言随着信息技术的迅猛发展，物联网已经渗透到了各个领域，为各行各业带来了巨大的改变和发展机遇。
在农业领域，基于物联网的智能农业灌溉系统的设计与实现，成为了提高农业生产力和农业可持续发展的重要手段和工具。
本文将重点研究基于物联网的智能农业灌溉系统的设计与实现，探讨其优势和挑战，以及未来发展的方向。
二、基于物联网的智能农业灌溉系统概述智能农业灌溉系统是利用物联网技术，以传感器、执行器、通信设备等将农田的关键参数采集、处理和分析，从而实现灌溉过程的自动化和智能化的系统。
该系统可以根据土壤湿度、气象条件等因素，精确控制水源的供给，提高水资源利用率和农作物的产量。
同时，该系统还能远程监控和管理农田的灌溉情况，及时发现和解决问题，提供有效的决策支持。
三、基于物联网的智能农业灌溉系统的设计与实现1. 传感器与采集器的选择和布置针对农田的特点和需求，选择适用的土壤湿度、温度、光照等传感器，并合理布置在农田中。
采集器负责接收和处理传感器的数据，并将其传输到云平台或主控端进行分析和决策。
2. 云平台和数据分析通过云平台，将采集到的数据进行传输、存储和分析处理。
利用数据分析技术，对土壤湿度、气象条件等数据进行加工和分析，根据农作物的需水量和灌溉要求，制定合理的灌溉计划和方案。
3. 控制器与执行器的设计根据灌溉计划，控制器负责控制执行器的工作，实现对灌溉系统的控制和调节。
执行器包括水泵、阀门等设备，通过控制其开关状态和工作时间，实现对农田灌溉的自动化和精细化控制。
4. 远程监控与管理通过移动通信网络，实现对农田灌溉系统的远程监控和管理。
农民可以通过手机、电脑等设备，随时随地了解农田的灌溉情况，并通过远程控制灌溉系统，实现灌溉计划的调整和紧急情况的处置。
四、基于物联网的智能农业灌溉系统的优势1. 提高水资源利用效率通过精确控制水源供给，根据农作物的需水量进行灌溉，避免了过度灌溉和浪费水资源的问题。
基于物联网的智能农业灌溉系统的设计与实现
基于物联网的智能农业灌溉系统的设计与实现第一章引言1.1 研究背景随着人口的增长和城市化的推进，农业生产面临着越来越大的压力。
传统的农业灌溉系统存在着水资源浪费、劳动力成本高等问题。
而物联网技术的快速发展，为农业灌溉系统的智能化提供了新的机遇。
1.2 研究目的与意义本文旨在基于物联网技术设计与实现一种智能农业灌溉系统，通过感知节点、数据传输与处理以及控制节点的协同工作，实现对农田灌溉的自动化控制，提高灌溉效率和节约水资源。
1.3 研究内容与章节安排本文主要分为四个章节。
第一章为引言，介绍了研究背景、目的与意义以及研究内容与章节安排。
第二章为物联网技术的概述，介绍了物联网的基本原理和技术特点。
第三章为智能农业灌溉系统的设计与实现，包括感知节点的设计、数据传输与处理的设计以及控制节点的设计。
第四章为系统测试与结果分析，对设计的智能农业灌溉系统进行了实际测试，并对实验结果进行了分析和讨论。
最后，第五章为总结与展望，对本文的研究工作进行总结，并对未来的研究方向进行了展望。
第二章物联网技术的概述2.1 物联网的定义物联网是指通过互联网将传感器、设备、物体等连接起来，形成一个智能化网络，实现信息的传递与共享。
2.2 物联网的基本原理物联网的基本原理是通过感知节点采集环境数据，将数据传输到云平台进行处理和分析，然后通过控制节点对物体进行控制和调节。
2.3 物联网的技术特点物联网的技术特点主要包括低功耗、低成本、大规模、安全可靠等。
第三章智能农业灌溉系统的设计与实现3.1 系统架构设计智能农业灌溉系统的架构包括感知节点、数据传输与处理以及控制节点三个部分。
感知节点负责采集环境数据，数据传输与处理模块负责将数据传输到云平台并进行处理，控制节点负责对灌溉系统进行控制和调节。
3.2 感知节点的设计感知节点由传感器和微控制器组成，传感器负责采集环境数据，微控制器负责控制传感器采集数据和传输数据。
3.3 数据传输与处理的设计数据传输与处理模块负责将感知节点采集的数据传输到云平台，并进行处理和分析。
人工智能物联网旱灾监控预警系统设计
1引言计算机技术的迅速发展，使得社会进入到了一个全新的信息化时代，物联网已经成为信息产业的必然发展趋势。
人工智能作为物联网的核心技术，通过对人的思维模式、行为意识进行模拟，来代替人类完成工作，改变了传统的人工生产方式，对提高生产力和人们生活水平具有重要意义。
以人工智能为基础和核心构建而成的物联网，已经渗透到各行各业中，在提高计算机系统运行效率以及精准性方面发挥着重要作用，是促进社会发展和进步的一项重要技术，必须充分发挥人工智能物联网的应用优势。
[1]2人工智能物联网旱灾监控预警系统结构基于人工智能物联网构建完成的旱灾监控预警系统，主要由系统控制平台、信息采集终端、信息传输网络和信息处理中心四部分组成。
不同组成部分在旱灾监控预警系统中所起到的作用是不一样的，其中系统控制平台对整个系统运行起到调控作用，土壤干旱信息的处理与发送都是由该部分完成的，系统控制平台中所用处理器型号为S3C6420处理器。
信息采集终端主要作用是对土壤干旱情况进行监控，完成具体数据的收集与整合，是获取土壤干旱信息的主要途径，所采集到的信息主要包括土壤的温度、湿度以及光照强度等几方面，所用传感器的协议方式为ZigBee，中文名称为紫蜂协议。
信息传输网络的主要作用是将信息采集终端所获取的土壤各项信息进行传递，为旱灾分析提供准确、可靠的依据和资料，其中ZigBee无线传感器网络和GPRS网络是信息传输网络的主要组成。
信息处理中心的主要作用，是完成信息传输网络所传递的信息的接收，并利用BP神经网络算法对所获取的信息进行分析，根据现阶段的土壤各项参数，对其未来干旱情况进行预测，实现构建旱灾监控预警系统设计的最终目的[1]。
3人工智能物联网旱灾监控预警系统硬件设计在设计人工智能物联网旱灾监控预警系统时，首先应该从系统硬件设计进行考虑。
系统的硬件组成主要包括系统控制平台和系统通信网络两部分，所以便需要分别进行讨论。
3.1系统控制平台的设计系统控制平台硬件包括核心板和底板两部分，利用插针接口可以将两者连接为一个整体结构。
基于物联网技术的智能农田灌溉系统研究
基于物联网技术的智能农田灌溉系统研究智能农田灌溉系统是利用物联网技术来监测和控制农田的灌溉过程，旨在实现农业生产的高效性和可持续性。
本文将深入研究基于物联网技术的智能农田灌溉系统，并探讨其应用的优势和挑战。
1. 引言智能农田灌溉系统是通过采集和分析农田的环境数据，如土壤湿度、气温、降雨量等，实现精确的农田灌溉控制。
该系统利用物联网技术和传感器网络，实时监测土壤湿度和气象数据，并根据预设的灌溉方案，实现灌溉系统的自动化和智能化。
2. 物联网技术在智能农田灌溉系统中的应用物联网技术在智能农田灌溉系统中发挥了不可忽视的作用。
首先，通过传感器网络，物联网技术可以实时获取农田的环境数据。
这些数据可以包括土壤湿度、温度、湿度、光照等。
传感器节点将这些数据传输到中央控制中心，实时显示和分析数据。
其次，物联网技术可以实现农田灌溉系统的远程监控和控制。
农民可以通过智能手机等移动设备，随时随地监控农田的灌溉情况，并进行相应的调整和控制。
此外，物联网技术还可以将农田灌溉系统与气象预报等外部资源进行集成，从而更准确地决定农田灌溉方案。
3. 基于物联网技术的智能农田灌溉系统的优势基于物联网技术的智能农田灌溉系统相比传统的农田灌溉系统具有以下优势。
3.1 精确灌溉智能农田灌溉系统可以实时监测土壤湿度，并根据农田的实际需求进行精确灌溉。
通过物联网技术，系统可以及时掌握土壤湿度的变化情况，并根据预设的阈值和灌溉方案，自动调整灌溉的时间、强度和频率，从而避免灌溉过量或不足的情况。
3.2 节约资源传统的农田灌溉系统普遍存在水资源浪费的问题。
而基于物联网技术的智能农田灌溉系统可以根据土壤湿度的变化情况，精确计算出农田所需的灌溉水量。
通过灌溉水量的精确控制，系统可以显著减少对水资源的浪费，实现资源的节约和可持续利用。
3.3 提高生产效率智能农田灌溉系统通过自动化和智能化的灌溉控制，可以减轻农民的劳动强度，提高农田灌溉的效率。
农民无需手动监测和调整灌溉过程，系统将根据实时的环境数据和灌溉方案，自动控制灌溉设备的运行，实现农田灌溉的自动化和智能化。
基于物联网的智能灌溉系统设计与研究
基于物联网的智能灌溉系统设计与研究智能灌溉系统在农业生产中的应用越来越受到关注。
基于物联网的智能灌溉系统能够实时监测和控制土壤湿度、气象数据、植物生长状况等信息，从而实现精确、高效的灌溉，提高农作物生产的稳定性和产量。
一、智能灌溉系统的介绍智能灌溉系统是将物联网技术与传统灌溉系统相结合，通过传感器、数据采集模块、通信模块、控制器等设备，实现对灌溉设备的自动控制和监测。
该系统能够根据土壤湿度、气象条件、作物需水量等信息，自动调节灌溉设备的工作，从而达到节水、节能、高效的灌溉效果。
二、基于物联网的智能灌溉系统的原理与设计基于物联网的智能灌溉系统主要由传感器、数据采集模块、通信模块和控制器四部分组成。
1. 传感器：利用土壤湿度传感器、气象传感器等，实时感知土壤湿度、环境温度、大气湿度、风速等信息，将这些数据采集传输给数据采集模块。
2. 数据采集模块：将传感器获取的数据进行采集、处理和存储，同时接收控制器发出的指令，将处理后的数据传输给控制器。
3. 通信模块：通过无线通信方式将数据采集模块采集的数据传输给控制器，同时接收控制器发出的指令，传输给数据采集模块。
4. 控制器：接收数据采集模块采集的数据和通信模块传输的指令，根据预设的灌溉策略和作物需水量，自动控制灌溉设备的开启和关闭，同时将灌溉情况等信息反馈给用户。
三、基于物联网的智能灌溉系统的优势相比传统的定时灌溉系统，基于物联网的智能灌溉系统具有以下优势：1. 精确灌溉：通过实时监测土壤湿度和气象数据，系统能够根据作物需水量和环境条件智能控制灌溉设备的开启和关闭，实现精确的灌溉，避免了过度或不足灌溉的问题。
2. 节水节能：智能灌溉系统能够根据实时的土壤湿度和气象条件，合理控制灌溉设备的运行时间和水量，从而避免了灌溉过程中的水浪费和能源浪费。
3. 高效管理：通过物联网技术实现对灌溉系统的远程监测和控制，农户可以随时随地通过手机或电脑查看灌溉情况，及时调整灌溉策略，提高管理效率。
基于物联网的智能灌溉控制系统设计与实现
基于物联网的智能灌溉控制系统设计与实现智能灌溉控制系统是基于物联网技术的重要应用领域之一，它能够通过网络与传感器技术实现对灌溉设备的远程监控和控制。
本文将介绍一个基于物联网的智能灌溉控制系统的设计与实现，以提高农业灌溉的效率和水资源的利用率。
一、系统需求分析智能灌溉控制系统的设计与实现首先需要进行需求分析。
在农业灌溉领域，系统应能够实时感知土壤湿度和气象条件，并根据预设的灌溉策略进行智能控制。
此外，系统还应支持远程监控、数据存储与分析等功能，以便用户能够随时了解灌溉系统的状态。
二、系统架构设计基于物联网的智能灌溉控制系统一般包括传感器网络、数据传输模块、服务器和用户终端等组成部分。
传感器网络负责实时采集土壤湿度、温度、光照等信息，并将数据传输至服务器。
数据传输模块可通过无线通信技术将传感器数据传输至服务器，同时接受来自用户终端的控制指令。
服务器负责数据存储、分析和处理，并根据用户设定的灌溉策略向灌溉设备发送控制指令。
用户终端可以通过移动应用程序或网页进行远程监控和控制。
三、硬件设计与实现智能灌溉控制系统的硬件设计主要包括传感器节点和灌溉控制器。
传感器节点用于采集土壤湿度、温度和光照等环境信息，可选择性使用不同类型的传感器进行数据采集。
传感器节点通过无线通信模块将采集到的数据发送至服务器。
灌溉控制器用于接收服务器发送的控制指令，并控制灌溉设备进行灌溉操作。
控制器可根据预设的灌溉策略控制灌溉时间和水量等参数。
四、软件设计与实现智能灌溉控制系统的软件设计包括服务器端和用户端两部分。
服务器端的软件主要负责数据存储、处理和分析，以及灌溉策略的制定与调整。
服务器端应具备数据库系统用于存储大量传感器数据，并能够对数据进行实时分析和处理。
用户端的软件可以通过移动应用程序或网页进行远程监控和控制。
用户可以随时了解灌溉系统的状态，并能够根据需求调整灌溉策略。
五、系统优势与应用前景基于物联网的智能灌溉控制系统相较于传统的灌溉系统具有以下优势：1. 提高灌溉效率：通过实时监测土壤湿度和气象条件，智能灌溉控制系统能够根据实际需求进行智能调控，避免过度灌溉或水资源浪费。
基于物联网的智能灌溉系统设计及研发
基于物联网的智能灌溉系统设计及研发近年来，随着物联网技术的不断发展，智能化已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
智能化的应用覆盖了各个领域，而在农业领域中，基于物联网的智能灌溉系统更是成为农民们眼中的宝贵财富。
本文将围绕这一主题，探讨基于物联网的智能灌溉系统的设计及研发。
一、智能灌溉系统的意义在农业生产中，灌溉是农民不可或缺的一员工作。
传统的灌溉方式存在诸多问题：如浪费水资源、施肥不均、工作效率不高等。
这些问题已经成为了影响农业生产的重要因素之一。
然而，基于物联网的智能灌溉系统将会改变这一局面。
通过传感器、计算机、网络等技术，将水、土、环境等信息进行实时监测和分析，实现智能化的灌溉，以达到优化资源利用、提高农业生产效率的目的。
二、智能灌溉系统的构成智能灌溉系统由多个部分组成：传感器、数据采集模块、信息处理与控制模块、执行器等。
其中，传感器扮演着重要的角色：它们可以收集土壤温度、湿度、水分密度、环境温度等重要信息，并将这些信息传输到数据采集模块。
数据采集模块对传感器采集到的数据进行处理和分析，并将结果发送给信息处理与控制模块。
信息处理与控制模块根据分析结果，进行灌溉计划的制定和执行，控制执行器对土地进行灌溉。
此外，系统中还需要设置人机交互界面，便于管理人员对系统的监控和管理。
三、智能灌溉系统的设计1. 传感器的选择与布置传感器是智能灌溉系统的重要组成部分，其选择和布置直接关系到系统的最终效果。
首先，需要考虑所选择的传感器是否能准确反映土壤、水分、气象等情况。
同时，在传感器的布置上，需要考虑每个传感器所监测到的信息区域以及覆盖范围，并根据灌溉区域之间的相互关系，确定每个传感器的具体位置，以达到最佳的监测效果。
2. 数据的处理与分析数据处理是智能灌溉系统中最为关键的一步。
在数据处理过程中，需要根据不同的数据进行各种比较、计算和分析，并根据分析结果，制定出最优的灌溉方案。
在实际处理过程中，需要遵循高效、准确、可靠等原则，保证数据处理的结果可以真正地反映土地、水分、气象等实际情况。
基于物联网的智能灌溉自动控制系统的研究与设计
基于物联网的智能灌溉自动控制系统的研究与设计第一章绪论1.1 研究背景与意义灌溉是农业生产中至关重要的一环，灌溉自动化能够提高灌溉效率、减少用水成本、节约人力资源，已经成为现代农业生产的趋势。
物联网技术为智能灌溉自动控制系统的发展提供了新的可能性，可以通过连接各种传感器和执行器实现对灌溉设备的远程监控和控制，提高灌溉效率和农作物的产量。
1.2 国内外研究现状随着物联网技术的不断发展，智能农业也得到了快速发展。
国外已经出现了许多基于物联网的智能灌溉自动控制系统，如以色列的Netafim公司开发的“数字农业”，通过传感器监测土壤温度、湿度、光照等参数，实现精准定量灌溉；美国的CropX公司通过传感器和数据分析技术，为农民提供决策支持和优化方案。
国内也有众多类似的产品和研究，但仍存在一定的技术瓶颈和应用局限性，需要进一步探索和改进。
1.3 研究目的和意义本研究将以物联网技术为基础，设计并实现一套全自动化的智能灌溉系统，其主要目的是提高农作物的产量和品质，为农业生产提供科学、高效、可持续的解决方案。
同时，本研究将探讨物联网技术在灌溉自动化中的应用，为技术发展和农业现代化提供参考依据。
第二章系统设计2.1 系统需求分析智能灌溉系统是由多个组成部分组成的系统，包括传感器、执行器、控制器、通信模块等。
系统需要满足以下需求：1. 精准感知：能够对土壤温度、湿度、光照等参数进行监测和感知，实现精准定量灌溉。
2. 自动控制：根据感知结果自动调整灌溉设备的运行状态，实现全自动化的灌溉控制。
3. 远程控制和监测：通过无线网络或互联网实现对系统的远程控制和监测。
4. 数据分析和决策支持：对采集到的数据进行分析和处理，提供决策支持和优化方案。
2.2 系统框架设计智能灌溉系统的框架如下图所示：系统由三大模块组成：感知模块、控制模块和通信模块。
感知模块包括土壤温度、湿度传感器和光照传感器，用于实时监测环境参数；控制模块包括水泵、灌溉管道等执行器，控制水流的流量和灌溉时间；通信模块通过无线网络和互联网实现对系统的远程监控和控制，并将采集到的数据传输到云端。
基于物联网技术的农业智能灌溉系统设计
基于物联网技术的农业智能灌溉系统设计农业智能灌溉系统设计及其应用随着科技的快速发展，物联网技术也逐渐在各行各业得到广泛应用。
在农业领域，基于物联网技术的农业智能灌溉系统设计为农作物的生长与发展提供了更加可靠和高效的灌溉解决方案。
本文将介绍农业智能灌溉系统的设计原理、功能特点以及其在农业生产中的应用。
一、农业智能灌溉系统的设计原理农业智能灌溉系统基于物联网技术，通过传感器、网络和数据处理等技术手段，实现对农田土壤水分、气象条件和农作物生长状况的实时监测并进行智能控制。
主要包括以下几个方面的设计原理。
1. 传感器技术：利用土壤湿度、温度和光照等传感器实时监测农田的环境参数，并将获取的数据传输到云端服务器。
2. 数据分析与处理：云端服务器对传输的数据进行分析和处理，通过算法判断当前的灌溉需求，进而实现对灌溉系统的智能控制。
3. 控制策略优化：基于农作物的生长需求和环境条件，通过优化控制策略，实现对灌溉系统的精确控制和节约水资源。
二、农业智能灌溉系统的功能特点1. 实时监测：通过物联网技术，可以对农田的土壤湿度、温度、光照等参数进行实时监测和数据采集，提供农田环境状态的信息。
2. 智能控制：基于传感器数据和云端服务器的数据分析处理，实现对灌溉系统的智能控制，精确调整灌溉水量和灌溉时间，提高农作物生长效果。
3. 节约资源：通过控制策略优化和精确灌溉控制，减少了不必要的灌溉水量，达到节约水资源的目的。
4. 远程监控与控制：农田环境和灌溉系统的数据可以通过手机应用或云端平台进行远程监控和控制，提供了便捷的管理方式。
三、农业智能灌溉系统在农业生产中的应用1. 减轻农民劳动强度：传统的农业灌溉需要农民长时间观察农田环境并手动控制灌溉系统，而智能灌溉系统可以自动采集数据并实现智能控制，减轻了农民的劳动强度。
2. 提高农作物产量和品质：农业智能灌溉系统通过精确控制灌溉水量和灌溉时间，可以满足农作物的生长需求，提高产量和品质。
基于物联网的农田灌溉监测与控制系统设计与实现
基于物联网的农田灌溉监测与控制系统设计与实现随着科技的不断发展与进步，物联网技术在各个领域得到越来越广泛的应用。
农业作为国民经济的重要组成部分之一，也逐渐开始应用物联网技术，提高农田灌溉的效率与水资源的利用。
本文将讨论基于物联网的农田灌溉监测与控制系统的设计与实现。
一、系统设计1. 硬件设备基于物联网的农田灌溉监测与控制系统的核心是传感器网络和执行器。
传感器网络通过感知土壤湿度、温度、光照等关键指标，以实时监测农田的环境条件。
同时，执行器控制水泵、喷灌设备等设施，根据传感器数据进行自动化农田灌溉控制。
2. 通信技术物联网技术的核心在于设备之间的信息交换与互联互通。
在农田灌溉监测与控制系统中，可以采用无线传感器网络（WSN）技术，通过无线通信方式，将传感器数据上传至云平台进行处理和分析。
同时，云平台将分析结果传回农田，指导灌溉执行器的运行。
3. 数据分析与处理物联网的特点是海量的数据产生和处理。
在农田灌溉监测与控制系统中，云平台通过大数据分析，将传感器数据转化为可视化的信息，提供给农田灌溉决策者和农民。
依据实时的土壤湿度、温度等环境信息，系统能够自动地分析并判定灌溉的时机和量。
二、系统实现1. 传感器节点的布置农田中的传感器节点布置需要根据土壤类型和农作物的需求进行合理安排。
为了确保数据的准确性和代表性，应根据农田的大小和密度决定传感器节点的数量和分布。
传感器节点可以埋入地下，或者放置在地面上，根据需求选择合适的传感器类型。
2. 传感器数据的采集传感器节点收集到的土壤湿度、温度等数据需要通过无线通信方式传送至云平台进行处理。
可以采用无线传感器网络技术，如ZigBee或LoRaWAN等进行数据传输。
需要注意的是，传感器节点的通信协议和云平台的数据接收与存储要兼容。
3. 灌溉控制策略的制定灌溉控制策略的制定需要考虑土壤湿度、作物需求等因素。
通过分析土壤湿度数据，云平台可以提供合理的灌溉控制策略，如定时灌溉、周期性灌溉或根据土壤湿度阈值自动调整灌溉量等。
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第28卷第1期农业工程学报V ol.28 No.1118 2012年1月 Transactions of the CSAE Jan. 2012 基于物联网的干旱区智能化微灌系统吴秋明1，缴锡云2※，潘 渝3，何生荣1（1. 水利部南京水利水文自动化研究所，南京 210012；2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210098；3. 新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐 830049）摘要：基于物联网技术的智能化微灌系统能够实现精准灌溉，是干旱区农业可持续发展的有效途径。
该文采用物联网技术，根据棉花灌溉决策与管理的实际需求，设计并实现了棉花智能化微灌系统，并将其应用于新疆库尔勒棉花智能化膜下滴灌示范区中。
该系统解决了示范区墒情监测布点缺乏依据的困难和关键硬件产品进口价格过高、难以推广等问题。
与国外同类产品相比该微灌系统成本降低了44.8%。
与传统灌溉方式相比，作物水分利用效率提高了22.6%。
关键词：灌溉，智能化系统，无线网络，物联网，ZigBee，干旱区doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.01.022中图分类号：TP274.5；S152.7 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2012)-01-0118-05吴秋明，缴锡云，潘 渝，等. 基于物联网的干旱区智能化微灌系统[J]. 农业工程学报，2012，28(1)：118－122.Wu Qiuming, Jiao Xiyun, Pan Yu, et al. Intelligent micro-irrigation system based on internet of things in arid area[J]. Transactions of the CSAE, 2012, 28(1): 118－122. (in Chinese with English abstract)0 引 言水资源紧缺是制约干旱区农业发展的瓶颈，而精准灌溉是实现旱地农业可持续发展的有效途径。
随着我国水资源紧缺形势的日益加剧，信息技术在农业领域的应用日趋广泛[1]，研究与推广应用智能化节水灌溉将成为我国干旱区未来农业发展的重要方向。
物联网被称为继计算机、互联网之后，信息产业的第3次浪潮，正在得到迅猛发展和应用。
物联网技术也称为传感网技术，它综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术、现代网络及无线通信技术等，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，把所有物品（设备）都与网络连接在一起，实现智能化识别和管理[2]。
物联网技术在现代农业中也有所应用[3-4]。
近年来，微灌技术在新疆棉田得到大面积应用。
随着微灌技术的逐步推广及自动测控技术、传感器技术、信息技术的进步，智能化灌溉技术应运而生，国内外[5-8]进行了相关研究。
本文以新疆主要作物棉花为研究对象，以ZigBee无线通信技术为基础，研究干旱区智能化微灌关键技术，以提高微灌水分亏缺诊断精度、智能化水平及灌溉水分利用效率。
收稿日期：2011-03-17 修订日期：2011-11-07基金项目：“十一五”国家科技支撑计划课题“干旱区智能化微灌关键技术研究与示范”（2007BAD38B05）作者简介：吴秋明（1976－），男，湖北赤壁人，主要从事无线通讯、自动控制等方面的研究。
南京水利部南京水利水文自动化研究所，210012。
Email：wuqm0823@※通信作者：缴锡云（1962－），男，河北文安人，教授，博士生导师，主要从事节水灌溉理论与技术研究。
南京河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，210089。
Email：xyjiao@1 研究区概况棉花智能化膜下滴灌示范区位于新疆库尔勒市包头湖农场，孔雀河三角洲冲积扇下部，示范区面积为20 hm2。
该区域属暖温地带，年平均气温10.7℃，年日照时数为2 886.8 h，无霜期132～181 d，年均降水量仅为102 mm。
土壤质地为沙壤土，平均密度为1.49 g/cm3。
棉花产业是新疆农业的支柱产业，其发展水平极大地影响着该区其它相关产业的发展。
近年来，新疆棉花生产管理技术和管理模式的滞后，农情基础数据信息缺乏，作物水分利用效率不高。
近年来新疆等地发展了大面积的棉花膜下滴灌。
智能化微灌技术是依据农田墒情等田间实测信息进行智能判断与决策，自动控制灌水、施肥设备，从而实现灌溉施肥的智能化，提高灌溉水利用效率。
因此，智能化微灌是干旱区节水灌溉的重要发展方向。
2 系统设计2.1 ZigBee技术ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术，使用2.4 GHz波段，采用跳频技术，符合IEEE802.15.4协议[9]。
该技术的主要特点：1）数据传输速率低；2）在低耗电待机模式下, 两节普通5号干电池可使用6个月到2年；3）协议简单,且免收专利费，能大大降低成本；4）网络容量大，每个ZigBee网络最多可支持255个设备；5）有效覆盖范围10～5 000 m，可依据发射功率的大小和各种不同的应用模式而定；6）使用频段为2.4 GHz、868 MHz（欧洲）及915 MHz （美国），均为免执照频段。
IEEE802.15.4协议的网络拓扑结构有3种类型：星形结构、网状结构和簇状结构，其中网状结构和簇状结构属于点对点的结构。
根据设备所具有的通信功能可分为第1期吴秋明等：基于物联网的干旱区智能化微灌系统119全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD）。
FFD设备之间、FFD设备与RFD设备之间可以直接通信，RFD设备之间不能直接通信。
在IEEE 802.15.4网络中，有一个网络协调器的FFD设备,是传感器网络中的主控制器。
每个网络仅有一个主控制器。
网络协调器除了直接参与应用以外, 还要完成成员的身份管理、链路状态信息管理以及分组转发等功能。
2.2 系统结构系统组成包括：1个管理中心站，1个自动气象站，1个首部控制站，4个土壤墒情监测点，12个微灌RTU （remote terminal unit，远程控制单元）控制点。
根据示范区监测监控站点分布特点及规模，系统采用ZigBee星形网络结构进行通信组网设计，系统总体结构如图1所示。
中继站作为星形网络结构中的协调器，负责将墒情监测点、电磁阀控制点与管理中心站建立通信链接，保证信道有效畅通。
通过对国内外土壤水分传感器进行现场比测试验分析，筛选出由南通中天公司生产的土壤水分传感器MP406作为示范区土壤墒情监测点的传感器[10]。
注：ADO（activeX data objects）存取数据源的COM组件；RTU（remote terminal unit）远程控制单元。
图1 系统总体结构示意图Fig.1 The schematic diagram of the system general structure2.3 田间设计示范区田间采用一膜一管四行的微灌方式，智能化微灌系统田间布设结构如图2所示。
注：1#～4#点分别为土壤墒情监测点；1～12号为微灌RTU控制点。
图2 微灌系统田间布设结构图Fig.2 Field layout of the micro-irrigation system土壤墒情监测区域面积为20 m×15 m；12个微灌RTU控制点分别布设在田间支管出地桩处，每个微灌RTU控制2个电磁阀的开关动作并采集电磁阀开关状态信号；中继站布设在2号微灌RTU控制点处，转发中心站指令和田间电磁阀控制点的信息；自动气象站通过有线通信方式（RS-485）将气象数据发送给管理中心站；首部控制站用于控制泵房的变频器，通过ZigBee方式接收管理中心站指令，执行供水动作及流量精确控制。
田间站点的距离：中心站至中继站的距离约为600 m，中继站至12号微灌RTU控制点的距离约为600 m，中心站至泵房的距离约为1 000 m。
根据田间站点的距离，微灌RTU采用小功率ZigBee 模块，通信半径约为300 m；中继站和中心站采用中功率ZigBee模块，通信半径约为1 200 m。
2.4 墒情监测点布设根据棉花膜下滴灌田间土壤水分时空变异规律研究[11-12]，以及在地统计学法分析的基础上进行的墒情监测点定位研究[13]，示范区墒情监测点采用4个监测点进行布设（见图2所示）。
对于四点监测方案，考察“矩形四点”方案（布置在20 m×15 m矩形的4个角点）、“中心线四点”方案（沿垂直于毛管方向的地块中心线等距布置4点）、“对角线四点”方案（沿对角线等距布置4点），与支管控制区域试验区（面积共60 m×45 m）布置的40个土壤水分监测点的观测结果相比较，分析其优劣（见表1所示），“矩形四点”方案和“对角线四点”方案的土壤含水率与农业工程学报 2012年120原始数据最接近，因此可采用“矩形四点”方案和“对角线四点”方案进行墒情监测点布设。
示范区墒情监测点采用“矩形四点”方案进行布设，每个监测点在10、30和50 cm 深度上埋设FDR （frequency domain reflectometry ，频域反射）型土壤水分传感器（型号MP406，南通中天公司生产），取观测值的平均代表该点的土壤含水率。
表1 布点形状观测结果比较Table 1 Comparison of observation results in different layouts/%指标 40个点矩形 四点方案 中心线 四点方案 对角线四点方案平均值30.5 30.4 30.9 30.6 均值差- 0.1 0.4 0.13 微灌RTU 设计微灌RTU （remote terminal unit ）是智能化微灌决策系统的执行关键部件，低成本、低功耗是其主要特点。
为降低微灌RTU 的成本，增加通用性，使其能应用于不同的地理环境，适合不同的通讯方式的需求，采用主从结构、模块化进行设计[14]。
RTU 硬件结构如图3所示。
图3 RTU 硬件结构框图Fig.3 Structural diagram of RTU hardware微灌RTU 主板采用美国TI 公司的MSP430系列芯片作为单片机（MCU ）设计，主要包括值守电源电路、受控电源电路、配置接口电路、模拟采集电路、固态存储电路和电磁阀控制电路等；从板主要包括通信电路，采用嵌入式模块板卡设计，与主板接口为串口（RS232），能满足GPRS/CDMA 、3G 、GSM 、ZigBee 、超短波电台等多种通信方式，可以根据不同的应用场合选用最优的通信方式进行通信组网设计。
本系统从板采用ZigBee 通信模块。
4 智能化微灌决策系统设计 4.1 软件设计根据示范区棉田智能化微灌与管理的实际需求，采用3层智能化决策结构进行设计，系统功能如图4所示。