基于无线传输的稻田灌溉监控系统_纪建伟

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基于无线传感器网络的智能农业监控系统

基于无线传感器网络的智能农业监控系统

基于无线传感器网络的智能农业监控系统智能农业是一种利用现代科技手段改进农业生产方式的新型农业模式。

近年来,随着物联网技术的迅速发展,基于无线传感器网络的智能农业监控系统在农业领域得到了广泛应用。

本文将探讨这一系统的原理、应用案例以及前景展望,以展示其在提高农业生产效率和降低环境污染方面的巨大潜力。

一、系统原理基于无线传感器网络的智能农业监控系统是通过将传感器节点部署在农田中,实时采集土壤湿度、温度、光照强度等环境数据,并将这些数据传输到中心服务器进行处理和分析。

通过对数据的分析,农民可以了解到土壤的水分状况、作物的生长情况以及天气变化等信息,从而及时采取相应的措施,提高农作物的产量和质量。

二、应用案例1. 土壤水分监测传感器节点可以实时监测土壤的湿度,并将数据传输到中心服务器。

农民可以通过手机或电脑登录系统,实时了解土壤的湿度情况。

当土壤湿度低于一定阈值时,系统会自动发送提醒,提示农民及时进行灌溉工作。

这样既避免了因为土壤干旱而导致作物死亡的情况,又减少了因为过度灌溉浪费水资源的问题。

2. 作物生长监测传感器节点还可以监测作物的生长情况,包括温度、光照强度等参数。

通过对这些数据的分析,系统可以提供作物生长的优化建议,比如提供合适的温度控制方案、灯光照明方案等,以促进作物的生长。

此外,传感器节点还可以监测作物的有害虫害和病菌情况,提前预警农民并采取相应的防治措施。

3. 天气变化监测传感器节点还可以监测环境的天气变化,包括气温、湿度、风速等参数。

通过对这些数据的分析,系统可以提供农民天气预报和防灾指导,比如在临近暴雨天气时,提醒农民进行相应的防洪准备。

这样既保护了农作物免受自然灾害的侵害,又提高了农业生产的稳定性。

三、前景展望基于无线传感器网络的智能农业监控系统在提高农业生产效率和降低环境污染方面具有巨大的潜力。

随着技术的不断发展,传感器网络的成本逐渐降低,系统的性能也不断提升。

未来,智能农业监控系统将更加智能化和自动化,可以实现更多的功能,比如自动灌溉、自动施肥等。

用信息通讯网络平台构筑灌溉管理新模式

用信息通讯网络平台构筑灌溉管理新模式

用信息通讯网络平台构筑灌溉管理新模式寸伟;姜亚斌【摘要】随着信息化、网络化的进程不断加快,信息通信技术迅速普及,其对经济社会发展形成了具大的推动力,通信网络已成为经济发展的一种战略性资源和高科技手段,利用信息产业新技术、新业务、新成果和新服务做为灌溉管理工作的一个新平台,形成一个网络型、管理型、服务型的灌溉管理新体制,在灌溉管理上可拓宽管理服务区域,加快灌溉信息的传速和反馈,达到与农户的互动,加强灌溉情况的勾通.使灌溉管理单位和农户之间的沟通和联系越来越紧密.可以促进灌溉管理流程更加简便高效,提高灌溉管理效率,减少管理工作中间环节,降低灌溉管理成本,全面提高灌溉管理服务质量.利用通讯信息网络平台来组建灌溉管理组织,通过在灌区的试运行,管理单位与农户联系迅速,灌溉及时,费用降低,作用显著,应运效果好.信息化、网络化与水利灌溉管理工作的融合,对灌溉管理乃至水利工作的全面发展将具有深远的影响,【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2010(032)005【总页数】2页(P66-67)【关键词】信息;网络;灌溉;模式【作者】寸伟;姜亚斌【作者单位】陕西省凤翔县水利局,陕西,凤翔,721400;陕西省凤翔县水利局,陕西,凤翔,721400【正文语种】中文【中图分类】S274.3市场经济的不断强化和完善,科学技术的不断进步和突飞猛进,农村产业结构的进一步调整,为发展和促新灌溉管理模式注入了新的理论和新的观念。

现阶段的各种旧的灌溉管理体制和形式,已经难以适应当前社会的发展和灌区广大农民群众的要求。

过去那种水源单位——供水管理单位——乡镇水管单位——巡渠专业队员——段长——斗长——临时雇用人员——农民的管理模式已成为一种曾经的辉煌。

随着农村联产承包责任制的实施,灌溉管理体制虽有改进,但计划经济时期形成的旧观点、旧理念还是难以剥除,极大的阻碍了水利工程效益的发挥和灌区发展。

在新时期水利工作者和灌区群众,正在根据不断发展的农业生产和灌溉特点,结合农村及社会发展现状探索组织各种新的灌溉管理模式。

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统_中文

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统_中文

基于无线传感网络的精细农业智能节水灌溉系统肖克辉2,1,肖德琴2,1,罗锡文1(1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室,广州510642;2.华南农业大学大学信息学院,广州510624)摘要:在精细农业相关应用和理论研究基础上,自行设计用于检测农业水分含量和水层高度的无线传感器,构建农田水分无线传感器网络体系结构,设计基于水分无线传感网络的智能节水灌溉控制系统,通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策,由灌溉控制系统实施定量灌溉,在水稻生长过程中的实际应用表明,该系统体现出可行性和高效性,有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。

关键词:无线传感网络;智能灌溉控制系统;精细农业;构架0 前言通过不同集成微型传感器的相互合作,无线传感网络常用于检测并获取监测对象中的各种信息。

利用嵌入式信息处理和随机自组织无线网络,将信息发送到用户终端来实现“无处不在的计算”理念。

基于无线传感网络的自动化、自组织和以数据为中心等特点,它能够应用于获取土壤水分数据,然后自动地将这些数据融合传输形成一个高效的田间水分数据采集平台,从而实现智能节水灌溉。

传统的田间灌溉通常由人亲自控制,而且需要大量的人力和物力,这将导致缺乏实时性和精确性,这也有悖于长期农业生产的发展趋势和水资源的可持续利用。

无线传感网络被广泛地应用于精细农业和智能灌溉来克服上述存在的问题。

G Vellidis 和他的同事开发了一个典型的实时智能检测的传感器阵列来检测土壤水分,测试土壤水分使用现成的组件。

这个阵列由一个位于中间位置的接收机组成,这台接收机连接在一台笔记本电脑和田间的多个传感器节点上。

具有精密灌溉技术的集成传感器提供了一个闭环的灌溉系统,能够确定从智能传感器阵列的哪一位置将时间和数量输入到实时定位灌溉应用程序中。

J Balendonck 和他的同事开发了一台叫作FLOW—AID的系统,这个系统能够客观地开发和检测一个灌溉管理系统,也能应用于赤字中。

基于无线数传技术的农田灌溉机井集中监控系统

基于无线数传技术的农田灌溉机井集中监控系统
构 ,硬 件 上 由控 制 主 站 和 若 干 台控 制 子 站 组 成 。控 制 主 站 由主 控 计 算 机 、通 信 模 块 等构 成 ,主 要 完 成 系 统 设 置 、实 时监 测 、数 据 库 管 理 等功 能 ;控 制 子
计量 ,为科学合 理的收费提供依据 ,促进用水观念 更 新 ,为 农 业 生 产 和 人 民生 活带 来 巨 大 的 社 会 效 益
水 量 、用 电 量 进 行 反 馈 和 统 计 ,为 更 好 地 进 行 田间
收 稿 日期 :2 0 — 3 1 06 0 —0
数测量及控 制任务 ,在现场 直接 进行输 入 、输 出数 !
据 处 理 ,减 少 了信 息 传 输 量 ,降 低了 对 上 位 计 算 机 的要 求 ;主 机 通 过数 据 通 道 ,直 接 与 生 产 过 程 相 联
1 监 控 系统 的 设 计 思 路
分布式控 制系统 ( C D S)以微 型 计 算 机 为 核 心 ,
把微型机 、工业控 钳计算机 数据通信 系统 显 示 操作装置 、输 入 /输 出通道 、 自动化仪表 等有机 地 ‘ 结合在一起 ,硬件上采用分级结 构 ,把控l 任务 分 镧 解成几个不 同层次 ,由各级控 制器分别完成 ;每 台 控 制 器 只 处 理 一 部 分 实 时 数 据 ,数 据 处 理 尽 量 单 一
目前 国 内农 田 中 的灌 溉 机 井 ,大 多 仍 然 采 用 人
工操 作 水 泵 起 停 ,人 工 统 计 用 水 和 用 电量 ,在 这 一 过 程 中 难 免 会 存 在 着 一 定 的 管 理 漏 洞 ,而且 用 水 、 用 电量 的 准 确 统 计 困难 , 利 于高 效 用 水 的新 要 求 。 不
了分 布 式 控 制 系 统 以实 现 对 现 场 信 号 的采 集 、处 理

水稻节水灌溉无线远程PLC监控系统

水稻节水灌溉无线远程PLC监控系统

据水稻格 田中的水位 、 土壤 温度、 土壤湿 度等传感器
测定 的数据 由上位机计算 处理来判 断灌水 量或排水
量的准确数值 , 由 P C实现对 电磁 阀的控制 。当天 再 L
气异常或遭遇病虫害 时一般采用远程手动控制方式 , 是根据雨量 、 水位 、 土壤温 湿度等 因素 由技术专家决 定灌溉用水量 。根据实 际情况使用不同控制方式 , 可 以达到节省人力 、 灌溉时间及水量控制准确和提高灌
设 计 了 系统 的总 体 结 构 、 件结 构 和 软 件 流程 图 。实 际应 用 表 明 , 系统 工 作 稳 定 , 节 水 节 能 的 同 时使 水 稻 获 硬 该 在
得 优 质 增产 的 良好 效 果 。
关键词 :无协议通 信 ;节水灌溉 ;P C L ;监控 系统
中图分类 号 :T 2 3 . S 2 P 7 5; 1 6 文献标 识码 :A 文章编号 :1 0 — 8 X( 0 1 1 — 0 9 0 03 18 2 1 )1 0 1 — 5
基金项 目:黑龙江农垦总局科技计划项 目( NK 0 一 7 0 — 5 H 1A 0— 1 0 )
作者简介 :刘
超 (9 0 ) 男 , 18 一 , 黑龙江海 伦人 , 师 , 士研究生 , E 讲 硕 (—
m i o z e 1 8 @ 1 3 c n。 al )b l u n 9 0 6 . o i
0 引言
水稻传统 的灌溉方式 灌水量 多 、 耗水量 大 , 仅 不 影响水稻种植面积的扩大和产量水平 的提 高 , 而且造
成水 资 源 的极 大 浪 费 , 我 国建 设 节 约 型 社 会 以及 新 与 农 村 建 设 的 发 展 战 略 极 不 协 调 。 水 稻 节 水 灌 溉 根 据 水稻 的需 水 特 点 , 关 键 需 水 期 给 予 适 时 适 量 的 供 在

基于无线传感器网络的农田灌溉远程监控系统

基于无线传感器网络的农田灌溉远程监控系统

ma g n e t i C ’ v a l v e c o n t r o l a n d d a t a r e mo t e ma n a g e me n t a r e i n t e g r a t e d,wa s d e s i g n e d t o r e a l i z e s a u t o ma t i c c o n t r o l( J n i r r i g a t i o n f o r s a v i n g wa t e r .I n t h e s y s t e m .t h e wi r e l e s s s e n s o r n e t wo r k n o d e s we r e d e v e l o p e d wi t h t h e 4 3 3 MHz c o r e re f q u e n c y t o a c c o mp l i s h a r e a l — — t i me mo n i t o r i n g f o r s o i l t e mp e r a t u r e a n d mo i s t u r e i n f a r ml a n d.Ba s e s t a t i o n s we r e b u i l t ba s e d o n ARM9 mi c r o p r o c e s s o r¥ 3 C2 41 0,wh e r e t h e o p e r a t i o n o f pu mp s a n d e l e c t r o ma g n e t i c v a l v e s wa s c o n t r o l l e d b y c o mp a r i n g wi t h t h e s t o r e d t h r e s h o l d s i n t h e d a t a —

基于PLC的农田自动灌溉无线监控系统设计

基于PLC的农田自动灌溉无线监控系统设计

1 2 流 量计 .
在农 田灌溉系统 中, 最重要 的数据 就是农 田的用 水量 , 通常采集用水量 的方法是利用流量传感器采集
瞬 时流 量 。农 田灌 溉 的流 量监 测 采 用 L B D E型智 能 电
0 I x Y 鼬3 盆 嚣 吾
磁流量 , 它具有计算速度较快 、 精度 高、 测量性能可靠
可编程控制器 ( 简称 P C 作为工业现场工作的 、 L) 以现 代微处理 技术 为核 心 的控 制器 , 由于其 具有 结 构简 单、 性能优 良、 抗干扰性能好 、 可靠性 高、 编程 简单 、 调
试 方便 和 易 于功 能 扩展 等 诸 多 特 点 , 机 械 、 工 、 在 化 电 力 、 油 天然 气 等行 业 的工 业 现 场 自动化 控 制 已 日趋 石 广泛 地得 到 应用 , 为 工 业 现 场 进 行 实 时控 制 的最 主 成 要 的控 制 手 段 。 同时 , 利用 P C所 具 有 的 串行 通信 和 L
C OM2RS 3 . 4 5 / 2 2RS 8

L -
图 5 S 3 接线端子 图 M0
F g 5 W i n i g a o M3 e i as i. i r g d a m f S 0 tr n l r m
A和 B引脚 可用 于连接 P C的 45通信 端 口, L 8
COM l m

t- a
t- U a ^ ^ ^ ,
通过 P C的软件编程完成累计流量的计算 , L 最终将采 集 的数据经 4 5通信 , 8 利用无线模块实时传送到上位 机。其 中, 转换器 电路设计 采用 国际先进技 术 , 人 输 阻抗高达 1 共模抑制 比优 于 10 B 对于外来干 0 Q, 0d , 扰 以及 6 H / 0 z干扰抑制 能力优 于 9 d , 以测 0 z5 H 0B 可 量更低电导率 的流体介质 流量 。同时 , 传感器采用非 均匀磁场技术 及特殊 的磁 路结构 , 场稳定 可靠 , 磁 有

基于无线传感器网络的农田水分监测与自动灌溉系统设计

基于无线传感器网络的农田水分监测与自动灌溉系统设计

基于无线传感器网络的农田水分监测与自动灌溉系统设计随着科技的不断进步和农业需求的增加,农田水分监测与自动灌溉系统在现代农业中起着至关重要的作用。

利用无线传感器网络技术可以实现对农田水分状态的实时监测和精确控制,提高水资源利用效率,优化农田灌溉管理。

一、系统设计背景农田水分是农作物生长中最重要的因素之一,合理的水分供应可以保证农作物的正常生长和发育。

传统的农田水分监测与灌溉方法主要依赖于人工测量和灌溉,耗时耗力,且无法实时调整灌溉量。

因此,设计一种基于无线传感器网络的农田水分监测与自动灌溉系统具有重要的现实意义和应用价值。

二、系统设计原理基于无线传感器网络的农田水分监测与自动灌溉系统由若干个传感器节点、数据采集模块、数据处理模块、控制模块和执行模块组成。

传感器节点主要用于感知农田的水分状态,采集得到的数据通过无线通信传输至数据采集模块,并经过数据处理模块进行处理。

控制模块根据数据处理模块的结果,实现对农田灌溉的自动控制,控制执行模块进行相应的操作。

三、系统设计步骤1. 传感器节点部署:根据农田的大小和形状,合理布置传感器节点。

节点应尽量均匀地覆盖整个农田,并避免相互干扰。

2. 数据采集:传感器节点感知农田的水分状态,并将数据采集模块发送的数据采集模块中。

3. 数据处理:数据采集模块将采集到的数据传输至数据处理模块,数据处理模块根据事先设定好的水分阈值,将数据与阈值相比较,判断农田的水分状况,进而进行灌溉控制的决策。

4. 控制模块实现自动灌溉:根据数据处理模块的结果,控制模块通过无线通信传输指令到执行模块,执行模块实现对农田的自动灌溉。

5. 监控与调整:监控农田的水分状态,根据实时数据分析并进行调整,以确保系统的稳定运行和高效灌溉。

四、系统设计考虑因素1. 无线传感器节点的能源管理:由于传感器节点需要长期工作,设计高效的能源管理措施是保证系统长期稳定运行的关键。

2. 数据传输的延迟和可靠性:无线传感器网络的数据传输存在延迟和传输不稳定的问题,需要进行相应的优化和改进,确保数据的准确传递。

基于太阳能加热的水稻灌溉自动控制系统研究

基于太阳能加热的水稻灌溉自动控制系统研究

基于太阳能加热的水稻灌溉自动控制系统研究纪建伟;赵毅勇;栗庆吉【摘要】The production practice indicated that temperature was one of the important factors affecting the growth and de -velopment ofrice .Appropriate water temperature could promote the growth and development of rice .This paper presented the design philosophy of an automatic control irrigation system which was heated by solar , and introduced the working principle of this system and design methodology of software and hardware .The practice demonsrated that this system had high research value based on the advantages of saving energy and improving the quality and output of rice .% 生产实践表明,温度是影响水稻生长发育的重要因素之一。

合适的水温,对水稻的生长发育起到了促进作用。

为此,提出了一种由太阳能加热的自动控制灌溉系统的设计思想;同时,介绍了该系统的工作原理,并给出了软、硬件设计方法。

实践证明,该系统具有节能环保,提高水稻质量与产量等优点,研究价值较高。

【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】4页(P246-248,252)【关键词】自动控制;太阳能;水稻;灌溉【作者】纪建伟;赵毅勇;栗庆吉【作者单位】沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳 110161;沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳 110161;沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳110161【正文语种】中文【中图分类】TP273+.50 引言利用太阳能增温技术,提出了一种基于PLC控制的自动灌溉系统,既达到节水目的,又可以提高水温、避免井水冷害、促进水稻增产、提高品质。

基于无线传感器网络的农田精准灌溉系统设计与实现

基于无线传感器网络的农田精准灌溉系统设计与实现

基于无线传感器网络的农田精准灌溉系统设计与实现无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)是一种将分布式传感器节点互连成一个网络,通过无线通信传输数据的技术。

它具有通信可靠、易于部署、低成本等优点,在农田精准灌溉系统中有着广泛的应用前景。

本文将介绍基于无线传感器网络的农田精准灌溉系统的设计与实现。

一、系统设计基于无线传感器网络的农田精准灌溉系统主要由传感器节点、数据采集器、决策控制器和执行器等组成。

1. 传感器节点传感器节点是系统中最基本的组成部分,用于感知农田环境的各种参数,如土壤湿度、温度、光照等。

传感器节点通常由传感器、处理器、无线通信模块和能量供应等组成。

传感器节点将采集到的数据通过无线通信模块传输给数据采集器。

2. 数据采集器数据采集器是系统中负责接收传感器节点传输的数据,并对数据进行处理、存储和分析的设备。

数据采集器可以连接多个传感器节点,通过无线通信接收来自不同节点的数据,并将其传输给决策控制器。

3. 决策控制器决策控制器根据采集到的数据进行决策,判断农田的灌溉需求,并生成相应的控制策略。

决策控制器根据预定的灌溉规则和农田的实际情况,控制执行器的工作。

4. 执行器执行器是根据决策控制器的指示,执行相应的操作,控制农田的灌溉。

执行器通常是通过水泵控制灌溉设备的开关,使水流根据需要注入到农田中。

二、系统实现1. 传感器节点的设计传感器节点的设计需要考虑数据采集的准确性和能量消耗的问题。

选择合适的传感器和处理器,使得传感器节点能够准确采集土壤湿度、温度和光照等参数,并实现低能耗的工作模式。

同时,传感器节点还需要具备无线通信的能力,能够与数据采集器进行数据传输。

2. 数据采集器的实现数据采集器需要具备较大的存储容量和处理能力,能够接收来自传感器节点的数据,并进行实时处理和存储。

数据采集器可以使用主流的嵌入式系统或计算机进行实现,保证系统的可靠性和稳定性。

3. 决策控制器的开发决策控制器的开发需要根据农田灌溉的规则和策略进行设计。

基于无线传感器网络滴灌控制系统的设计

基于无线传感器网络滴灌控制系统的设计

2 系统总体设计
基于Z i g B e e 的滴灌 自动控制 系统  ̄Z i g B e e 无线通信 模块、 湿 度传感 器和上位P c 监控计 算机 , 电磁 阀和滴 箭等构成 。 上位 机 主要负责 测量数据 的存 储、 分析。 Z i g B e e 通信模 块分为主机 模块和从机 模块 , 网络 拓扑采用星型 网络, 即一个 网络协调 器 和若干个从机终端模块。 与P c 机相连的模块作为网络协调器, 它 的主要任 务有两个 : ( 1 ) 负责组织无 线网络, 即 自动搜寻网络 中 的终端节点;( 2 ) 从终端机节点取得P c 机需要的数据, 实现 终端 节点与上位机 之间的通信。 Z i g B e e 终端模块与湿度传感 器相连,
计 忻 ・
基于无线传感器 网络滴灌控制系统 的设计
李华英 万卫强 张 华 ( 南昌 航空大学科技学院, 江西 南昌 3 3 0 0 3 4 )
摘 要: 提 出了 一种基于无线传感器网络滴灌控制 系统节水滴灌控制系统的设计方法, 给出了系统的网络体系结构、 协调 器节点和传感器节点
2 . 2 Z i g B e e 无线模块设计
道, 加 入合 适 的网络 , 加入 网络后将 把 1 6 位 网络地 址发 给协调

传感器采集 的数 据信号放大后 给处理器进行 率, 缓解水资源 日趋 紧张 的矛盾 , 而且 对我 国水 资源 的合理 应 测 区域 内的数据, 下一步处理 。 处理器模块先把采集 的数 据信号进 行模 数转换, 用具有指导意义。
处理后的数据 由天线发出。 Z i g B e e 于2 0 0 4 年底通过 I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4 标准, 是一种 新兴的 然后进行处理 ,

基于无线传感器网络控制多处水泵通断的农田灌溉监控系统

基于无线传感器网络控制多处水泵通断的农田灌溉监控系统

2019年19期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application基于无线传感器网络控制多处水泵通断的农田灌溉监控系统*夏雪1,刘博2,王建华3(1.国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心,广东广州510530;2.中国人民解放军75842部队,广东广州510000;3.桂林航天工业学院,广西桂林541000)1概述在农田灌溉监控系统中,电子器件长期工作在此种环境下容易受损。

本文针对当前农田灌溉监控系统的不足,采用能长期稳定工作在复杂环境且信号传输距离可达20米以上的数字温湿度传感器DHT11,主控芯片为AT89S52,液晶显示用LDC1602,无线传输模块用NRF24L01,各模块紧密结合,组成一个一点能通过无线控制多处水泵通断的系统。

2系统总体设计系统所需的要求有:温湿度显示;无线控制;一点控制多处;按键调节湿度下限。

以AT89S52为控制核心,通过对DHT11传感器传回的温湿度信号进行处理,在LCD1602上显示,并通过无线模块24L01发送到远处的接收模块,接收模块接收到的信号也通过AT89S52处理,同时显示在另一块LCD1602上,并与手动调节的湿度进行比较,若低于则接收部分上的蜂鸣器响起并触发继电器的常开开关接通,否则蜂鸣器不响,继电器的常开开关也不被触发吸合。

2.1单片机AT89S52AT89S52内核属51单片机,相对大多其他的单片机而言,它的功耗较低,性能也较为稳定,并且价格低廉。

本系统单片机的P0口第二功能可以实现八路AD 信号的输出,P3.0、P3.1作为第二功能的时候可以实现串行通讯,也可以通过这两个引脚下载程序。

2.1.1AT89S52引脚89S52有4个输入/输出引脚口,分别是P0口、P1口、P2口和P3口,本次设计选用的型号是40个引脚封装的AT89S52。

2.1.2AT89S52晶振电路XTAL1接外部晶体和微调电容的一端。

基于无线传感器网络的农业智慧灌溉系统设计

基于无线传感器网络的农业智慧灌溉系统设计

基于无线传感器网络的农业智慧灌溉系统设计农业智慧灌溉系统设计:提高农业生产效率的关键引言:随着全球人口的增加和气候变化的影响,农业生产面临着巨大的挑战。

而灌溉是农业生产中至关重要的环节,精确灌溉不仅能够提高农作物产量,还能节约水资源。

无线传感器网络的发展为农业智慧灌溉系统的设计提供了新的可能。

本文将介绍基于无线传感器网络的农业智慧灌溉系统的设计原理、关键技术和潜在的应用前景。

一、农业智慧灌溉系统的设计原理农业智慧灌溉系统是一种基于无线传感器网络的自动化灌溉系统,其设计原理主要包括以下几个方面。

1. 无线传感器节点:农业智慧灌溉系统利用无线传感器节点采集农田中的各种环境参数,如土壤湿度、温度、光照等,以实时了解农田的灌溉需求。

2. 数据传输与处理:无线传感器节点将采集到的数据通过无线网络传输到中央控制器。

中央控制器对接收到的数据进行处理和分析,根据农田的实际需求,制定合适的灌溉策略。

3. 自动化灌溉控制:基于中央控制器的分析结果,农业智慧灌溉系统能够自动控制灌溉设备,实现农田的精确灌溉。

当农田的土壤湿度低于设定值时,系统会自动启动灌溉设备进行补水,反之则停止灌溉。

二、农业智慧灌溉系统的关键技术实现农业智慧灌溉系统需要借助一些关键的技术。

1. 无线传感器技术:选择合适的无线传感器节点是农业智慧灌溉系统设计的关键之一。

传感器节点需要能够准确、稳定地采集土壤湿度、温度等参数,并能够通过无线网络将数据传输到中央控制器。

2. 数据传输和处理技术:为了确保数据的及时传输和处理,农业智慧灌溉系统需要选择稳定可靠的数据传输技术,如无线局域网(WLAN)或蓝牙等。

中央控制器需要具备强大的数据处理能力,以便根据实时数据制定灌溉策略。

3. 自动化控制技术:灌溉设备的自动化控制是农业智慧灌溉系统的关键技术之一。

通过控制系统能够根据实时数据实现自动化的灌溉操作,提高灌溉的精确度和效率。

三、农业智慧灌溉系统的应用前景农业智慧灌溉系统的应用前景非常广阔,可以在农业生产的各个环节中发挥重要作用。

基于无线传感器网络的节水灌溉远程监控系统

基于无线传感器网络的节水灌溉远程监控系统

基于无线传感器网络的节水灌溉远程监控系统张增林;党革荣;郁晓庆;穆创国【期刊名称】《节水灌溉》【年(卷),期】2012()3【摘要】为了节约农田灌溉用水,提高水资源的使用效率,提出了一种基于无线传感器网络与GPRS网络相结的农田自动节水灌溉远程监控系统,该系统由中央监控计算机、灌溉监测控制器、无线传感器网络、GPRS模块和阀门控制器组成。

系统以单片机为控制核心,由无线传感器节点、无线路由节点和无线网关实时监测土壤含水率变化,根据土壤含水率和农田用水规律实施精确灌溉。

系统实现了节水灌溉的自动化控制,改善了农业灌溉水资源的高效利用和灌溉系统自动化水平。

实验结果表明,整个系统的伸缩性较好,当土壤含水率太高或某种因素导致某些传感器节点损坏,系统中的其他部分仍能持续正常工作,具有自组织重新恢复的功能。

监控中心能够实时地显示出各节点的土壤含水率参数和阀门的启停状况,实现节水灌溉的远程监控。

【总页数】4页(P75-78)【关键词】无线传感器网络;节水灌溉;传感器节点;GPRS【作者】张增林;党革荣;郁晓庆;穆创国【作者单位】西北农林科技大学;杨凌职业技术学院【正文语种】中文【中图分类】TP29;TV148【相关文献】1.基于无线传感器网络和GPRS的无线远程监控系统设计 [J], 杜向党;李淼;张继红2.基于无线传感器网络的农田灌溉远程监控系统 [J], 刘智新;王强3.基于无线传感器网络的农田灌溉远程监控系统设计 [J], 李亚曼4.基于无线传感器网络的节水灌溉控制系统设计 [J], 荆黎明;徐颖;侯强;田思庆5.基于无线传感器网络的农田灌溉远程监控系统 [J], 郁晓庆;吴普特;韩文霆;张增林因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

基于ZigBee技术的农田节水灌溉系统_马继伟

基于ZigBee技术的农田节水灌溉系统_马继伟

基于Z i gBee技术的农田节水灌溉系统马继伟1,马纪梅2,伦翠芬1,林红举1,刘士光1(1.河北科技师范学院机电系,河北秦皇岛 066600;2.河北工业大学电气工程学院,天津 300130)摘 要:结合我国的农业现状,介绍了基于Z igbee技术的农田节水灌溉系统及其实现方法和应用前景。

Z i gbee 是为低速率控制网络设计的标准无线网络协议,系统采用以CC2430芯片为核心的无线数字通信模块,实现对农田灌溉进行无线监测与控制。

系统利用工控机与第一层网络协调器进行有线通信,实现了对整个网络运行的集中监控和数据信息的存储。

关键词:农田;节水灌溉;监测控制网络;Z igBee技术中图分类号:S275;TN919.72; 文献标识码:A文章编号:1003-188X(2009)06-0076-040 引言现在全球淡水资源紧张,我国很多地方农田和生活用水紧张的情况已经相当严重。

本文以无线数字通信模块为基础,研究基于无线数字通信的灌溉机井计算机集中监控系统,实现对灌溉机井的无线监测与控制,并对用水量、用电量进行反馈和统计,为更好地进行田间管理提供技术支撑,以提高水资源利用率,促进农业生产良性循环。

系统基于Z i g Bee低速率控制网络设计的标准无线网络协议,采用CC2430芯片实现了无线传感器网络的监测与控制,具有功耗低、成本低和工作频段灵活等技术特点,解决了农田灌溉的覆盖区域大、使用有线监控网络成本高和维护困难等问题。

上位机采用工控机负责系统的总控与管理,实现了集中收集信息、显示、报警和控制。

1 ZigBee的技术特性Z i g Bee即I EEE802.15.4技术标准,致力于实现一种适用于固定、便携或移动设备使用的低复杂度、低成本、低功耗和低速率的短距离双向无线通信协议。

完整协议的Zi g B ee模块具有自动路由和自组网功能,ZigBee终端节点可自动接入ZigBee网络。

多个星型网络又可组成M esh自组织网络,扩大了网络覆盖范围,方便网络扩容。

基于无线网络的农田灌溉智能监测系统

基于无线网络的农田灌溉智能监测系统

基于无线网络的农田灌溉智能监测系统引言随着无线网络技术的发展,越来越多的监测方法应用到节水灌溉当中。

目前,国外一些农业灌溉节水系统技术发达的国家,将先进的电子技术、计算机和控制技术运用到了农业供水中,大大提高了用水效率和生产力。

特别是以以色列最为先进,以色列政府大力发展智能节水灌溉技术,将农田和温室大棚普遍采用滴灌和喷灌的灌溉方式,实现利用电脑进行智能控制,并研发出大量配套设备。

20世纪 90 年代后,我国开始大力发展节水灌溉系统设备,在引进、消化、吸收和创新的指导思想下,研创了一批适合中国国情的智能农业灌溉系统设备,使我国节水灌溉领域取得了长足的发展。

纵观国内外智能农业灌溉监控系统的发展现状,对农田灌溉系统采集的信息及控制状态只能在监控系统平台上显示,未在各终端节点实现信息及状态的显示,而且灌区计算机监控系统一般采用集散型数据采集控制技术,通过网络或者数据总线将各现场测控单元与上位控制计算机连接起来,在信息查询上未实现远距离实时查询。

针对上述问题,结合农业生产中的实际需要,托普物联网研发了一套基于无线网络的农田灌溉智能监测系统,实现对农业灌溉监控信息的智能化管理及远程实时信息查询,并具有智能化、低成本和低人力投入等特点,便于推广使用。

1 工作原理本系统工作原理是: 系统初始化后,由中间环节循环呼叫下位机; 下位机在接收到信息后,进行编号比对,比对成功的下位机进行温湿度与光照度的数据采集,通过与程序内设定的温湿度和光照度的界限比较后,生成控制信号,开启或关闭灌溉执行设备; 同时,将数据及控制状态信息通过无线传输装置发送至中间环节,中间环节在收到分站传回的数据后,对数据进行格式编制并上传至管理平台;管理平台在接收到中间环节上传的信息后,对数据信息进行保存和直观显示,同时提供实时信息状态的 GSM/GPRS 短消息服务。

2 系统设计2.1 系统结构农田灌溉智能监测系统属于农业智能化信息采集控制技术,由1个上位机和N 个下位机组成,通过无线传输装置建立连接。

基于无线传感器网络的农作物灌溉系统优化设计

基于无线传感器网络的农作物灌溉系统优化设计

基于无线传感器网络的农作物灌溉系统优化设计无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是一种由小型无线传感器节点组成的自组织网络,可以实时监测和收集环境信息,并将数据传输到中心节点。

在农业领域,无线传感器网络被广泛应用于农作物灌溉系统的优化设计中。

本文将针对基于无线传感器网络的农作物灌溉系统进行优化设计,提出一种高效、智能的系统方案,以实现对农作物灌溉的精细化管理和资源的合理利用。

一、引言农作物灌溉是农业生产中不可或缺的环节,如何实现灌溉的合理化、节水化一直是农业科学家和工程师们关注的重要问题。

传统的农作物灌溉系统往往依赖人工巡视、定时喷灌等方式,无法精确掌控农田的灌溉需求,导致水资源的浪费和灌溉不均匀的问题。

因此,基于无线传感器网络的农作物灌溉系统的优化设计成为一种解决方案。

二、无线传感器网络在农作物灌溉优化中的应用1. 环境监测:无线传感器节点可以实时监测农田的土壤含水量、气象信息、温湿度等环境参数,并将数据传输到中心节点。

通过分析这些数据,可以及时掌握农田的水分状况,为农作物的灌溉提供科学依据。

2. 决策支持:基于传感器网络收集到的大量数据,可以建立农作物生长模型和水分利用模型,结合农作物的需水量和土壤含水量等信息,通过智能算法进行分析和预测,以实现对农作物灌溉的精细化管理和优化决策支持。

3. 节水控制:基于无线传感器网络的农作物灌溉系统可以根据实时监测的数据,实现精确的量灌溉,避免过量灌溉和浪费水资源。

通过自动控制和调节,可以根据作物的需水量和土壤湿度,实现对灌溉设备的精确控制,提高灌溉的效率和水资源的利用率。

三、基于无线传感器网络的农作物灌溉系统优化设计方案1. 传感器节点布置和拓扑结构设计:根据农田的大小和形状,合理布置传感器节点,确保节点之间的覆盖范围和通信质量。

根据农田的地形和需水情况,设计合理的传感器节点的拓扑结构,保证数据的可靠传输和准确采集。

2. 数据采集和传输:传感器节点实时采集农田环境信息,如土壤湿度、温度、光照等数据,并通过无线通信方式传输到中心节点。

基于无线传感器网络的农田水利监测系统设计

基于无线传感器网络的农田水利监测系统设计

基于无线传感器网络的农田水利监测系统设计农田水利监测系统是一种基于无线传感器网络的技术应用,旨在实现对农田水利情况的全面监测和数据采集,为农田灌溉管理和水资源保护提供科学依据。

本文将结合无线传感器网络技术的特点和农田水利监测系统的需求,对其设计进行介绍和分析。

一、引言农田水利监测系统的设计旨在实现对农田水利情况进行全面的监测和数据采集,以便科学地决策和管理。

传统的农田水利监测方式存在时间、空间范围有限、易受环境影响等问题。

而无线传感器网络技术的发展为农田水利监测系统的设计提供了新的解决方案。

二、设计目标与需求1. 监测对象:农田水利包括水质、水位、土壤湿度等。

2. 监测范围:大范围的农田水利监测,准确、快速地获取数据。

3. 设备可靠性:传感器节点需要具备低功耗、抗干扰、高稳定性等特点。

4. 数据传输:传感器节点采集的数据需要实时传输到数据中心,提供给用户进行分析和决策。

三、系统设计与实现1. 传感器节点设计传感器节点是整个农田水利监测系统的核心,它负责采集农田水质、水位、土壤湿度等数据。

传感器节点应该具备低功耗、抗干扰、高稳定性等特点。

采用高精度的传感器模块,能有效提高数据采集的准确性。

节点的软硬件设计要满足低功耗的要求,以实现长时间的使用。

2. 网络拓扑设计无线传感器网络通常采用星型拓扑或网状拓扑。

根据农田水利监测范围和网络节点数量的不同,选择合适的拓扑结构。

星型拓扑适用于小范围监测,可实现低成本、简单部署;网状拓扑适用于大范围监测,具有高可靠性和自组织能力。

3. 数据传输与存储传感器节点采集到的数据需要及时传输到数据中心进行存储和分析。

采用低功耗的无线传输技术如LoRaWAN或NB-IoT,可以实现远距离传输并节约能源。

数据中心需要具备高效的数据存储和管理系统,以满足大量数据的存储和快速查询。

4. 数据分析与决策数据中心负责对采集到的农田水利数据进行分析,提供给用户科学的决策依据。

根据监测数据分析土壤湿度与作物生长的关系,合理调整灌溉策略。

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在园区内划分出 4 块试验田,每块田占地面积 约 1.34 hm2,采用温水灌溉,系统同时控制灌水温 度和灌水额度。数据管理系统可以分析节水灌溉技 术应用后,环境因素的变化对水稻生长的影响状 况,总结对应于水稻各生育阶段不同的土壤水分含 量,根据灌水间隔时间及稻田土壤表现,分析灌溉 控制技术的节水幅度,检测不同灌水条件下稻米的 物理及化学指标,分析灌溉控制技术的实用效果, 确定出简便易行、可操作的灌溉模式,以便大面积 推广应用,提高寒地水稻的品质。
增刊 1
纪建伟等:基于无线传输的稻田灌溉监控系统
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1 系统的总体设计
本系统主要由数据采集系统、自动灌溉监控系 统、信息管理软件系统 3 个模块组成,其中每个系 统又由各子模块组成。
本系统可实现稻田节水灌溉全过程的自动控 制,整体结构如图 1 所示。
功能[7-9]。视频服务器负责存储视频录像数据并供用 户随时查阅。
0 引 言
中国是稻米生产和消费的大国,水稻种植面积 和总产量在世界各国中均居第一位。三江平原是全 国重要的水稻商品粮生产基地之一,部分农场和农 户的生产管理方式比较粗放,仍采用井水漫灌方 式,没有达到高效用水的要求,存在浪费现象。同 时,井水温度低,对水稻直接灌溉会导致冷水害、 降低有效积温,肥料不易分解,稻根生长不良等现 象,进一步影响水稻的品质。目前,在智能灌溉领 域内,我国现行水平与发达国家相比还存在一定的 差距,灌溉工程的计算机监控系统应用还不多见。 根据自动控制技术原理及国内已有研究、示范的成 果,与建三江水稻灌区的气候、土壤、地下水、低 温冷害、生产水平等特点相结合,进行寒地水稻生 长和灌溉控制相结合的应用模式研究[1-2],得出符 合建三江地区水稻灌溉的实际应用体系。
Ji Jianwei, Ding Hao, Li Zhengming, et al. Monitoring system of irrigation for paddy fields based on wireless transmission[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(Supp.1): 52-59. (in Chinese with English abstract)
3 自动灌溉监控系统的设计
自动灌溉监控系统是一个复杂的系统,对可 靠性和实效性都有具体的要求。该系统由太阳能 加热控制模块、视频监控模块和 PLC 组态控制模 块组成。 3.1 太阳能加热控制模块
温度是影响水稻生长发育的重要因素之一,水 稻对水温的要求是 25~30℃,本模块在水池自然晒 水增温的基础上加入了太阳能集热器,可对灌溉用 水进一步增温,以达到寒地水稻灌溉水温的最低要 求。其系统设计如图 3 所示。
在信息管理软件系统中,工控机与 PLC 之间采 用 OPC 通信,利用组态软件 Factorytalk View 设计 人机交互界面,控制信息的采集,监控系统的运行 状态,实现远程自动或手动控制灌溉。在数据库服 务器建立基于 Web 的信息管理界面,采用 SQL 数 据库软件开发数据管理系统,完成数据的分析与处 理,提供历史数据查询、报表打印和趋势图分析等
图 3 太阳能加热系统 Fig.3 Solar heating system
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纪建伟等:基于无线传输的稻田灌溉监控系统
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整个晒水池分为自然晒水池和太阳能晒水池 两部分,设计面积为 600 m2,平均深度 1 m,平时 储存水深 0.5 m,一般可容纳 300 t 水。有管道及送 水泵负责从自然晒水池向太阳能晒水池输水,2 个 水池分别设有无线数据采集基站,检测池内水位及 温。
DC 12~24V 100mA
20 ms 2~3 s 48 ms
-20℃~70℃ 0~100%体积含水率
150~1000 mm
误差精度/% ±1 ±2 ±0.5
输出 电阻值转换为电压值
0~10 V 0~1V/4~20 mA
0~10 V/4~20 mA/开关量
2.2 数据处理模块
单片机是采集系统的控制核心,选择 Microchip 公司推出的低功耗处理器 PIC18F4520。它具有 32k 字节程序存储器,1 536 字节数据存储器,内部集 成振荡器,13 位 A/D 转换器等,当处于空闲模式 时,电流可降低为 5.8 µA。外接电源稳压电路,能 够输出 5V/12V DC,提高可靠性和稳定性,单片机 外围电路元件少,降低了成本和功耗。通过 RS232 接口与无线数传电台 ND250A 连接,具有良好的无 线通信能力。外接 CM12864-8 液晶显示屏,可实时 显示温度、湿度和液位信息,通过扩展按键,操作 人员可以手动调整无线电台的地址,使其在不同的 环境下能够多次使用[15-16]。
本文在研究稻田灌溉控制方式的基础上,对稻 田环境数据的采集选择无线传输方式。整个系统设
收稿日期:2012-10-17 修订日期:2013-04-25 作者简介:纪建伟(1963-),男,辽宁锦州人,教授,博士生导师, 主要从事智能化检测与自动控制技术方面的研究。沈阳 沈阳农业大学 信息与电气工程学院,110866。Email:jianweiji7879@. ※通信作者:丁 皓(1983-),男,研究方向为智能检测与自动化。沈 阳 沈阳农业大学信息与电气工程学院,110866。 Email:dh1831@
第 29 卷 增刊 1 2013 年 4 月
·农业水土工程·
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
基于无线传输的稻田灌溉监控系统
Vol.29 Supp.1 Apr. 2013 52
纪建伟,丁 皓※,李征明,赵毅勇
(沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳 110866)
摘 要:为实现稻田环境的监控和节水灌溉,该文设计了基于无线传输的稻田灌溉监控系统,其中包括 1 个主站
和 18 个基站,采用日精 ND250A 数传电台进行无线数据通信。基站可按设定的时间间隔自动采集稻田水温、土
壤湿度、稻田水位等参数,并当接到主站指令时通过无线传输将数据上传到主站;基站供电采用太阳能蓄电池,
单片机编程可设置采集间隔时间,以控制数据 采集器的工作。在数据采集后,测温电路先把 PT100 热电阻传感器的电阻信号转换为电压信号,经过放 大器 LM358 和滤波电路放大信号后,连同湿度和 液位传感器的模拟信号值进入单片机的 A/D 输入 通道,转换成单片机能识别的数字信号,并将数据 暂存。根据温度换算公式可将测量的电阻值还原为 温度值,液晶屏可显示这 3 种环境参数的实时值。
1)温度、降雨量、气压、风向、风速等各种 环境因素检测传感器。
2)土壤温度、含水量和稻田水位等与土壤和 水体有关的传感器。
本系统主要采集灌溉水温、土壤湿度和稻田水 深 [10-14],同时要求以下几点:
1)精度高,能够准确测量环境参数。 2)稳定性好,能够在较恶劣的环境中长时间 稳定工作。 3)能耗低,在太阳能蓄电池供电的条件下能 长时间工作。 综合各项因素,选择以下传感器可以满足系统 的要求,传感器的各项性能参数如表 1 所示。
2.4 太阳能供电模块 由于系统的监控区域为水稻田,为解决稻田内
无外接电源的问题,本系统中各个基站均采用独立 的太阳能蓄电池作为供电模块。太阳能极板和蓄电 池的选择,主要考虑在连续一周光照强度不够的前 提下,可以保证数据采集系统的稳定运行。蓄电池 采用 12 V/5 A.h 的全密封免维护的铅酸蓄电池,太 阳能板采用 12 V 的标称产品,加入了 PWM 充电控 制器,对蓄电池的充电状态进行管理,并实现蓄电 池的过充电、过放电保护。在白天阳光充足时,系 统可由太阳能板经 PWM 充电控制器后直接供电, 同时给蓄电池充电;夜间或光照强度不足时,改由 蓄电池供电[20-21]。
doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2013.z1.008
中图分类号:S126
文献标志码:A
文章编号:1002-6819(2013)-Supp.1-0052-08
纪建伟,丁 皓,李征明,等. 基于无线传输的稻田灌溉监控系统[J]. 农业工程学报,2013,29(增刊 1):52- 59.
图 2 数据采集系统结构图 Fig.2 Structure diagram of data acquisition system
2.1 数据采集模块
根据水稻生长的环境需求和系统应用的不同 目的,可以选择相应类型的传感器。所选择的传感 器只要符合标准的输出,如电流 4~20 mA,直流 电压 0~10 V 即可应用。通常在农业生产领域中可 选择的传感器包括:
2.3 无线传输模块
为了保证无线数据通讯的可靠性,本模块选用 了日本原产的日精数传电台 ND250A。发射功率 1~ 10 W 可调,电磁兼容性好,抗干扰能力强,在 -40~70℃范围内均可稳定工作,内置数传专用频段 (223 ~235 MHz),16 个半双工频道可编程设置, 不跑频。采用温度补偿电路(TCXO),频率稳定 度达 1.5 PPM,同时采用目前最先进的低噪声、宽 频带、高效率场效应管功率放大器,功耗低、杂波 小、发热少、可靠性高。守候电流仅为 50 mA(节 电模式功耗更低),发射电流≤1.6 A,发射机起动 时间小于 30 ms,收发转换速度快,全透明的数据 流通信方式,不仅通信延时小,还保证了与 PLC 的 通信协议无缝结合。本模块为整个系统提供了可靠 的无线数据通信 [17-19]。
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农业工程学报
2013 年
传感器 温度传感器 湿度传感器 液位传感器
型号 两线制 PT100 IMKO TRIME-PICO64 Banner T30UINA
表 1 传感器性能参数
Table 1 Property parameters of sensors
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