基于ZigBee的智能农业灌溉系统研究

合集下载

基于ZigBee技术的农田自动节水灌溉系统

储器（ＳＲＡＭ，可外扩到６４ＫＢ）和４ＫＢ的Ｅ２ＰＲＯＭ。此外，它还缓冲区为空，ＦＩＦＯ引脚输出低电平。ＦＩＦＯＰ引脚在接收ＦＩＦＯ
有８个ｌＯ位ＡＤＣ通道，２个８位和２个１６位硬件定时／计数缓冲区的数据超过某个临界值时或者在ＣＣ２４２０接收到一个完
器，并可在多种不同的模式下工作。８个ＰＷＭ通道、可编程看整的帧以后输出高电平。临界值可以通过ＣＣ２４２０的寄存器设
Ｌｒ！－．Ａ
２。ｒ、
ＩＱ
２０
ｊ
６
３Ｑ９
●Ｑ１２
ｊ０
ｌｊ
６Ｑ１６
Ｉ嚣
７ｑ
１．０
８Ｑ
ｍ
８Ｄ
１ｎ．耵．．．‘．．Ｈ．．Ｌ．＇．－．４．．＂．７．３一
群Ｒ，
≮ＵｆＦ。
鲣电器
＿１。
ｔＯ２０
－一ＬＤ
门狗定时器和片上振荡器、片上模拟比较器。ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、ＩｚＣ置。ＣＣＡ引脚在信道有信号时输出高电平，它只在接收状态下
总线接口。Ｊ１ｒＡＧ口为开发和调试提供了方便的接口。更值得有效。在ＣＣ２４２０进入接收状态至少８个符号（ｓｙｍｂ０１）周期后，
一提的是，除了正常操作模式外，它还具有６种不同等级的低能才会在ＣＣＡ引脚输出有效的信道状态信息。
．．ＳＦＤ．— ＰＤ４（ＩＣＰＩ）ＰＤ２（ＴＸ）
．．ＲＳＴ．．ＰＢ５
ＰＡ３
图３ＦＦＤ测试基站硬件图
万方数据
基于ＺｉｇＢｅｅ技术的农田自动节水灌溉系统
·９７－
用的８位微控制器来说，它具有更加丰富的资源，并且能耗极
ＦＩＦＯ和ＦＩＦＯＰ引脚标识接收ＦＩＦＯ缓冲区的状态。如果接
低。它具有片内１２８ＫＢ的程序存储器（Ｆｈｓｈ），４ＫＢ的数据存收ＦＩＦＯ缓冲区有数据，ＦＩＦＯ引脚输出高电平；如果接收ＦＩＦＯ

基于ZigBee无线传感器网络的精准灌溉控制系统的开题报告

基于ZigBee无线传感器网络的精准灌溉控制系统的开题报告一、选题背景及意义随着我国工业化、城镇化和现代化不断推进，水资源日益紧缺，已不是以往可以随意浪费的时代。

同时，地球气候不断变化，全球降水频率、集中度不断下降，而灌溉是农业生产中不可或缺的一部分，合理地利用水资源，实现农作物的精准灌溉，是提高农业生产效率的重要途径。

ZigBee无线传感器网络技术能够实现对灌区进行实时监测，并将相关数据传递给灌溉控制器，实现对灌溉设施的智能控制。

因此，基于ZigBee无线传感器网络的精准灌溉控制系统的研究与开发具有重要的理论和实践意义。

二、研究目标本文旨在研究基于ZigBee无线传感器网络的精准灌溉控制系统，具体研究目标包括以下三个方面：1. 实现对灌区土壤温度、湿度、光照强度等环境参数的实时监测，通过无线传感器网络将这些数据传递给灌溉控制器。

2. 结合土壤含水量、气象预报等信息，利用控制算法，预测土壤含水量和农作物生长情况，并确定最佳灌溉方案。

3. 在以上基础上，设计并实现基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统原型，并进行实验验证。

三、研究内容本文的研究内容如下：1. 对灌区土壤温度、湿度、光照强度等环境参数进行实时监测。

2. 结合土壤含水量、气象预报等信息，预测土壤含水量和农作物生长情况，并确定最佳灌溉方案。

3. 设计并实现基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统原型。

4. 进行实验验证，测试系统在不同灌溉条件下的控制效果。

四、研究方法本文采用以下研究方法：1. 调研和分析现有的精准灌溉控制技术和方法，包括传感器技术、数据处理算法、控制方法等。

2. 通过实验和仿真方法，对监测设备和控制算法进行验证和优化。

3. 借助MATLAB等工具对数据进行处理和分析。

4. 设计和实现基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统原型。

五、预期结果1. 实现对灌区土壤温度、湿度、光照强度等环境参数的实时监测，通过无线传感器网络将这些数据传递给灌溉控制器。

基于zigbee网络的节水灌溉自动控制系统研究

基于Z i gB ee网络的节水灌溉自动控制系统研究孙燕，曹成茂，马德贵(安徽农业大学工学院，合肥230036)摘要：针对农田环境的特点，介绍了一种基于zi gB∞技术的开发，并在此基础上研制了实时在线监控的自动节水灌溉系统。

通过无线移动网络(T D—s cD M A)和I N T E R N E T的连接，实现数据远程传输至数据库服务器。

远程监控中心下达命令唤醒子站，子站响应命令采集数据并传送到远程监控中心，从而指导灌溉。

从硬件和软件方面描述了系统的设计及实现方法。

实际应用表明：系统工作性能稳定．数据传输可靠，基本达到了设计要求。

关键词：数据采集；无线传感器网络；zi gB∞；节水灌溉中图分类号：TP393；s126文献标识码：A文章编号：1003—1明X12012)06-0153—040引言在推进农业信息化建设的实践中，发展高效节水灌溉农业是我国农业持续性发展的首要条件。

作为一种全新的信息获取和处理技术，无线传感器网络凭借其功耗低、成本低、可靠性高等特点，已充分被利用到农业领域。

例如，英特尔公司率先在俄勒冈州建立了第一个无线传感葡萄园，通过检测土壤湿度、温度以及有害物的数量来确保葡萄健康生长，从而获得大丰收…。

中国农业科学院韩华峰等开发了基于zi g-B e e网络的温室环境远程监控系统，目前已在天津的宝坻、静海、宁河和北京等地温室安装运行，总体达到了预期的设计目标怛J。

华南农业大学的樊志平等研制了柑橘园土壤墒情远程监控系统。

该系统采用具有zi gB ee技术的xbee—PR O模块和E C H20型土壤水分传感器组成的传感器节点，部署于柑橘园的各个采集点对土壤墒情信息进行采集、预处理和无线发送等工作，通过远程监控中心系统实现远程传输和实时监控”J。

本文考虑农田应用环境的特殊性，充分利用无线传感器网络的特点，设计了适用农业生产的自动节水灌溉控制系统，并在安徽农业大学实验基地进行了试验。

该系统可实时检测土壤水分、空气温(湿)度以及冠层温度数据并且打印。

基于ZigBee技术的农业自动灌溉系统方案

基于ZigBee技术的农业自动灌溉系统方案一、概述为了加快农业生产的数字化和信息化的发展，提高农田灌溉中的生产效率，采用单片机技术、ZigBee以及组态等技术设计开发了一种远程灌溉监控控制系统。

该系统由监控计算机、主控制器、分控制器等组成。

分控制器由传感器、电源模块、太阳能电池板、电磁阀组成，通过传感器把现场的池块温度、土壤含水率、池块水位采集回来，将数据打包后通过GPRS发送到监控终端的上位机;上位机软件接收并处理数据，根据相应的预设参数和采集回来的参数，发送相应的命令给现场。

该系统能够控制电磁阀的动作，连续运行未发生故障，可实现无人值守的远程灌溉监控。

现在的农业灌溉都是采用喷灌、滴灌、微灌等技术方法，需要手动对监控现场的情况进行控制，而且需要另外的网络构建与布线，成本较高。

随着经济社会的发展，需要一种自动、科学的灌溉系统来控制灌溉。

为此设计一种基于ZigBee和STC12C5A60S2的自动灌溉系统，在监控中心通过上位机可以看到现场的数据，同时会根据农业各个生长期的需水情况，自动发送命令控制电磁阀的动作。

综合来看，该系统成本低，与传统的控制系统相比更加智能。

2、需求分析目前，国内大部分微灌系统都是采用有线方式来采集和传递墒情信息。

这种方式不仅构建起来现场布线麻烦，而且管理维护也不方便、组网方式也不灵活，并且农田的面积大的话，布线费用的造价也比无线的方式昂贵。

另有提出用GSM/GPRS，CDMA等无线通信模块来传递信息，但GSM/GPRS无线通信模块价格比较高，使用要收费，且需要借助于公用通信网，考虑到农场均在偏远地带，多处接收不到信号，可行性不大，还有的提出了点对点的近距离无线通信模块，其组网性能不佳，也不能大规模组网。

本系统运用目前发展迅猛的新通信技术-ZigBee，再加上原有的IP modem合并成为带GPRS的ZigBee无线通讯产品，只需汇聚点借助公用通信网的支撑，低功耗，分布面积广，在作物种植区中组网便捷，且建网成本低，适合用在微灌测控系统中，用来完成墒情信息的采集和传递，以及控制电磁阀动作，从而完成整个微灌控制的过程。

基于Zigbee无线控制雨水收集的大棚自动灌溉技术研究

基于Zigbee无线控制雨水收集的大棚自动灌溉技术研究1. 引言1.1 研究背景在现代科技的支持下，基于Zigbee无线通信技术的大棚自动灌溉技术应运而生。

该技术以其便捷、高效、节能等优势，成为解决大棚自动灌溉难题的有效途径。

通过Zigbee无线控制，可以实现大棚内部环境参数的远程监测和控制，有效管理灌溉设备运行状态，从而实现大棚内部作物的智能化生长管理。

本研究将深入探讨基于Zigbee无线控制的大棚自动灌溉技术，旨在为解决大棚灌溉问题提供新的思路和方法。

1.2 研究意义大棚自动灌溉技术是现代农业生产中的重要组成部分，它能够有效提高农作物的生长效率和产量。

随着社会的发展和人口的增加，农业生产面临着越来越多的挑战，其中最主要的问题之一就是水资源的合理利用。

传统的农田灌溉方式存在着水资源浪费严重、人工劳动强度大等问题，而大棚自动灌溉技术正是为了解决这些问题而研发出来的。

基于Zigbee无线控制的大棚自动灌溉技术具有简单、方便、灵活等特点，能够实现大棚内各种作物的精准灌溉，保证作物生长所需的水分，同时能够根据作物的需水量和土壤湿度情况进行智能调控，实现节水、节能的效果。

采用Zigbee无线通信技术，可以实现大棚内各个灌溉节点之间的实时数据传输和互联，提高灌溉系统的稳定性和可靠性。

研究基于Zigbee无线控制的大棚自动灌溉技术具有重要的现实意义和实践价值。

通过本研究，不仅可以提高农业生产的效率和质量，还可以推动农业的现代化发展，促进农业可持续发展，为解决食品安全和粮食问题做出积极的贡献。

2. 正文2.1 Zigbee无线通信技术介绍Zigbee是一种低功耗、短距离、低数据传输速率的无线通信技术，广泛应用于物联网、智能家居等领域。

其在大棚自动灌溉系统中的作用不容忽视。

Zigbee无线通信技术通过IEEE 802.15.4标准定义了自身的通信协议，具有低功耗、低成本和低数据速率的特点。

这使得Zigbee成为大棚自动灌溉系统的理想选择。

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ZigBee水稻自动浇灌系统的设计与实现

• 132•“水是生命之源”，也是人们生存和生活的必须物质。

目前，我国总体水资源比较丰富，但是由于我国人口数量也比较多，从而导致人均水量不够，同时我国水资源的空间和季节分布特点呈现东多西少、南多北少、夏秋多、冬春少和年际变化大，且有着严重的水污染问题，最终将导致我国可利用水资源严重缺乏。

随着全球气象环境的变幻莫测，对于可利用的农业生产方面可利用的水资源逐渐减少，特别是农业生产活动中干旱问题尤为显著。

另外一方面：我国农业生产规模逐年扩大，农业生产活动中对用水量也逐年增加，造成大量城市地区出现缺水的情况，这将严重制约人们的生活、社会及况等信息（陈莉，基于ZigBee 协议的环境监测无线传感器网络测量节点的设计：上海交通大学，2008）。

各个终端节点通过ZigBee 无线通信方式进行数据交换并汇总传给协调器，网络协调器把汇总到的数据再传给嵌入式单片机，单片机把接收到的数据，通过GPRS 模块将底层各节点数据以无线传输的方式发给最近基站，然后基站再以无线传输的方式发给上位机，这样用户可以通过在上位机平台上，实时查看水稻生长环境的信息并进行相应的控制。

根据生物学知识，水稻处于不同生长发育周期的水需求量，合理自动化控制水泵，进而让处于不同生长周期的水稻需水量得到满足，这样解决了传统的浇灌方式导致水利用率不高的问题，从而提高了农业用水量的利用率（罗强，胡三根，臧晓冬，等.基于ZigBee 技术的温室环境因子远程监控系统设计：广西师范大学学报:自然科学版，2015）。

总结构图如图1所示。

图1 总体结构图三、系统硬件设计本项目采用CC2530作为无线传输模块，该芯片适用于2.4GHz 频段，包含了性能极好的RF 收发器，同时也采用工业标准化增强型8051微处理器，可编程闪存大小为8KB RAM ，具有不同的运行模式，适应于超低功耗要求的系统，从而提供了一个强大和完整的ZigBee 的解决策略。

本项目需要实现数据采集功能和GPRS 通信，因此需要选取一款具有至少两个串口通信功能的微控制器芯片。

基于ZigBee的远程智能浇灌系统设计

第13期2018年7月No.13July，2018无线互联科技Wireless Internet Technology最近几年，由于人口的增长和城市化、工业化的发展，水资源严重缺乏，节能减排是关键的热点。

在现在的公园和果园中，需要人工对植物灌溉进行护理，需要大量的人力和物力，并且在对植物进行灌溉的时候，没有对水的利用进行有效的控制，大大浪费了水资源[1]。

本文设计一种用传感器监测土壤的湿度情况，对其进行定点定量浇灌，作为无线传感器网络技术在智能灌溉领域的探索性研究，可为以后建立大型的远程智能灌溉系统奠定基础。

1 方案设计ZigBee 是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。

根据ZigBee 的特征，本文设计的ZigBee 无线传感器网络结构如图1所示。

图1 ZigBee无线传感器网络结构根据对远程智能浇灌系统的功能需求调查结果，本文设计了如下功能。

（1）数据采集功能。

通过ZigBee 模块对传感器进行读取，获取土壤温湿度、空气温湿度和日照强度信息数据，通过无线传感器网络发送传感器数据。

（2）数据通信功能。

把传感器节点监测到的数据进过多跳传递经ZigBee 传感器网络、GPRS 网络、互联网，传送到服务器上，以及把管理平台的控制指令再发送到监控节点完成整个数据间的双向通信。

（3）远程控制功能。

管理平台远程发送指令，控制电磁阀门实现灌溉操作的远程控制。

（4）自动控制功能。

管理平台根据传感器信息分析环境状态，自动远程发送指令控制电磁阀门，进而实现灌溉操作的远程自动控制。

本文设计的远程智能浇灌系统的实现主要解决以下两个方面的技术要求。

（1）电路系统的供电问题。

用于ZigBee 无线传感器节点和汇节点均采用电池供电，因此对功耗要求非常苛刻，对电池的容量也有较高的要求，并且根据实用性考虑尺寸也不能太大，因而要求能量密度大并且能满足户外的工作环境要求。

（2）无线通信的可靠性问题。

首先，要求本系统要有无线网络的自组织功能，能够在无需人工干预的情况下，各网络节点能够接收到其他节点的无线信号后确立连接关系，组成结构化的整体网络。

基于ZigBee技术的绿地自动灌溉控制系统的研究与实现

基于ZigBee技术的绿地自动灌溉控制系统的研究与实现1我国绿地灌溉现状1.1绿地灌溉特点城市绿地担负着改善环境、增加美感、陶冶性情等等的重要使命,因此它被人为地要求要经常保持青绿旺盛的生长状态,加之城市绿地不同于自然状态的特殊环境条件,使得绿地灌溉体现出了以下的特点:绿地灌溉的耗水量很大.任何植物的耗水量中只有极少部分用于植物机体的建造,而大量的水分是用于植物的生理蒸腾和地面的蒸发;而在城市中,由于人群活动和车辆运行的扰动,城市绿地的地面蒸发量远远大于自然状态下生长的植物,这就使得城市绿地植物要常年保持旺盛的生长状态,其耗水量是相当大的.据统计,城市绿地的耗水量是农业生产绿地耗水量的2.5一3倍.绿地灌溉要连续稳定.城市绿地用水的随机率很高,而且是连续性的,用水的时间间隔非常短,灌溉要频繁、与时,比如一些体育运动或者竞赛的运动场,这就对灌溉系统性能一的连续、稳定提出了一定的要求.绿地灌溉对水质和喷洒质量的要求较为严格,特别是对高级观赏植物和高尔夫球场的草皮,要求喷灌均匀度较高,如有漏喷或喷洒过量都会造成严重的损失.绿地灌溉多数在夜间进行.白天灌溉的蒸发损失量大,而夜晚灌溉比白天少消耗10%以上的水量;有些草坪白天不允许灌溉,例如有比赛活动的高尔夫球场,以与进行娱乐活动的公园娱乐区等等.托普物联网在现今的信息时代,不但对农业领域有着杰出的贡献,也逐渐的把物联网遍布各个领域,绿地灌溉也是现在国家较为关心的问题,这套系统的研发,不仅节省人力、资源,也代表着信息技术在灌溉领域的充分利用.绿地灌溉要注意景观保护和环境效果.精心设计的喷灌系统,要正确选择喷头和进行喷点的布置,不仅要能满足绿地需水,而且在灌溉时可以形成水动的景观效果,增加城市绿地的艺术性,增强其美化城市的功能.1.1.1我国绿地灌溉现状过去,由于经济技术发展不够成熟,我国绿地灌溉基本上是以人工控制灌溉为主,灌溉方式一般是采用大水漫灌或者人工喷洒模式.这种灌溉方式、方法只能改变土壤湿度,对绿地植物生长的小气候影响很小;随意性大,常常发生该灌水时无人开阀,不该灌水时又无人关阀,导致一边下雨一边喷水,草地变人工湖,马路变排水渠的情况屡见不鲜;由于不能与时灌水、过量灌水或灌水不足,难以控制灌水质量,对绿地植物的正常生长产生了不良影响;在某些需要夜间灌水的情况下,例如白天有比赛活动的高尔夫球场等,灌溉管理的人力消耗大,工作强度大,管理成本高;灌水定额较大,不便实施适时适量灌溉,水的利用率低,这种方法大概有40%一50%的水由于深层渗漏与无效蒸发损失掉,这对于我国城市日益短缺的水资源供应无疑是雪上加霜.现今,绿地灌溉一般选择喷灌.喷灌以其节水、保土、省工、适应性强、养护质量高、景观效果好等优点,在城市绿地中特别是草坪灌溉中应用广泛.喷灌喷头覆盖面积相对较大,并且喷点少,不但不影响绿地的整体美观效果,而且水的实际利用率可以达到65%一75%;若喷灌设备采用高均匀度的喷头,实际水利用效率能达到75%一80%.大面积绿地<高尔夫球场、足球场、大型广场等>采用喷灌,既可满足绿地植物生长需水的要求,又可形成一道水景加绿地的风景线.在灌溉控制方面,现在我国主要推广的是半自动化灌溉系统.此类系统如利用定时器控制灌溉比人控控制系统节水很多.可以根据经验针对不同气候时段设置不同灌溉程序,减少了灌溉的随意性.但灌溉程序设定仍是依赖管理人员的经验或参考有关参考数据.如管理人员经验不足或获得的参考数据准确性差,编制的程序会导致灌水过量或不足,距离精确化、智能化灌溉仍有很大距离.但由于其投资少,灌溉水的有效利用率比手动控制提高很多,作为成熟的灌溉控制系统现阶段我国城市推广的便是此类模式.1.2绿地自动灌溉控制系统的研究现状1.2.1绿地自动灌溉控制系统概述绿地自动灌溉控制系统按照自动化程度的高低分为全自动化灌溉系统和半自动化灌溉系统.全自动化灌溉系统不需要人的直接参与,通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参量可以长时间地自动启闭电磁阀.人的作用只是调整控制程序和检修控制设备.这种控制系统中,除了喷头、管道、管件等还有中央控制器、电磁阀、各种传感器等,对于大范围的控制系统需要还可以配置远程控制器等.半自动化灌溉系统在绿地现场没有安装传感器,灌水开始时间、灌水持续时间和灌溉周期等均是根据预先编制的程序,而不是根据土壤水分和气象状况的反馈信息来控制的.按照结构形式的不同,绿地自动控制灌溉系统又可以分为开环控制灌溉系统和闭环控制灌溉系统两种.如果自动灌溉系统中具有反馈信号,就称为闭环系统,否则就叫做开环系统.中央计算机控制系统是典型的闭环控制灌溉系统,而时序控制系统是典型的开环控制灌溉系统.我国目前城市应用比较成熟的绿地灌溉控制系统就是时序控制系统.目前,在国际上技术比较成熟、应用较广的灌溉控制技术主要有两种:专家系统与微机测控技术.专家系统是一个模拟人脑思维方式,以知识为基础的计算机软件系统.专家系统应用于节水灌溉也是以丰富的种植经验为基础的,例如,在己有经验上,将已知的作物生长各阶段的需水量,生长状态、各阶段可能遇到的气候与自然条件等决定灌溉的详细信息输入计算机,按照一定的法则划分成各项细则存储在计算机中.当进行控制时,就将已获得的作物生长状态、气候条件等输入计算机,计算机经过计算推理,把它划分归属于某一细则,再按这一细则的要求,如灌溉量和灌溉时间,进行灌溉.如从荷兰引进的大棚花卉种植专家系统,由于多年的种植经验,对某种花卉的生长过程十分熟悉,将其生长过程细节输入计算机,由计算机通过推理计算来决定其灌溉与施肥.微机测控技术将计算机技术、传感与检测技术以与通讯技术结合起来,能够检测土壤墒情、环境特征,并依据检测结果来决定灌溉量与灌溉时间,摆脱了传统的全凭经验灌溉的灌溉模式.在田间分布各种传感器检测点,如土壤水分、温度、湿度、光照、作物蒸腾量等,检测结果送至微机,微机对结果进行处理,然后通过通讯技术,将处理结果发送至上位机,即实验室或家里的计算机中,操作者就可以在家里或实验室里观察到作物生长状况和土壤墒情,根据经验数据判断作物是否缺水与所需灌溉量与灌溉时间,然后发出灌溉命令给微机,微机就可以根据命令控制灌溉量与灌溉时间,实现高效节水灌溉.1.2.2国内外绿地自动灌溉控制系统的研究和应用概况国外一些国家运用冼进的电子技术、计算机和控制技术,在节水灌溉技术方面起步较早,并渐趋成熟.这些国家从最早的水力控制、机械控制,到后来的机械电子混合协调式控制,到当前应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等,控制精度和智能化程度越来越高,可靠性越来越好,操作也越来越简便.真正的计算机控制灌溉源于以色列.爱尔达一祥利<Eld盯一Shany>自控技术公司是以色列最大的农业计算机控制系统生产厂家,也是当今世界上生产农业计算机控制系统的主导企业,开发了一系列的可编程控制器.例如大型农田灌溉计算机控制系统 ElgalAgro是目前农业计算机控制领域最先进的控制系统,适用于较大面积的农田、果园、草场、公园绿地等自动化节水灌溉系统中.澳大利亚也开发成功了一系列的灌溉控制器产品.例如澳大利亚的 HARDIEIRIGATION公司的HR6100系列的灌溉控制器,其成本较低,是一种小型化的自动灌溉控制器,主要是面对家庭庭院和小面积的商业绿化场地的灌溉,而MlcRoo一MAsTERTM系列产品是HARDIE公司为进行大面积灌溉而开发的控制器.该公司采用分布式布置,可与上位机进行双向通信,用微机对其进行编程操作和对其子控制器进行控制,并能用微机随时监控灌溉系统的工作状况[5].我国的毛慎建、张文革和许一飞研制的智能化灌溉控制器是以8031单片机为核心的全自动化灌溉控制器,该控制器可以任意设定周期进行灌溉控制,也可以根据检测到的土壤水分状况进行闭环控制,能够控制多路灌溉系统进行多种方式灌溉,该系统已成功用于航空航天大学体育场,从投入运行的情况来看,情况良好[6l.奥特思达科技##研制的wT-OZ型微喷灌定时自动控制器,是一种供农业、草坪、果园、温室一般场合给水的电子灌溉自动控制系统[7].为了提高绿化用水的利用率,姜文峰、郑文刚等设计了一个城市绿地自动化节水灌溉系统,该系统上位机与下位机采用GSM短信或485总线方式通信,通过各种传感器实时采集灌区土壤水分、土壤温度、空气温湿度、静辐射、风速等植物生长的环境数据,在上位机形成原始数据库,并通过专家知识系统决策是否灌溉与灌水量多少,从而达到节水灌溉的目的.目前,该控制系统已在海淀区苏家屯绿地精确灌溉节水示范区、南五环京开立交桥高速公路中央隔离带与大兴庞各庄温室中应用.张水利、徐基芬、张运武等设计的利用工业 TPC终端与普通电脑构成的集散型智能节水灌溉控制系统,可实现全自动无人值守运行,也可手动操作,还可通过网络进行远程监控,并通过网络实现了区域内气象资料的共享.匡秋明、赵燕东、白陈祥设计了一套闭环控制的精准灌溉控制系统,该系统由中央监控计算机、灌溉监测控制器、土壤水分传感器和阀门控制器组成.其中,底层传感器和阀门控制器通过RS485总线连接至灌溉监测控制器,灌溉监测控制器通过无线通讯模块与中央监控计算机相连.该系统实现了土壤含水率的在线自动监测,并依据植物的土壤含水率灌溉阂值自动控制灌溉系统.该系统在林业大学主楼前精准灌溉示范区<主要植被类型为高羊茅草坪草>无故障精准运行了200多天,很好的实现了精准灌溉[l0l.蒋德平介绍了一种用于城市绿化灌溉的无线电磁阀控制系统,该系统中各灌区的电磁阀的开启和关闭都是由与电磁阀组装成一体的阀门控制器控制.阀门控制器具有编程功能并带有显示时钟和程序的液晶显示屏;阀门控制器定时开启和关闭电磁阀.该系统具有安装简单、成本低、适应性强的特点,对于老的绿地灌溉项目不需要挖沟埋线,只需要更换电磁阀和加装阀门控制器即可实现灌溉自动控制.第2章绿地自动灌溉控制系统总体方案设计2.1zigBe.技术在绿地自动灌溉控制系统中的适用性分析技术概述ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据传输率、低成本的双向无线通信技术,主要适合于自动控制和远程控制领域,可以嵌入到各种设备中.它的名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式:蜜蜂通过跳Zigzag形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息.技术协议框架ZigBee协议是架构在标准之上的,完整的ZigBee协议套件由应用层<APL>、网络层<NWK>、数据链路层<MAC>和物理层<PHY>组成.在标准规范的制订方面,主要是正 EE802.巧.4小组与ZigBee联盟两个组织,两者分别制订硬件与软件标准.它的物理层和数据链路层主要采用正准,而网络层以上的协议由ZigBee联盟负责.ZigBee联盟成立于20##8月,由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以与荷兰的飞利浦半导体公司组成,如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商加入.ZigBee技术的协议框架如图2一1所示.图2-1 ZigBee技术协议框架物理层<PHY>是整个ZigBee协议栈的最底层.物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口,它提供了两种类型的服务:即通过物理层管理实体接<PLME>对物理层数据和物理层管理提供服务.ZigBee技术兼容的产品工作在正EE802.巧.4的物理层 <PHY>上,其频段是免费开放的,分别为2.4GHz<全球>gl5MHZ<美国>和868MHZ<欧洲>.它在2.4GHz的频段上提供25okbit/s<26个信道>、在gl5MHz频段上提供4okbit/s<10个信道>和在s6sMHz频段上提供Zokbit/s<l个信道>的传输速率.其传输范围依赖于输出功率和信道环境,介于IOm到100m之间,一般是30m左右.由于zigBee技术使用的是开放频段,已有多种无线通讯技术使用,因此为避免被干扰,各个频段均采用直接序列扩频技术<Dsss,DirectSequeneespreadspeetrum>.同时,PHY的直接序列扩频技术允许设备无需闭环同步.在这3个不同频段,都采用相位调制技术,2.4GHz采用较高阶的QPsK调制技术以达到25Okbit/S的速率,并降低工作时间,以减少功率消耗.而在9巧MHz和868MHz方面,则采用BPSK的调制技术.定义的MAC层也提供两种服务:通过MAc层管理实体服务接入点<MLME一SAP>向MAC 层数据和MAC层管理提供服务.前者保证MAC层数据协议单元在物理层数据服务中的正确收发,后者维护一个存储MAC层协议状态相关的数据库.在MAC层上,主要沿用wLAN中802.H系列标准的CSM刀CA方式,以提高系统的兼容性.所谓的CSMA/CA,即是在传输之前,会先检查信道是否有数据传输,若信道无数据传输,则开始进行数据传输,若产生碰撞,则稍后一段时间重传.网络层负责拓扑结构的建立和维护网络连接,它独立处理传入数据请求、关联、取消关联、孤立通知请求和为应用层提供适当的服务接口.网络层为应用层提供了数据实体<NLDE>和管理实体<NLME>这两种服务实体,以便更好地实现与应用层的连接.ZigBee协议中的应用层用以定义用户对象.在同一ZigBee节点上,应用层最多可以支持定义240个不同的应用对象.每一个应用对象都被作为一个节点,它们可以从1到240进行编号;节点0保留作为本节点的ZDO;节点 255保留给数据接口函数向所有的应用对象广播数据;节点端点241一254保留作将来使用.无线网络的拓扑结构网络拓扑控制对ZigBee无线网络而言具有非常重要的意义.选择恰当的网络拓扑结构,能够提高路由协议和MAC协议的效率,可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础,有利于节省节点的能量来延长网络的生命周期.ZigBee技术支持三种类型的网络拓寸1·结构:星型结构<Star>、簇树结构<ClusterTree>和网状结构<Mesh>.如图2一2所示.根据节点担任的角色的不同,ZigBee网络中的设备对象分为三种不同的类型:协调<coordinator>、路由器<Router>和终端设备 <EndDevice>.一个独立的网络中只有一个协调器,协调器负责建立网络、允许子节点加入、分配短地址等,并且为网络提供数据路由和安全管理等服务;路由器是网络的中继站,允许其他子节点通过它加入到网络中,并且对传输的数据进行路由中继;终端设备只能通过路由器或者协调器加入网络,负责发送或者接收数据,没有中继功能,也不能建立网络.同时,在ZigBee网络中,根据节点所具有的通信能力的不同,又可将网络设备分为全功能设备<FFD,FullFunctionDeviee>和精简功能设备<盯D,RedueedFunetionDeviee>两种.相对于FFD来说,即D的电路结构简单且要求的存储体的容量较小,但灯D之间不能直接进行通信,只能和一个作为它的父节点的FFD进行通信;而FFD要求存储体的容量相对要大,能够提供数据交换,一个FFD可以同时和其它多个FFD或RFD进行通信.协调器和路由器要有一定的中继能力,并且能够适量地存储数据,因此必须是FFD;而终端设备可以是FFD或者即D口.图2一2三种类型的网络拓扑星型结构的网络由一个协调器和多个终端设备组成,每个终端设备只能与协调器连接并且协调器控制整个网络.簇树结构和网状结构都是通过路由器来拓展整个网络的范围的,但是簇树结构的网络中路由器之间是不能直接进行通信的,需要由协调器进行中转,而网状网中的路由器是可以直接进行通信的,并且通过自组织和无线路由功能,其可提供多个数据通信路径,并能根据不同的路由策略从中选出最优路径.技术适用性分析在短距离无线通信领域中,除了ZigBee技术外,目前比较成熟的技术还有红外数据传输<xrnA>、无线局域网<wi一Fi>、蓝牙<Bluetooth>和超宽带<ultra wideBand>等,它们都有各自不同的特点和使用范围,表2一1对它们进行了比较说明.由表中比较可以看出,ZigBee技术具有如下显著的特点:功耗低:在工作模式下,ZigBee技术的数据传输速率低、传输数据量很小,因此信号的收发时间很短,功耗较低;在非工作模式时,节点处于休眠状态.因此zigBee节点的功耗极低,非常省电,两节普通的AA电池能使用6一24个月.数据传输可靠:MAC层采用碰撞避免机制,这种完全确认的数据传输机制提高了数据传输的可靠性.安全性高:ZigBee协议提供了数据安全性检查和鉴权功能,并且加密算法采用了AES一128,同时各个应用可以灵活确定其安全属性.网络容量大:在ZigBee网络中,一个主节点最多可管理255个子节点,同时主节点还可由上一层网络节点管理,则每个ZigBee网络最多可支持65536个节点.数据传输速率低:ZigBee协议中,数据传输速率通常只有10一250kb/s.通信距离短:相邻节点间的一般有效传输距离大约在10一10om之间.工作频段灵活:ZigBee技术有三个工作频段:2.4GHz<全球>、gl5MHz<美国>和868MHz<欧洲>三个频段,而且均为免执照的ISM<工业科学医疗>频段,根据具体的应用环境进行选择.成本低:zigBee技术的数据传输速率低、数据传输量小、通信距离短、协议简单,使得它对硬件配置的要求极低,而且zigBee协议的工作频段都是国际免费频段,所以相对于其他短距离无线通信技术来说,成本极低.由此可以看出,zigBee技术主要应用于通信范围相对较小、数据传输速率较低的吝种电子设备上,典型的传输数据类型有周期性数据<如传感器>和间歇性数据<如照明控制>等.通常,符合下列条件之一的就可以考虑采用zigBee技术:<1>设备间距较小;<2>设备成本很低,传输的数据量很小;〔3>只能使用一次性电池,没有充足的电力支持;<4>无法频繁更换电池;<5>需要覆盖的范围较大,网络内需要容纳的设备较多,网络主要用于监测或控制.随着计算机技术、自动控制技术和传感器技术的不断发展,绿地灌溉控制逐渐朝着自动化的方向发展,各种传感器被引入,加之绿地环境中有线网络组网的复杂性和高成本的缺点,使得无线传感器网络的建立适应了绿地自动灌溉控制系统的发展方向;在绿地自动灌溉控制系统中,绿地的范围一般不是很大,即使需要大范围的组网,也可采用不同的ZigBee无线网络拓扑结构组建大型区域的网络;绿地环境是一个准静态环境,对绿地进行自动灌溉控制时,采集的相应的环境参数例如空气温度、空气相对湿度、光照度、土壤水分含量等等都是变化比较缓慢的,数据采集的周期性较大,且数据量很小,正好符合了ZigBee技术数据传输速率小的特点.因此,将基于ZigBee协议的无线传感器网络技术应用到绿地自动灌溉控制系统中,将在一定程度上推动绿地自动灌溉控制技术的发展和ZigBee技术在无线监测、控制领域的广泛应用.2.2系统总体方案设计在对一个城市或者一个公园的绿地灌溉系统进行自动控制时,由于绿地比较分散且覆盖的整体范围较大,可采用多级无线网络进行监控.原理如图2一3所不:图2-3 绿地自动灌溉系统原理图将一个城市或者一个公园的每一个独立的、分散的绿地作为一个监控区域,各个监控区域与本地控制中心通过簇树结构或者网状结构的网络拓扑进行组网,并且均采用ZigBee网络协议;各个监控区域单独进行灌溉控制或者将数据发送给本地控制中心进行集中监控;本地控制中心可选用ZigBee网络的协调器节点或者为了实现更高级的功能,采用ARM或者PC机.为了便于远程监控,可通过GPRs等无线网络接入远程计算机,而其他远程用户也可通过Intemet对绿地灌溉系统的相关信息、进行共享.由于各个监控区域的监控网络的建立是基本相同的,本论文主要研究单监控区域的绿地自动灌溉控制系统的搭建,而这也是大型、远程监控网络实现的基础和保证.在单个监控区域中,由于绿地的范围一般较小,采用星型网络拓扑结构组网.协调器是网络的控制设备,也是zigBee无线传感器网络的"协调器节点",是单个监控区域的控制中心,负责组网、允许无线传感器节点和无线控制器节点加入网络、实时显示无线控制器节点传送来的气象信息,包括空气温度、空气相对湿度、光照度等等与土壤水分含量,并且按照一定的控制策略作出灌溉决策并发送给无线控制器节点;无线传感器节点加入网络后,实时检测各种气象参数和土壤水分含量,并且将采集到的数据传送给协调器以便实时显示或者进行灌溉决策;无线控制器节点接收协调器发送来的灌溉决策命令,开启或者关闭电磁阀,每个无线控制器节点可配备4路电磁阀或者根据需要可扩展至多路电磁阀.无线传感器节点和无线控制器节点的数目的选择和布点需根据用户对环境参数检测的精确性的要求、绿地面积的大小、水源供应的便捷程度与整个控制系统的成本预算进行综合考虑和确定.图2一4是单监控区域的绿地自动灌溉系统的结构框图,本文是在已有的输水部分的基础上对控制部分进行研究.图2一4单监控区域绿地自动灌溉系统结构框图。

基于ZigBee的农业节水灌溉监控系统

基于ZigBee的农业节水灌溉监控系统【摘要】水是地球不可缺少的资源，从生活到基础生产都需要水。

可是水资源本身就非常缺乏，在农业灌溉中它又起到不可缺少的作用，怎样合理地运用水资源，是农业生产中亟需解决的问题。

本文通过对ZigBee通信技术的研究并结合实际情况，设计了一套包含灌溉模块和视频监控模块的农业灌溉监控系统。

不仅可以实时对农田环境及温湿度等数据进行监控，还可以智能合理灌溉，组合成节水、监控二合一的高效系统。

【关键词】ZigBee技术; 节水灌溉; 土壤含水量检测; 视频监控【Abstract】Water is indispensable to the earth’s resources, the life and basic production all need water. But the water itself is very lack, in it plays an indispensable role in agricultural irrigation, how to reasonable use of water resources, agricultural production is the need to solve the problem. In this article, through the study of ZigBee communication technology and combining the actual situation, design a set of module and video monitoring module contains the irrigation agriculture irrigation monitoring and control system. Not only can monitor real-time data on farmland and the environment temperature and humidity, etc, can also be smart and reasonable irrigation, water saving, monitoring in one efficient system.【Keywords】ZigBee technology; water-saving irrigation; soil moisture detection; video monitoring1 绪论1.1 课题背景1.1.1 水资源面临的危机水是世上所有生命的起源。

基于Zigbee的智能浇灌系统设计

图1系统总体组成架构
如图1所示,系统硬件使用模块化设计思想,从功1.1主节点监控台
图2主节点监控台系统框图
如图2所示,主节点硬件主要由STM32主控模块、Zigbee无线模块、TFT液晶显示触控模块及电源组成。

Zigbee无线模块定时接收来自下层从节点的土壤湿度参数数据,将这些数据发送给STM32主控模块,STM32主控模块对这些数据进行处理和存储后在TFT液晶显
※基金项目:三亚市工信局科研资助项目(2016YD14作者简介:陈晓虎(1986—),男,陕西汉中人,本科,学士,实验师
1.2采集节点
图3采集节点系统框图
如图3所示,采集节点硬件主要由STM32主控模
块、Zigbee无线模块、土壤湿度传感器模块、水阀开关
控制模块及电源组成。

土壤湿度传感器模块将土壤湿
度参数转换为电信号,将这些数据传输给STM32主控
模块,STM32主控模块对这些数据进行处理和存储。

STM32主控模块将土壤湿度参数信息通过Zigbee无线模块发送给上层的主节点,从而实现完成对当前位置
土壤湿度参数信息的采集和传输,此外STM32主控模
块还通过Zigbee无线模块接收来自上层主节点的水阀
开关控制指令,驱动水阀开关控制模块实现对水阀的。

基于ZigBee无线传感网络的节水灌溉系统设计

基于ZigBee无线传感网络的节水灌溉系统设计
“节约用水，人人有责”，水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源。

因此，推广节水灌溉也已成为世界各国为缓解水资源危机和实现农业现代化的必然选择。

本文提出一种基于ZigBee 无线传感器网络的设计方案，并根据农田的特殊条件，设计出一套节水灌溉系统，避免了依附于其他通信网络所产生的额外费用。

1 系统平台整体设计方案
按照功能需求，硬件平台共可分为以下五个部分：数据采集站，传输基站，数据处理中心，远程监测站以及电磁阀控制站。

图1 为系统的硬件平台结构图。

图1 系统结构框图
系统中各部分的功能与工作流程如下：首先根据农田的管道分布情况，以及ZigBee 无线节点的有效通信距离，将灌溉区分割为数块独立的灌溉控制
单元，在每个单元中设有一个或数个传输基站和若干分布在农田不同位置的数据采集站，数据采集站通过与其连接的传感器采集土壤湿度参数，并将数据定时传送给传输基站；传输基站负责管理其管辖区域内的各个数据采集站，当数据处理中心询问数据时，传输基站将数据进行第一级融合后以Ad hoc 的方式上传给数据处理中心；数据处理中心首先对接收到的数据进行聚类、存储并与其他的参数(如气象信息、水文地理信息、专家系统以及作物的特征信息等)按照
一定算法实现第二级融合，做出初步判决，并将判决结果连同部分关键数据通过光纤以太网或者GPRS 模块传送给远程监测站，请求经验丰富的工作人员做最后的判决，并将判决信息返回给数据处理中心，数据处理中心根据判决结果。

基于ZigBee技术的无线智能灌溉系统的研制

基于Zig Bee技术的无线智能灌溉系统的研制方旭杰1,周益明1,程文亮2,丁潮洪2,杨祥龙1(1.浙江大学农业生物环境工程研究所,杭州　310029; 2.丽水市农业科学研究所,浙江丽水　323000)摘　要:近年来,如何节水省工成为灌溉技术的研究重点之一。

针对丽水黑木耳的种植,研究设计了一套基于Zig Bee技术的无线智能灌溉系统。

相对于传统的灌溉方式,该系统实现了灌溉的智能化和无线化,通过在灌溉现场的长时间运行,充分证明了系统的可行性和可靠性。

为此,主要介绍了Zig Bee网络中的传感器节点和控制器节点的硬件设计以及整个智能灌溉系统的软件设计。

作为无线传感器网络技术在智能灌溉领域的探索性研究,可为以后建立大型的远程智能灌溉系统奠定基础。

关键词:灌溉;智能化;Zig Bee技术;无线网络中图分类号:S126;S625.5 文献标识码:A文章编号:1003-188X(2009)01-0114-050　引言水是生命之源,对于任何一种土壤种植作物来说,灌溉都是必不可少的,适时适量的灌溉不但能给作物提供合理有效的水分补给,而且也符合国家提倡节水灌溉的大趋势。

作物的灌溉一方面要求提高供水质量的精确性,灌水均匀度要高;另一方面要求保证供水的可靠性和连续性。

在实际应用中要实现这两点要求,单靠手工操作是不可能满足的,因此灌溉系统的智能控制应运而生[1]。

在当今信息时代的大背景下,越来越多的新技术被应用到农业中,基于Zig Bee的无线传感器网络技术就是其中的一种,它具有数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等独特的优势,而基于Zig Bee技术的无线智能灌溉系统具有低成本、可靠性好、可维护性高、适用性好等特点[2-3],能够满足我国智能节水灌溉发展的迫切需要。

本文针对浙江省丽水的黑木耳种植特点设计了无线智能灌溉系统,网络中的传感器节点负责环境参数(包括空气温度、空气湿度和光照度等)的数据采集,并定时向协调器节点发送传感器所测得的数据,协调器节点收到这些测得的环境参数后,再根据合适的控制策略向控制器节点发送相应的灌溉命令,从而实现合理有效的灌溉,以保证黑木耳生长的最优化水收稿日期:2008-05-08基金项目:浙江省科技计划项目(2005C22060)作者简介:方旭杰(1984-),男,浙江金华人,硕士研究生,(E-mail)kobefang318@。

基于ZigBee技术的大规模农业灌溉控制数据传输措施

基于ZigBee技术的大规模农业灌溉控制数据传输方案重庆勤智科技有限公司基于ZigBee技术的大规模农业灌溉控制数据传输方案一、前言水对于农业生产的意义是不言而喻的，它是农业生物体生长、发育与产量形成不可缺少的因素，而且其需要量很大。

在生物体不同生长发育时期，对水分的要求不同；而诸多因素可以影响作物体的水分需求。

为了提高水分的利用效率，提高农作物的产量，实施灌溉控制就成为了一个必需要解决的问题。

农业的灌溉控制并不是简单的对浇灌阀门的控制，要实现对农业作物需水的有效控制就需要了解土壤水分、土壤水势的分布，土壤-作物-大气系统中的气态水的运动，植物水分的散失，以及土壤水分的有效性问题，还要了解降水、空气湿度等的影响。

这些影响灌溉控制的数据量都要通过各种传感器进行采集，但是如何在野外没有电力和网络支持的环境下组建一个低功耗、低成本、高可靠性的传感器网络来实现对采集数据的传输就成为了一个需要解决的难题。

现在应用比较广泛的无线传输技术主要有WLAN、工业无线微波、GPRS、蓝牙、ZigBee。

WLAN和工业无线微波的传输速率高，距离远，但是大规模使用的成本高，功耗大，对速率要求不高的传感器网络来说并不适合。

GPRS的传输距离远，速率适中，但由于要使用第三方的网络所以后期使用成本比较高。

蓝牙的传输距离过短，而且同一个局域网最多内只能有7个终端设备，也不能使用在大范围的传感器网络上。

ZigBee无线传输技术具有低功耗、低成本、低数据率、传输距离适中的特点，同一局域网内最多可以容纳65000个节点设备，所以ZigBee无线传输技术正是组建大规模传感器网络的最佳选择。

二、 ZigBee技术简介1、概述ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据率、低成本、低复杂度的无线网络技术。

ZigBee技术基于 IEEE 802.15.4无线物理层标准，在继承IEEE 802.15.4省电、简单、成本低的规格的同时又增加了逻辑网络、网络安全和应用层，使其网络安全性和可应用性得到了很大的提高。

基于ZigBee技术的农田灌溉系统的研制-文献综述

基于ZigBee技术的农田灌溉系统的研制温磊指导教师：刘士光、马继伟摘要：ZigBee是最近提出的一种近距离、低功耗、低成本、低复杂度、低数据速率的双向无线通信技术，无线网络采用多种类型的配置，由协调器节点（主设备）和多个终端设备(从设备）组成。

由Chipcon公司自主研发出的CC2430芯片完全由硬件支持ZigBee技术标准，在单个芯片上整合了ZigBee射频（RF）前端、内存和微控制器.本文主要介绍基于ZigBee技术在农田节水灌溉系统中的系统建立以及分析了当前水利资源、农业灌溉技术的发展形式。

关键词：ZigBee 技术；CC2430芯片；节水灌溉；水分传感器；手持式通信器引言我国人均水资源不到世界平均水平的1/4,而且我国灌溉水有效利用率(约为40%)也远低于发达国家水平（约为50%—70％）[1].我国农业产业素质和农产品的竞争力与发达国家出现了较大的差距，农业高投入低产出的矛盾已经显现,数字化农业成为发展方向[2］。

充分有效地利用有限的资源,发展节水农业,成为中国农业关注的重点。

随着近年来人类在微电子机械系统、无线通信、数字电子方面取得的巨大成就,使得发展低成本、低功耗、小体积、短距离通信的多功能传感器成为可能。

ZigBee技术的出现就解决了这些问题。

将无线ZigBee传感器网络和人工智能结合，可以大大减少农田灌溉系统的人员投入和促进了农田节水灌溉工程发展［3]。

下是由于ZigBee技术具有功耗低、系统简单、组网方式灵活、成本低、等待时间短等性能，相对于其他无线网络技术，它更适合于组建大范围的无线农田节水灌溉网络[4］。

1 ZigBee技术特性及特点ZigBee即IEEE802.15.4技术标准，是WPAN(IEEE802.15工作组)的标准之一，致力于实现一种适用于固定、便携或移动设备中使用的低复杂度、低成本、低功耗、低速率的短距离双向无线通信协议。

ZigBee可工作在国际免授权的2。

基于ZigBee无线传感器网络的自动滴灌系统设计的开题报告

基于ZigBee无线传感器网络的自动滴灌系统设计的开题报告一、选题背景随着城市化的进程和人口的增长，农田面积日益减少，因此，提高农田的利用效率，植物的产量和品质提高，是现代农业亟待解决的问题。

而自动滴灌系统正是一种解决方案。

自动滴灌系统可以精确地控制水的流量，时间和温度，为植物提供必要的水分和营养，从而提高植物的产量和品质。

然而，传统的滴灌系统需要人工控制，成本高，且容易出现灌水过度或不足的情况。

因此，基于ZigBee无线传感器网络的自动滴灌系统成为了一种更加高效和智能的解决方案。

ZigBee无线传感器网络可以实时监测农田土壤中的水分和温度，通过无线通信设备，将数据传递到控制中心，从而实现自动控制。

二、选题意义1. 提高农田利用效率：自动滴灌系统可以实现精确控制水的流量，时间和温度，为植物提供适宜的水分和营养，从而提高植物的产量和品质，增加农田利用效率。

2. 节约成本：传统的滴灌系统需要人工控制，成本高，且容易出现灌水过度或不足的情况。

而基于ZigBee无线传感器网络的自动滴灌系统可以自动控制，有效地节约了人工成本。

3. 保护环境：自动滴灌系统可以精确控制水的使用，减少水资源的浪费，从而保护环境。

三、研究内容和研究方法1. 研究内容：（1）ZigBee无线传感器网络的构建和实现。

（2）土壤水分和温度传感器的研究和制作。

（3）自动滴灌系统的设计和实现。

（4）系统的数据采集和监测。

2. 研究方法：（1）文献调研：对自动滴灌系统和ZigBee无线传感器网络的相关资料进行调查和研究，为设计提供依据。

（2）系统设计：根据研究内容，设计自动滴灌系统，并制作土壤水分和温度传感器。

（3）系统实现：将传感器和自动控制器等设备组装在一起，并实现数据采集和监测。

（4）系统测试：对系统进行测试和优化，确保其正常运行和稳定性。

四、预期成果和可行性分析1. 预期成果：（1）设计和制作基于ZigBee无线传感器网络的自动滴灌系统，并实现数据采集和监测。