作物精量灌溉系统的无线传感网络应用开发
基于无线传感网络的智慧灌溉系统设计与优化
基于无线传感网络的智慧灌溉系统设计与优化无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由多个分布式无线传感器节点组成的网络系统。
智慧灌溉系统则是利用无线传感网络技术来实现对农作物灌溉的自动化管理。
本文将以基于无线传感网络的智慧灌溉系统设计与优化为主题，分为以下几个部分进行探讨：系统架构设计、传感器节点布局、数据收集与处理、灌溉策略优化与自适应控制。
一、系统架构设计基于无线传感网络的智慧灌溉系统主要包括传感器节点、数据中心和控制中心。
传感器节点负责采集土壤湿度、温度等环境信息，通过无线传感网络将数据传输至数据中心。
数据中心进行数据的存储和处理，并根据灌溉策略生成控制指令传输至控制中心。
控制中心接收控制指令，并通过执行机构对灌溉设备进行控制。
二、传感器节点布局为了实现对农田的全面监测，传感器节点的布局需要考虑农田的大小、形状以及植物的分布等因素。
合理的传感器节点布局可以提高监测精度和系统的可靠性。
一种常见的布局方法是根据农田的大小和形状进行规则或随机的节点部署，以确保整个农田区域都能被节点所覆盖。
三、数据收集与处理传感器节点采集到的环境数据需要通过无线传感网络传输至数据中心进行进一步的处理。
在数据传输过程中，需考虑传输距离、传输功耗和传输稳定性等问题。
数据中心对接收到的数据进行存储和预处理，并运用数据挖掘和机器学习方法分析数据，提取有价值的信息，为灌溉策略的优化和决策提供支持。
四、灌溉策略优化与自适应控制灌溉策略的优化是提高智慧灌溉系统效能的关键。
传感器节点采集到的土壤湿度和温度等环境数据可以用于确定植物的需水量，进而根据需水量调整灌溉的时间和量。
基于传感器数据的自适应控制可以实现对灌溉系统的自动调节和优化，以满足植物的生长需求。
此外，还可以结合气象数据和植物感知数据等其他信息，通过建立数学模型和算法对灌溉系统进行优化设计，提高水资源利用效率和作物产量。
五、系统的可靠性与安全性智慧灌溉系统的可靠性和安全性对系统的长期稳定运行至关重要。
基于无线传感网络的智能灌溉控制与优化
基于无线传感网络的智能灌溉控制与优化智能灌溉控制与优化是基于无线传感网络的一种新型技术应用，旨在通过实时监测和智能控制系统来提高灌溉效率，实现农田水资源的科学利用。
本文将从无线传感网络的介绍、智能灌溉的原理、智能灌溉控制与优化的方法以及应用前景等方面进行综述。
首先，无线传感网络是由许多自主工作的传感器节点组成的网络。
每个传感器节点都能够采集特定区域的环境信息，并通过无线通信与其他节点进行数据交换。
传感器节点具有低功耗、低成本、便捷部署等特点，可以广泛应用于农田监测与智能灌溉控制。
传感器节点主要包括传感器、通信模块和微处理器，能够在农田中收集温度、湿度、土壤水分、光照强度等环境信息，并通过无线传输技术将数据发送到中心控制节点。
这些数据对于农作物的生长发育和灌溉需求具有重要的参考价值。
智能灌溉控制的核心原理在于根据农田环境的实时数据和植物需水量来自动控制灌溉系统工作。
通过无线传感节点采集到的土壤水分、温度、湿度等信息，结合植物的需水量，可以实现对灌溉时间和水量的精确控制。
基于数据统计分析和决策算法，智能灌溉控制系统能够预测植物对水分的需求，并自动调整灌溉设备的工作状态，比如开关灌溉设备、调整灌溉水量和灌溉频率等。
为了实现智能灌溉系统的优化，需要结合大数据分析和决策支持系统。
大数据分析可以通过对历史数据的挖掘和分析，提取植物的生长规律和灌溉需求模型，为灌溉控制决策提供参考依据。
决策支持系统则可以根据分析结果和实时数据，制定最优的灌溉策略，包括减少浪费水资源和节约能源等方面，并通过无线传感网络实时控制灌溉设备的启动和停止。
智能灌溉系统的优化还可以考虑水质分析、植物营养需求以及土壤肥力等方面的因素，以实现农田水资源的最大效益和可持续利用。
智能灌溉控制与优化技术的应用前景广阔。
首先，智能灌溉系统可以减少农田水资源的浪费和过度灌溉，提高水资源利用效率，减少灌溉对环境的影响。
其次，智能灌溉系统可以提供准确的灌溉计划和水肥一体化管理，优化农作物的生长发育，提高农田产量和品质。
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的智能灌溉系统设计
基于无线传感器网络的智能灌溉系统设计智能灌溉系统是一种利用无线传感器网络技术实现的先进农业技术。
通过采集土壤湿度、气象数据等信息，智能灌溉系统能够实现对农田进行精确、自动化的灌溉。
本文将介绍基于无线传感器网络的智能灌溉系统的设计原理、关键技术以及应用前景。
一、设计原理基于无线传感器网络的智能灌溉系统主要由以下组成部分构成：传感器节点、传感器网络、执行器节点和中心控制系统。
传感器节点是系统的核心组成部分，用于实时监测和采集农田的环境数据，如土壤湿度、温度、光照强度等。
传感器节点通常由传感器、微控制器、无线通信模块和电池等部件组成。
通过无线通信模块将采集到的环境数据传输给传感器网络。
传感器网络是一个由多个传感器节点组成的自组织网络。
传感器节点之间通过无线通信建立起连接，形成一个网络。
传感器网络可以实现数据的传输和处理，同时可以通过多个传感器节点之间的协作实现对农田的全方位监测和控制。
执行器节点是智能灌溉系统的执行部分，用于根据中心控制系统的指令，对农田进行灌溉。
执行器节点通常由执行器、微控制器和无线通信模块等组件组成。
中心控制系统通过无线通信将控制指令传输给执行器节点，执行器节点根据指令判断灌溉时机和灌溉量。
中心控制系统是整个智能灌溉系统的大脑，负责对采集到的数据进行处理和分析，并根据预设的规则和算法制定灌溉策略。
中心控制系统通常由单片机或嵌入式处理器组成，能够实现灌溉系统的自动化控制和管理。
二、关键技术无线传感器网络的智能灌溉系统设计中涉及到一些关键技术，包括无线传感网络技术、数据采集和处理技术、决策算法以及人机交互技术等。
无线传感网络技术是实现智能灌溉系统的基础。
它使得传感器节点可以自组织地建立起通信连接，并能够实现多对多、多跳传输。
传感器节点的布局和部署策略也是关键技术之一，合理的布局和部署能够提高系统的覆盖范围和数据采集精度。
数据采集和处理技术是智能灌溉系统的核心技术之一。
通过合理选择和配置传感器，能够实时、准确地获取环境数据。
无线传感器网络在农田精准灌溉中的应用
无线传感器网络在农田精准灌溉中的应用随着农业生产的发展和技术的进步，农田灌溉的效率和水资源的利用已经成为农业可持续发展的重要课题之一。
传统的农田灌溉方式存在水资源浪费、能源消耗过大等问题，为了解决这些问题，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）技术被引入到农田精准灌溉中。
本文将介绍无线传感器网络在农田精准灌溉中的应用，并探讨其优势和挑战。
无线传感器网络是由大量的分布式传感器节点组成的自组织网络，每个节点都具备感知、通信和计算能力。
在农田中，这些传感器节点可以被用来实时监测土壤水分、气象环境和作物生长等数据，以实现农田的精准灌溉。
首先，无线传感器网络可以实时监测土壤水分含量，通过传感器节点布设在不同位置的土壤中，可以提供土壤水分的空间分布情况。
这样农田管理者可以根据实时数据调整灌溉水量和灌溉时间，有效避免过度浇水和缺水的情况发生。
其次，传感器节点还可以监测气象环境，如温度、湿度和风速等，帮助农田管理者预测天气变化，从而调整灌溉方案。
最后，通过传感器节点对作物生长状态进行监测，可以及时发现作物的健康状况，进行精细施肥和病虫害防治，提高农田的产量和质量。
无线传感器网络在农田灌溉中的应用有以下优势。
首先，无线传感器网络可以实现农田的实时监测和远程控制，提高了农田管理的效率和便捷性。
农田管理者可以通过无线传感器网络随时随地获取农田的监测数据，并对灌溉设备进行远程控制。
其次，无线传感器网络技术具备低成本和易部署的特点，适用于大规模农田的应用。
传感器节点的价格相对较低，可以大规模部署在农田中，覆盖整个农田的监测范围。
此外，传感器节点可以通过无线通信技术进行自组织和自愈合，具备较强的容错能力。
再次，无线传感器网络可以节约水资源和减少能源消耗，实现农田的可持续发展。
通过根据实时的土壤水分状况和气象环境调整灌溉方案，可以减少农田的水资源浪费和农田灌溉的能源消耗。
然而，无线传感器网络在农田精准灌溉中也面临一些挑战。
无线传感器网络在农业监测中的应用
无线传感器网络在农业监测中的应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由许多分布式传感器节点组成的网络系统，节点能够感知并收集环境中的各种信息，如温度、湿度、土壤水分等。
随着科技的不断发展，无线传感器网络在农业监测方面的应用越来越受到重视。
本文将探讨无线传感器网络在农业监测中的应用及其优势。
一、灌溉管理无线传感器网络可用于自动化灌溉系统中，通过部署传感器节点监测土壤水分、气象条件等指标，实时掌握农田的水分状况。
当土壤水分不足时，传感器节点将发出信号，触发灌溉系统的工作。
这种智能化的灌溉管理方式，不仅能够实现精确的灌溉，还可以节约大量用水资源，提高农田的产量和效益。
二、病虫害监测无线传感器网络可应用于农业病虫害的实时监测和预警系统中。
传感器节点可感知和收集农田中害虫和病菌的信息，并通过网络传输给监测中心。
监测中心通过对传感器数据的分析，可以实时了解农田的病虫害情况，及时采取措施进行防治，避免病害蔓延，减少农作物的损失。
三、环境监测无线传感器网络可以在农业环境监测中发挥重要作用。
通过节点部署于田间地头，可以实时监测土壤温度、湿度、光照等环境参数，并将数据传输到数据中心。
通过对环境数据的分析，农民和农业专家可以了解农田的环境变化，以便及时调整种植策略，提高农作物的产量和质量。
四、预测分析无线传感器网络还能结合数据分析技术，进行农作物的生长预测和病害的趋势分析。
通过对传感器节点收集到的数据进行统计和模型建立，可以预测农作物的生长情况，包括生长速度、收获时间等，为农民提供科学的种植决策依据。
同时，通过对历史数据的挖掘，分析病害的趋势，可以提前采取相应的防治措施，降低农业风险。
五、养殖监测无线传感器网络还可以应用于农业养殖领域。
通过节点部署于养殖场、畜舍等位置，可以监测和收集养殖环境中的温度、湿度、氨气等指标。
通过对养殖环境的监测，可以及时发现和预防养殖过程中可能出现的问题，提高养殖效益，保障动物健康。
基于无线传感器网络的智能农业灌溉控制系统设计
基于无线传感器网络的智能农业灌溉控制系统设计近年来，随着人工智能和物联网技术的快速发展，智能农业应用日益受到关注。
其中，基于无线传感器网络的智能农业灌溉控制系统成为提高农作物产量和水资源利用效率的重要手段。
本文将介绍智能农业灌溉控制系统的设计原理、关键技术以及应用前景。
一、设计原理智能农业灌溉控制系统的设计原理是通过无线传感器网络监测土壤湿度、气象信息和作物需水量等关键指标，并根据预设的灌溉策略，实现自动调控灌溉系统。
系统可以根据农作物的生长需求和环境条件，精确测量和判断土壤湿度，实现精细化水量调控，避免了传统农业灌溉中的水资源浪费和环境污染问题，提高了灌溉效率和农作物产量。
二、关键技术1. 无线传感器技术：系统需要部署大量的土壤湿度传感器、气象传感器和作物需水量传感器等，通过无线传感器网络实时采集并传输采集到的数据。
这些传感器可以通过低功耗、远程无线通信技术与数据中心相连，实现远程监控和控制。
2. 数据处理与分析技术：传感器采集到的数据需要经过预处理、数据融合和模型建立等过程，进行数据分析和决策。
通过对土壤湿度、气象信息和作物需水量等数据进行分析，并结合机器学习算法，可以建立灌溉控制模型，实现精准的灌溉调控。
3. 灌溉控制算法：智能农业灌溉控制系统需要根据农作物生长的不同阶段和环境条件，制定灌溉策略。
通过使用灌溉控制算法，可以根据实时监测的土壤湿度和气象信息，判断是否需要灌溉，并控制灌溉系统的开关和水量。
4. 远程监控与控制技术：为了方便农民对灌溉系统进行远程操作和监控，智能农业灌溉控制系统需要实现远程监控与控制功能。
通过手机 APP 或者Web 界面，农民可以实时查看和控制灌溉系统的工作状态，并进行相应的调整。
三、应用前景基于无线传感器网络的智能农业灌溉控制系统在提高农作物产量和水资源利用效率方面具有巨大潜力。
它可以适应不同地域和农作物的需求，能够实现精准灌溉，避免不必要的水资源浪费和环境污染。
基于无线传感器网络的农田灌溉系统设计
基于无线传感器网络的农田灌溉系统设计农田灌溉是农业生产中至关重要的一环，传统的灌溉方式存在许多问题，如水资源浪费、能源消耗过高等。
随着科技的进步，无线传感器网络技术被广泛应用于农田灌溉系统的设计中，为农业生产带来了许多便利和效益。
一、无线传感器网络简介无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布在待测区域的传感器节点组成，通过无线通信相互连接起来完成数据的采集、处理和传输。
传感器节点通常具有微型传感器、微处理器、通信模块以及能量供应装置。
二、农田灌溉系统设计方案1. 传感器节点布设通过合理布设传感器节点，可以实时监测土壤湿度、温度、光照强度等信息，为农田灌溉决策提供准确的数据支持。
传感器节点应当均匀分布在农田中，以保证获取全面的农田信息。
2. 数据传输传感器节点采集到的数据需要通过无线传输方式发送到中心节点进行处理分析。
可以选择无线局域网（Wi-Fi）、ZigBee、LoRa等无线通信技术，根据农田的具体情况和传输距离选择适合的通信方式。
3. 数据处理与分析中心节点接收到传感器节点传输的数据后，需要通过数据处理算法对数据进行分析，实时监测土壤湿度变化并预测未来的需水量。
通过与农作物需水量的对比，制定合理的灌溉计划，提高灌溉水的利用效率。
4. 控制执行机构农田灌溉系统中的执行机构包括水源供应系统、水管和灌溉工具等。
将数据处理结果与执行机构相连接，可以实时监控灌溉过程，并根据实际情况进行调整。
比如，根据数据分析结果，可以控制灌溉工具的开启与关闭，从而实现节水灌溉。
三、基于无线传感器网络的农田灌溉系统的优势1. 实时监测和智能决策通过无线传感器网络，农田条件可以实时监测，及时掌握土壤湿度、光照强度等信息。
并通过数据处理与分析，制定科学合理的灌溉策略，减少浪费，提高农田的水资源利用效率。
2. 省时省力，并减少手动操作无线传感器网络的使用使得农田灌溉系统实现了自动化，减少了人力资源的需求，农民可以更好地利用时间和精力进行其他农事活动。
基于无线传感器网络的智能农业灌溉管理系统
基于无线传感器网络的智能农业灌溉管理系统智能农业灌溉管理系统是一种基于无线传感器网络技术的创新解决方案，通过无线传感器节点实时采集土壤湿度、气象数据以及植物生长状况等信息，通过智能控制算法对农田进行精确的灌溉管理，提高农业生产效益，降低资源浪费。
本文将深入探讨基于无线传感器网络的智能农业灌溉管理系统的原理、功能和应用前景。
据统计，全球农业用水占总用水的70%，而仅有30%的水被充分利用。
传统的农业灌溉方式通常依赖于经验和人工控制，无法准确地判断植物的需水量，导致灌溉过度或者不足。
这种情况不仅浪费了大量的水资源，而且对水土环境产生了严重的负面影响。
智能农业灌溉管理系统的出现为解决这一问题提供了有效的方法。
智能农业灌溉管理系统主要由传感器节点、数据传输网络和决策控制中心组成。
传感器节点分布在农田中，可以实时监测土壤湿度、温度、光照强度等环境参数，以及植物的生长状态。
这些传感器节点通过无线通信方式将采集到的数据传输到决策控制中心。
决策控制中心根据预先设定的决策策略和算法，对农田进行智能的灌溉控制。
通过精确的数据分析和计算，系统可以准确地判断植物的需水量，并根据需求调整灌溉设备的工作状态。
智能农业灌溉管理系统具有多项功能。
首先，它能够提供实时的土壤湿度和气象数据，帮助农民了解农田的环境状况。
其次，系统能够自动化地控制灌溉设备，根据农田的需水量和天气情况进行智能调整，减少过度灌溉或者缺水灌溉的情况发生。
第三，系统可以根据植物的生长状态和需水量制定灌溉计划，提高农作物的产量和品质。
最后，系统还能够提供数据报告和分析，帮助农民监测和评估灌溉管理效果，优化农业生产过程。
在农业领域，智能农业灌溉管理系统具有广阔的应用前景。
首先，它可以广泛应用于各类农作物的灌溉管理，如水稻、小麦、玉米等。
不同的作物对水分的需求不同，通过系统精确的灌溉控制，可以提高作物的生长速度和产量，降低病虫害的发生率，改善产品的品质。
其次，系统也可以应用于农田的节水管理。
无线传感器网络在农业领域的应用
无线传感器网络在农业领域的应用无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）是由多个传感器节点组成的自组织网络，每个节点都能够感知周围环境并将收集到的数据通过网络传输到目标节点。
在农业领域，无线传感器网络的应用呈现出广阔的发展前景。
本文将探讨无线传感器网络在农业领域的应用，并分析其带来的优势和挑战。
一、灌溉系统传统的农业灌溉系统往往存在着资源浪费、能耗高的问题。
而引入无线传感器网络技术后，可以实现对农田土壤湿度、气温、光照等多项指标进行实时监测和控制。
传感器节点可以根据这些数据，智能地控制灌溉系统的开关，准确地给予农作物所需的水分。
这不仅能够提高灌溉的效率，减少水资源的浪费，还能降低农业用水成本。
二、病虫害监测农作物的病虫害往往给农民带来很大的损失。
传统的病虫害监测方式通常需要人工巡视，耗时耗力且不够准确。
而利用无线传感器网络技术，可以在农田中布置多个传感器节点，实时采集农作物叶面温度、湿度等指标，判断是否存在病虫害。
一旦发现异常，系统可以及时向农民发出警报，使其采取相应的防治措施。
这种快速响应机制能够有效减少病虫害带来的损失，提高农作物的产量。
三、环境监测农业生产过程中的环境因素对农作物的生长发育起着重要影响。
利用无线传感器网络技术，可以实时监测和控制农田的温度、湿度、光照等环境参数。
通过对这些数据进行分析，可以提供科学的农作物种植方案，使农民能够更加精确地预测农作物生长的情况，并及时调整种植策略。
这不仅能够提高农业产量和质量，还能够避免由于环境变化导致的农作物减产或死亡现象。
四、精准施肥传统的农业施肥方式往往根据经验和感觉进行，容易造成肥料的浪费和环境污染。
而无线传感器网络技术的应用可以实现对土壤中氮、磷、钾等元素的实时监测，并根据农作物对养分的需求，智能地控制施肥系统的工作。
这样可以最大程度地提高施肥效果，减少肥料的使用量，降低农业对环境的负荷。
然而，尽管无线传感器网络在农业领域应用具有巨大的潜力，但也面临着一些挑战。
无线传感网络技术在农业领域的应用案例研究
无线传感网络技术在农业领域的应用案例研究概述随着科技的不断发展，无线传感网络技术逐渐在各个领域得到了广泛的应用。
农业作为人类生存离不开的基本产业之一，也开始使用无线传感网络技术来提高农业生产效率、降低成本、改善资源利用效率等方面的问题。
本文将研究无线传感网络技术在农业领域的应用案例，并探讨其对农业的影响和未来发展趋势。
案例一：智能灌溉系统智能灌溉系统是利用无线传感网络技术和物联网技术，通过监测土壤湿度、气象条件等信息，自动调节灌溉设备和水资源的利用效率。
一家农场在使用智能灌溉系统后，发现土地的产出显著提高，同时减少了水资源的浪费。
传感器通过无线网络将数据上传至服务器，服务器根据预设的算法进行分析并控制灌溉设备。
农民可以通过手机应用程序实时监测农田的湿度情况，并可以随时随地进行远程控制。
通过数据的分析，系统可以根据土壤湿度和气象条件自动决定灌溉的频率和用水量，提高了用水的效率和土地的产出。
案例二：智能养殖系统智能养殖系统是利用无线传感网络技术和物联网技术，通过监测养殖环境中的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等参数，实现对养殖环境的精细化管理。
一家养殖场引入了智能养殖系统后，显著降低了养殖的风险和成本。
无线传感器将实时数据上传至云平台，通过云计算分析，给出养殖环境的优化建议。
农民可以通过手机应用程序实时监测养殖环境的参数，并可以接收到警报信息，及时应对突发情况。
智能养殖系统的使用有效地提高了养殖效益和动物福利。
案例三：精准农业管理精准农业管理是利用无线传感网络技术、卫星导航技术和地理信息系统等多种技术手段，实现对农田的高精度监测和农业操作的智能化管理。
一家农场通过引入精准农业管理系统，大大提高了农业生产的准确性和效率。
无线传感器可以实时监测土壤的营养状况、作物生长情况、病虫害情况等，并将数据上传至云平台。
云平台通过分析数据和提供决策支持工具，为农民提供精准的种植方案、施肥方案和病虫害防治方案。
农民可以通过手机应用程序查看农田的数据，并根据系统的建议进行农业操作。
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。
无线传感器网络技术在农田灌溉中的应用
无线传感器网络技术在农田灌溉中的应用随着科技的进步和智能农业的发展，智能化灌溉系统越来越多地应用于农田灌溉中。
无线传感器网络技术的出现为智能化灌溉系统提供了强大的支持和优势。
本文将介绍无线传感器网络技术在农田灌溉中的应用，并探讨其带来的益处和挑战。
无线传感器网络技术是一种由许多分布式传感器节点组成的网络系统，可以实现信息的采集、处理和传输。
在农田灌溉中，传感器节点可以被布置在农田的不同位置，例如土壤中、植物上或气象站附近，以监测和收集土壤湿度、温度、光照等多种环境参数。
传感器节点通过无线方式与基站或中央控制器通信，将采集到的数据传输到数据中心进行分析和处理。
基于分析结果，灌溉系统可以实时调整灌溉方案，以提高灌溉效果和减少用水量。
通过无线传感器网络技术，农田灌溉可以实现精细化管理。
传感器节点的布置可以覆盖整个农田，并根据实时收集的数据制定个性化的灌溉计划。
例如，在干旱地区，传感器可以监测土壤湿度变化，并将数据传输到控制中心。
基于这些数据，系统可以自动调节灌溉量和时间，以满足作物的需水量，避免过度浇水造成的水资源浪费。
这种精细化的管理可以最大程度地提高作物产量，改善农田灌溉的效果。
同时，无线传感器网络技术还可以降低灌溉系统的运行成本。
传统的农田灌溉系统需要大量的人力物力投入，例如人工巡视、手动控制和维护等。
通过无线传感器网络技术，可以实现自动化控制和监测，减少了人工干预的需求。
传感器节点可以远程监测农田环境参数，控制中心可以根据实时数据进行自动化的灌溉调节。
这不仅提高了工作效率，还节约了运行成本。
此外，无线传感器网络技术还可以提供农田信息的实时监测和数据共享。
通过无线传感器节点的布置，农民可以了解农田的实时状态，如土壤湿度、气温和光照强度。
这些数据可以帮助农民及时了解作物的生长情况，以便及时调整灌溉方案。
此外，农民还可以通过数据共享，获取其他农民的实时数据，借鉴其他地区的灌溉经验和方法，提高自己的农业生产水平。
基于无线传感器网络的智能农业灌溉系统设计
基于无线传感器网络的智能农业灌溉系统设计智能农业灌溉系统是利用无线传感器网络技术实现的一种高效、智能化的农田灌溉管理系统。
该系统通过在农田中部署传感器节点和执行器设备，并通过无线通信技术进行数据传输和控制命令下发，实现对农田的远程监测和智能控制。
本文将为读者详细介绍基于无线传感器网络的智能农业灌溉系统的设计原理和功能。
一、系统设计原理智能农业灌溉系统的设计原理基于无线传感器网络技术。
系统主要包括传感器节点、执行器设备、数据收集与处理、控制命令下发和远程监控中心等几个模块。
1. 传感器节点：在农田中部署一定数量的传感器节点，用于监测土壤湿度、温度、光照强度等环境参数，实时感知农田的状态。
传感器节点采用低功耗的无线传感器，可以长时间运行，并能够通过无线通信技术与其他节点进行数据传输。
2. 执行器设备：根据传感器节点采集的数据，执行器设备可以根据预先设定的规则和算法，对农田进行灌溉控制。
执行器设备包括灌溉阀门、水泵等，通过电磁阀等控制措施实现对农田的灌溉或停止灌溉操作。
3. 数据收集与处理：传感器节点采集到的数据通过无线传输到数据收集与处理模块，进行数据的存储和处理。
数据处理包括数据的解码、滤波、分析和决策等工作，以便更好地理解农田状态并作出相应的灌溉决策。
4. 控制命令下发：在进行灌溉控制决策后，系统将相应的控制命令通过无线通信技术发送给执行器设备，控制其进行相应的操作。
控制命令可以包括灌溉的时间、灌溉的量等参数，以及灌溉策略的调整。
5. 远程监控中心：通过互联网技术，系统可以将农田的数据和状态信息传输到远程监控中心，实现对农田的远程监控和管理。
远程监控中心可以利用这些数据进行数据分析、决策支持和农田的智能管理。
二、系统功能基于无线传感器网络的智能农业灌溉系统具备以下几个主要功能：1. 实时监测农田环境参数：系统通过部署在农田中的传感器节点，可以实时监测农田的土壤湿度、温度、光照强度等环境参数。
这些参数对于农作物的生长和灌溉决策非常关键。
无线传感器网络技术在农田灌溉中的应用探索
无线传感器网络技术在农田灌溉中的应用探索第一章：无线传感器网络技术概述无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一项涉及无线通信、传感器技术和网络技术的综合性技术，其主要功能是通过将分布在农田中的传感器节点互联，实时获取农田内部环境参数信息并进行处理和传输。
在农田灌溉中，无线传感器网络技术的应用可以实现灌溉自动化、降低耗能和提高农田灌溉效果等目标。
第二章：无线传感器网络在农田灌溉中的节点部署为了获得准确的农田环境参数信息，无线传感器节点的部署是至关重要的。
在农田灌溉中，传感器节点应按照一定的间隔布置在农田中的关键位置，以监测土壤湿度、气温、光照强度等参数。
合理的节点部署可以减少冗余数据采集和传输，提高数据采集的效率和精度。
第三章：无线传感器网络在农田灌溉中的数据采集和传输在无线传感器网络中，各个传感器节点通过无线通信技术实现数据的采集和传输。
传感器节点将采集到的环境参数信息通过该网络送至数据中心，为农田灌溉系统提供实时的环境数据。
传感器节点需要选择合适的传输协议和传输方式，以保证数据的可靠性和传输效率。
第四章：无线传感器网络在农田灌溉中的数据处理和决策在接收到传感器节点发送的数据后，数据中心需要对数据进行处理和分析，以得到有关农田环境状态的信息。
数据处理可以包括数据滤波、数据融合和数据挖掘等技术，通过对这些数据进行处理，决策者可以根据实时的农田环境参数来制定灌溉计划，合理利用农田资源，提高农田灌溉效果。
第五章：无线传感器网络在农田灌溉中的优势和挑战无线传感器网络技术在农田灌溉中具有诸多优势，如实时性高、数据采集全面、成本低廉等。
然而，也面临着一些挑战，比如能量管理、网络拓扑结构优化等。
针对这些挑战，需要综合应用节能技术、网络优化算法等方法，以完善无线传感器网络在农田灌溉中的应用。
第六章：无线传感器网络技术在农田灌溉中的应用案例目前，无线传感器网络技术已经在农田灌溉中得到了广泛应用。
无线传感器网络在智慧农业中的应用与农作物管理
无线传感器网络在智慧农业中的应用与农作物管理智慧农业是一种利用先进的技术手段，通过对农场环境和农作物进行实时监测与管理，以提高生产效率和农业可持续发展的农业管理模式。
而无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）作为智慧农业中的重要技术手段，发挥着关键作用。
本文将探讨无线传感器网络在智慧农业中的应用，特别是其在农作物管理方面的作用。
1. 无线传感器网络在农作物监测中的应用无线传感器网络可以通过传感器节点收集土壤湿度、温度、光照、二氧化碳浓度等相关数据，并将这些数据通过通信模块传输给农场管理者或农民。
这些数据能够为农场管理者提供详细的农作物生长环境参数，帮助农民进行农作物的精确定量化管理。
例如，无线传感器网络可以在农田中布置温度和湿度传感器，实时监测农作物生长环境的温湿度情况。
当温度高于或低于一定阈值、湿度超过一定范围时，传感器节点可以通过无线通信系统自动发送警报给农场管理者。
农场管理者收到警报后可以及时采取相应的措施，如调整温室温度、增加灌溉频率等，以保护农作物免受不良环境影响。
此外，无线传感器网络也可以用于监测土壤水分情况。
通过在农田中布置土壤水分传感器，可以实时获取土壤水分含量的数据。
根据这些数据，农场管理者可以灵活调整灌溉系统，实现农田的精确灌溉，以提高农作物的生长效果和水资源的利用效率。
2. 无线传感器网络在农作物施肥中的应用无线传感器网络不仅可以监测农作物生长环境参数，还可以监测土壤养分含量，帮助农场管理者实现农田的精准施肥。
传感器节点可以通过测量土壤中的氮、磷、钾等关键养分含量，及时提供养分信息给农场管理者。
农场管理者可以根据这些数据来调整施肥方案，使得农作物在适宜的营养条件下生长。
相比于传统的经验施肥方式，无线传感器网络可以实现精确施肥，避免养分的浪费和对环境的污染。
此外，无线传感器网络还可以配合农作物生长模型，进行农作物的生长预测和养分需求分析。
传感器节点通过监测农田中的环境信息，收集数据并与生长模型相结合，可以提供农作物在不同生长阶段的养分需求。
无线传感器网络在智慧农业中的应用与作物管理
无线传感器网络在智慧农业中的应用与作物管理智慧农业是通过现代科技手段应用于农业领域，使农业生产更加高效、可持续发展的一种农业生产模式。
而无线传感器网络作为智慧农业中的关键技术之一，被广泛应用于作物管理，为农民提供了更准确、实时的决策依据。
本文将探讨无线传感器网络在智慧农业中的应用与作物管理，并分析其带来的好处及潜在挑战。
无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的网络，这些节点可以感知并采集农田中关键的农业参数，诸如土壤湿度、温度、光照强度等。
这些传感器节点通过无线通信相互连接，将采集到的数据传输到农业监测中心或农民手中。
农民可以通过手机或电脑等终端设备随时随地监测农田的状况，及时做出决策。
在作物管理中，无线传感器网络可以帮助农民实现精确的灌溉管理。
通过土壤湿度传感器的实时监测，农民可以准确判断土壤的湿度情况，从而调整灌溉水量和频率。
这样既能保证作物的水分供应，又能节约水资源，提高农业生产效益。
同时，通过灌溉水质的监测，无线传感器网络还可以帮助农民及时发现并解决水质污染问题，保护农田生态环境。
除了灌溉管理，无线传感器网络在农业中的应用还涉及作物监测和管理。
作物的生长与发育受到气候、土壤和病虫害的影响，农民需要及时获得关于作物生长状态的信息，以便采取适当的措施。
无线传感器网络可以通过测量光照、温度和二氧化碳浓度等参数来监测作物的生长环境，及时发现并解决植物生长中的问题。
同时，无线传感器网络还可以应用于作物病虫害监测和预警系统中。
通过布置病虫害传感器节点，农民可以实时监测农田中的病虫害情况，及早发现和处理病虫害问题，避免病虫害对农作物的危害。
此外，通过与气象数据和历史数据的分析比对，无线传感器网络还可以提供作物病虫害发生的概率预测，帮助农民做好病虫害防控工作。
无线传感器网络在智慧农业中的应用不仅提高了农业生产的效率和质量，也节约了资源和成本。
传统农业中，农民需要花费大量时间和精力监测农田中的参数，并手动调整灌溉等措施。
基于无线传感器网络的农田灌溉控制与优化
基于无线传感器网络的农田灌溉控制与优化农田灌溉是农业生产中的重要环节，它直接影响到作物的生长和产量。
而基于无线传感器网络的农田灌溉控制与优化技术为农田灌溉提供了一种智能化、精确化的解决方案。
本文将介绍基于无线传感器网络的农田灌溉控制与优化技术的原理、特点以及应用案例。
一、技术原理基于无线传感器网络的农田灌溉控制与优化技术是利用传感器节点获取农田土壤湿度、温度、光照等环境参数数据，并通过边缘计算处理这些数据并进行决策控制，实现对农田灌溉的自动化控制。
传感器节点是关键的组成部分。
它们通常由传感器、微处理器、通信模块和电源等组件构成。
传感器用于采集农田环境参数数据，微处理器用于处理数据和决策控制，通信模块用于和其他节点进行通信，电源可以使用太阳能、电池等方式供电。
通过无线传感器网络技术，传感器节点可以通过无线方式实现与基站或其他节点的通信，从而实现节点之间的信息共享和协同控制。
基站通常作为网络的中心节点，负责接收传感器节点采集的数据，并进行分析处理，最终根据决策算法进行农田灌溉的控制。
二、技术特点1. 实时性强：基于无线传感器网络的农田灌溉控制与优化技术可以实时获取农田环境参数数据，通过边缘计算和决策算法快速进行控制决策，较传统的手动控制具有更高的实时性。
2. 精确度高：传感器节点可以实时感知农田的土壤湿度、温度等环境参数数据，通过这些数据可以制定更加精确的灌溉方案，避免了过度灌溉或不足灌溉的情况，提高了灌溉的精确度。
3. 节能环保：基于无线传感器网络的农田灌溉控制与优化技术可以根据实时的环境参数数据制定合理的灌溉方案，减少不必要的灌溉，实现节水节能的目的，同时减少农药和化肥的使用，对环境更加友好。
4. 系统可靠性高：传感器节点和基站之间的通信具有自组织、自修复和多路径传输等特点，能够有效地解决传感器节点的单点故障问题，提高了系统的可靠性。
三、应用案例基于无线传感器网络的农田灌溉控制与优化技术已经在农田灌溉领域得到了广泛的应用。
无线传感器网络在农业灌溉中的应用研究
无线传感器网络在农业灌溉中的应用研究1. 简介随着人口数量的增加和工业化的发展，水资源的供应已成为全球性的问题。
尤其是在农业生产中，灌溉水资源是关键因素之一。
因此，为了提高农业生产的效率和节约水资源，采用无线传感器网络技术来监测和控制农业灌溉系统已经成为一种趋势。
2. 无线传感器网络技术概述无线传感器网络技术（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是一种由大量分布式、自组织的无线传感器节点组成的网络。
这些无线传感器节点可以感知、处理和传输所测得的物理量信息，如温度、湿度、压力、光线等，从而实现对所监测区域的采集和监测。
目前，WSN已经广泛应用于农业、环境监测、城市管理、医疗等领域。
3. 农业灌溉中的无线传感器网络应用农业灌溉是一个与水资源紧密相关的领域。
传统的农业灌溉方法通常是人工管理或者基于时钟控制的灌溉系统，存在着水分配不均衡、配水量误差大等问题。
而利用WSN技术，可以实现对农业灌溉系统的实时远程监测和操作控制，从而降低灌溉成本，提高水资源利用率和农业生产效率。
具体来讲，无线传感器节点可以放置在农田中，用于实时采集土壤水分、温度、湿度等环境参数，并将数据通过无线网络传输至数据中心进行分析和处理。
通过数据分析，可以了解到农田中不同区域的水分情况，从而根据不同的农作物需水量进行精准灌溉。
同时，通过无线传感器节点和智能控制系统的联动，可以实现对灌溉系统的远程操控，从而实现对水的有效分配和节约。
此外，WSN技术还可以用于监测农业灌溉系统中的水质、水压力等情况，及时发现问题，进行系统调整，从而保证灌溉的质量和效果。
同时，WSN可以实现农田环境监测，如对农作物生长情况、病虫害等方面进行实时监控，早期发现和防治有害因素，提高农作物产量和质量。
4. 技术挑战及前景在农业灌溉中应用WSN技术，存在着许多技术挑战。
首先，由于农业灌溉环境复杂，参与节点数量较多，对无线传输和电源管理都提出了更高的要求。
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（3 ） 因 为 Si 彼 此 相 互 独 立 且 是 S 的 无 偏 估 计 ， 有 E[( S Si )( S S j )] 0i j；， i j [1, 2, , N ] ，所以，式 （3）可写成
作物水胁迫发声检测原理 水分运输的内聚力理论阐述了水在土壤 - 植物 - 大气 连续体系统中的运输是处于一定的负压力或张力下的。 土 壤变得干燥时， 张力就相应地增加， 当超过一个极限值时， 由于水分子间的内聚力失效或对导管壁的附着力失效， 水 柱的连续体就不能再保持下去，从而发生断裂或抽空，这 称之为植物木质部的空穴现象[8]，此时，张力会突然释放 而产生冲击波，并同时出现声发射信号。声发射信号在超 音频（100～300 kHz）范围内，声发射传感器检测到的信 号可以作为植物水分胁迫的生理指标， 判断出作物当前水 分缺失[9]。 1.2 精量灌溉系统中 WSN 结构模型 无线传感器网络是传感世界与数字世界的纽带， 通常 [10] 由随机部署在感知区域的大量资源受限的结点组成 。 本
收稿日期：2008-09-07 修订日期：2009-05-31
线复杂，易受潮湿、高温等环境影响而降低系统通信可靠 性，且可扩展性差；2）数据信号集中式处理，容易造成 系统瓶颈，难以进一步提高系统性能；这些因素较大地限 制了研究成果在生产实际中的推广应用。 无线传感器网络 （wireless sensor networks，WSN）作为一种新的信息获 取方式和处理模式备受关注，它不依赖于固定的基础设 施，具有快速展开、抗毁性强等特点，被认为是解决精细 农业数据采集和处理的一种好方案[7]，在葡萄栽培、草原 放牧和温室环境监测等方面有着广泛的应用， 但在水胁迫 声监测系统中对这些问题的解决还处于初始研究阶段。 本文给出基于作物水胁迫声监测精量灌溉系统的无 线传感器网络应用开发的初步研究成果。该系统采用 Crossbow公司基于 ZigBee 协议的 MicaZ结点和 MTS310 传 感器板进行传感器网络应用设计， 完成数据采集和传输功 能，利用NB100网关实现无线网和有线网之间的桥接，从 而能够远程控制精量灌溉。
144
农业工程学报
2009 年
设计中系统组成如图1所示，这些结点通过自组织方式构 成无线网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区 域中作物声发射信号， 结点通过基于汇聚树的多跳路由方 式将数据传回Sink结点，最终由与Sink结点相连的网关将 数据传送到Internet网络， 在远程控制中心通过专家系统进 行集中处理或发回命令控制 WSN中结点的工作参数。该 结构功能强大， 操作方便， 组态灵活， 易于系统功能扩充。
S Si Wi
i 1
N
（1） （2）
图 2 传感器结点组成 Fig.2 Composition of sensor node
W
i 1
N
i
1
第7期
熊书明等：作物精量灌溉系统的无线传感网络应用开发
145
Si是簇内i结点的感知结果，数据融合后得到 s ，有
D( S ) E[( S S ) ]
2）编程板 MIB520CB 带有一个板载处理器，通过 51 针接口与 Mote 结点相连，提供 2 个独立端口分别用于在线结点编 程和 USB 数据传输。除作为编程板外，MIB520CB 可与 MicaZ 模块配合作为简单网关使用， 在无线传感器网络和 基站之间进行数据传输。由于应用 USB 总线接口，故无 需外部供电电源。 MIB520CB 利用 FTDI FT2232C 将 USB 口虚拟成 COM 口，因此，使用前必须安装 FT2232C VCP 驱动，最终生成两个虚拟口 COMn 和 COMn+1，分别完成 结点编程和数据传输， n 表示驱动程序分配的起始串口号。 3）NB100网关 NB100 是 Crossbow 的无线传感器网络网关设备，基 于 IntelIXP420 XScale 处理器，工作频率为 266 MHz，它 包含了 1 个有线以太网和 2 个 USB2.0 端口。该设备具有 丰富的存储系统， 包含 8 MB 的程序 flash、 32 MB 的 RAM 和 2 GB 的 USB2.0 系统盘。它运行 Debian Linux 操作系 统，具有内建 Web 服务器 MoteExplorer 和传感器网络管 理工具 XServe，能够实时检测传感数据和网络工作状况， 当传感网络的 Sink 结点连接到第二个 USB 口时，它们自 动启动。 NB100 起到有线网和无线传感网的桥接作用， 通 过 Sink 结点与 WSN 相连，可以以有线或无线方式连到 Internet，实现远程数据传输和控制。 2.2 应用算法与设计 基于无线传感器网络的精量灌溉系统是一种数据聚 集型应用，网络内结点一般采用电池供电，计算能力、通 信能力等都有一定限制[11]。为延长系统工作寿命，本文设 计了网络操作分簇的层次结构和采用自适应簇内数据融 合算法[12]，在LEPS[13]基础上提出基于簇的簇间多跳路由 LEPS算法。 1）自适应加权簇内数据融合算法 设簇内有 1 个簇头 CH（cluster head）和 N 个成员结 点 CM（cluster member） ，CM 单独感知作物水胁迫声发 射信号并发送到 CH，同一簇内这些感知信号之间常常存 在信号的重叠，簇头可以进行数据聚合。然而，CM 传感 器感知的数据总是存在噪声， 因为它们的感知精度和工作 环境不同，测量的准确性必然存在差异，所以根据感知数 据得到的聚合值 S 会存在估计误差， 我们以方差 D(S)作为 S 的评价指标。 各传感器不同精度对应的权重为 Wi 。在方差D(S)最 小这一目标条件下， 根据簇内各个传感器的感知结果以自 适应方式找到其对应的最优权重， 使得融合后的 s 值达到 最优， s 是CH结点对多个CM结点数据的融合结果。 设CH结点融合估计的真值为S， 各个结点传感器的方 差分别为D(S1)、D(S2)、…、D(SN)，各结点的感知结果为 S1、S2、…、SN ，彼此相互独立且是S的无偏估计，CH进 行数据融合有如下两式成立
2
E[Wi 2 ( S Si )2 2
i 1
N
i 1, j 1 i j
WW ( S S )( S S )]
i j i j
N
Step4 邻居CH收到更新通告，更新本地邻居表中邻 居 结 点 的 主 要 信 息 ： 接 收 估 计 值 revEst 和 发 送 估 计 值 sndEst，再计算出双向链路传输代价cnlCost。 revEst revCount / sndCountopp （7）
1
1.1
工作原理及体系结构设计
基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（60703115） ；国家博士后科学 基金（ 20070420955 ） ；江苏省自然科学基金青年科技创新人才启动项目 （BK2007560） ；江苏大学高级人才科研启动经费（07JDG080） 作者简介：熊书明（1974－） ，男，江苏泰兴人，博士生，主要研究领域为 无线传感器网络应用及其安全问题、智能控制等。镇江市学府路 301 号 江 苏大学计算机科学与通信工程学院计算机工程系，212013。 Email：xsm@
0
引
ห้องสมุดไป่ตู้
言
作物在生长过程中， 常受到众多环境的影响， 包括水 分亏缺、温度异常、病虫危害和不利的土壤条件等，水分 亏缺对作物生长发育和产量的影响超过所有其他环境影 响的总和[1]。随着水资源的日益紧缺和环境恶化，世界各 国水资源供求之间的矛盾愈发突出， 研究表明农业使用约 全世界淡水的70%，这其中40%左右由于蒸发、土壤深层 吸收等浪费。为解决此矛盾，必须大力发展和推广精量灌 溉[2]，它根据作物需水信息实时、适量地进行科学灌溉， 达到节水增产的目的。 根据精量灌溉依据的指标不同， 分为两类： 间接指标 （包括土壤、气候等）和直接指标（作物生理参数等）。 间接指标不能确切反映作物水分亏缺状况， 直接指标作为 作物缺水诊断及灌溉控制更为合理[3]，利用作物水分胁迫 声监测技术的直接指标具有快速测定且不具破坏性等优 点。利用直接指标判定水分亏缺的研究成果主要有：在音 频范围内采集直接指标水胁迫声信号[4]，但其精度受到环 境噪声的很大影响； 在超音频范围内采集声发射信号以避 免环境噪声的干扰，使声发射法简便可行[5]，研制出以单 片机为核心的作物水分胁迫声监测仪； 基于作物水胁迫声 发射信号监测的温室作物灌溉自动控制系统[6]。直接指标 的水胁迫声监测方法日益受到众多学者推崇，然而，上述 系统存在明显不足：1）传感器以有线方式连接，使得布
第 25 卷 第 7 期 2009 年 7月
农 业 工 程 学 报 Transactions of the CSAE
Vol.25 No.7 Jul. 2009
143
作物精量灌溉系统的无线传感网络应用开发
熊书明 1，王良民 1,2，王新胜 1，詹永照 1
（1．江苏大学计算机科学与通信工程学院，镇江 212013； 2．东南大学计算机科学与工程学院，南京 210018） 摘 要：为准确提供作物水分亏缺程度并为精量灌溉提供科学依据，基于作物水分胁迫声发射原理，研究无线传感器网 络技术在精量灌溉系统中的应用。采用自适应加权数据融合算法来提高声发射信号精度，提出基于簇的多跳路由算法以 减少结点数据传输能耗，利用 NB100 网关实现无线网和有线网之间的桥接。系统分布式运行，具有鲁棒性强、易于扩充 和伸缩性良好等优点。仿真试验表明该系统组网正确、无线传输能耗占总能耗的 60%以上，可以使人们远程、精确获取 作物需水信息，并实施精量灌溉，能够应用到农田、苗圃、温室等节水农业领域中。 关键词：无线传感器网络，精量灌溉，网络协议，数据融合，水分胁迫 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2009.07.026 中图分类号：TP273+.2，S122 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2009)-7-0143-05 熊书明， 王良民， 王新胜， 等. 作物精量灌溉系统的无线传感网络应用开发[J]. 农业工程学报， 2009， 25(7)： 143－147. Xiong Shuming, Wang Liangmin, Wang Xinsheng, et al. Development of wireless sensor networks in precision irrigation system for crop[J]. Transactions of the CSAE, 2009,25(7)：143－147.(in Chinese with English abstract)