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智能灌溉系统设计与实现(毕业设计)。
无线传感器网络课程设计——基于无线传感器网络的智能灌溉系统设计学院___ _信息工程学院专业____ 电子信息工程年级班级D0742学号 10 学生姓名_____ _ _郝占奎指导教师吴丹刘君玲2010 年 1 月20 日目录第一章绪论 (3)1.1 课题的背景和意义 (3)1.2无线温度采集的发展状况 (4)1.2.1.传感器网络 (4)1.2.2.无线温度采集系统的发展现状 (4)1.3无线温度采集系统的研究内容 (5)第二章系统方案论证 (6)2.1无线温度检测方案论证： (6)2.2主控制部分方案论证 (6)2.3系统方案 (6)第三章系统的硬件电路设计 (8)3.1 主要的元件介绍 (8)3.1.1 8051单片机 (8)3.1.2 数字式温度传感器DS18B20 (9)3.1.3单片2.4G 无线射频收发芯片nRF24L01 (12)3.1.4其它外围电路 (13)3.2系统的硬件设计思想 (14)3.3本系统的硬件电路 (15)3.3.1电源部分 (15)3.3.2检测部分 (16)3.4 基于无线传感器网络的温度采集系统的硬件原理图 (19)3.5硬件电路的制作 (19)第四章系统的软件设计 (20)4.1按键处理程序设计 (20)4.2液晶显示程序设计 (21)4.3温度采集程序设计 (21)4.3 报警处理程序设计 (22)4.4发射端主程序设计 (22)第五章结论 (24)参考文献 (25)附录1 (26)附录2 (27)附录3 (28)第一章绪论1.1 课题的背景和意义随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式已经渗透到社会生活生产的每一个角落，温度测量的准确度在影响生产效益的同时也在逐步得到社会的重视。
在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内，工作人员可以在这里将控制指令传输给现场执行模块进行各种操作。
无线传感器网络与智慧农业
无线传感器网络与智慧农业智慧农业是指利用现代科技手段，结合无线传感器网络技术，对农业生产进行精确监测和智能化管理的一种新型农业模式。
随着农业生产对信息化、智能化的需求增加，无线传感器网络技术在智慧农业中发挥着重要的作用。
本文将从无线传感器网络技术在智慧农业中的应用、发展趋势以及对农业可持续发展的影响等方面进行探讨。
一、无线传感器网络技术在智慧农业中的应用1. 农田环境监测无线传感器网络技术可以通过在农田中布设传感器节点，实时监测土壤温度、湿度、光照强度等环境参数，为农业生产提供准确的数据支持。
通过对这些数据的分析和比对，农民可以根据不同作物的需求合理调整灌溉、施肥等农业生产措施，提高耕作效率和农作物的产量质量。
2. 水资源管理无线传感器网络技术还可以应用于水资源的实时监测和管理。
通过在灌溉渠道、水库等关键位置布设传感器节点，及时监测水位、水质等参数，预测降雨情况，合理安排灌溉计划，节约水资源并避免水灾。
3. 害虫防控无线传感器网络技术可以与昆虫诱捕器等设备结合，实现对害虫的监测和防控。
通过布设传感器节点，并结合图像识别和智能算法技术，及时发现害虫入侵的地点和规模，做出相应的防治措施，避免重大经济损失。
4. 牲畜养殖管理在畜禽养殖方面，无线传感器网络技术可以用于监测牲畜的体温、体重、食欲等健康状态指标。
通过传感器节点的数据采集和分析，可以早期发现牲畜的异常症状，进行及时诊断和预防，提高养殖效益和动物福利。
二、无线传感器网络技术在智慧农业中的发展趋势1. 大数据与人工智能技术的应用随着大数据和人工智能技术的不断发展，无线传感器网络在智慧农业中的应用将更加广泛。
大数据技术可以实现农业数据的快速采集、存储和分析，为农民提供精确的决策依据；人工智能技术可以对农业数据进行智能化处理和预测，提高农业生产的稳定性和效益。
2. 物联网技术的整合应用无线传感器网络技术是物联网的重要组成部分，而农业是物联网应用的一个重要领域。
无线传感器网络在智能农业中的应用
无线传感器网络在智能农业中的应用智能农业是指利用现代信息技术和网络通信技术，对农业生产、管理、服务等方面进行智能化改造的一种新型农业生产模式。
其中，无线传感器网络作为智能农业的重要组成部分，发挥着关键的作用。
本文将探讨无线传感器网络在智能农业中的应用，并介绍其在提高农业生产效率、减少资源损耗、改善生产环境等方面的优势。
一、农田监测与控制在智能农业中，无线传感器网络可以用于农田的实时监测与控制。
通过在田地中布设大量传感器节点，可以实时监测土壤湿度、温度、光照等环境参数，以及作物生长状况。
通过无线网络传输这些数据，农民可以随时随地了解到农田的实时情况。
基于无线传感器网络，农民还可以通过远程控制系统对农田中的灌溉系统、施肥系统等进行实时调控。
比如，当土壤湿度过低时，系统可以自动启动灌溉设备进行浇水；当温度超过一定阈值时，系统可以自动开启通风设备进行降温。
这样，农民可以实现对农田的远程监控与控制，提高农田管理的精确性和效率。
二、物联网畜牧业无线传感器网络在智能农业中的另一个应用是物联网畜牧业。
利用无线传感器网络，可以实现对牲畜的实时监测与管理。
通过在牲畜身上佩戴传感器节点，可以实时监测牲畜的体温、心率、运动等参数，以及喂食、饮水等行为。
这些数据可以通过无线网络传输到农民的手机或电脑上，农民可以随时监测牲畜的健康状况。
在畜牧业中，无线传感器网络还可以用于牲畜的定位与追踪。
通过在牲畜身上植入无线传感器节点，农民可以实时了解到牲畜的位置，并及时采取措施防止丢失或者遭受损害。
同时，在牲畜圈养过程中，无线传感器网络还可以用于监测圈舍的温湿度、空气质量等环境参数，为农户提供科学的养殖环境。
三、病虫害预警与防控无线传感器网络在智能农业中还可以应用于病虫害的预警与防控。
通过在农田、果园等地区布设大量传感器节点，可以实时监测到农作物生长环境中可能存在的病虫害因素。
通过分析传感器数据，可以及时判定病虫害的发生概率，并预警农民。
无线传感器网络的智能农业
无线传感器网络的智能农业智能农业是一种基于现代科技和信息化技术的农业生产方式，它通过应用无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）来实现对农田环境、作物生长状态等信息的实时监测和精确管理。
WSN是一种由大量分散在农田中的传感器节点组成的网络，通过无线通信相互连接，实现数据的采集、传输和处理。
WSN在智能农业中的应用，为农业生产带来了许多好处。
首先，WSN可以监测农田的土壤湿度、温度、光照等环境参数。
通过实时监测这些参数，农民可以了解土壤的状态，从而及时调整灌溉和施肥的策略，实现精确的农田管理，提高农作物的产量和质量。
其次，WSN还可以监测作物的生长状态，包括生长速度、营养需求等。
通过对这些信息的分析，农民可以合理安排作物的生长周期，提高农作物的产量和品质。
智能农业中的WSN应用还包括了对农业有害生物的监测和控制。
农业有害生物是农作物生长的重要威胁之一，传统的防治方法往往需要大量的农药和人力投入。
而通过WSN，农民可以实时监测农田中的有害生物的数量和分布情况，并及时采取相应的防治措施。
这样不仅可以减少农药的使用量，降低对环境的污染，还可以提高防治的效果，降低农民的成本。
此外，WSN还可以用于农产品的追溯和质量监测。
通过在产品上安装传感器节点，可以实时监测产品的环境温度、湿度等信息，确保产品在运输和储存过程中的质量和安全。
同时，WSN还可以与云计算和物联网技术结合，实现对农产品全程的追溯，提供消费者对产品溯源的透明度和可信度，增加消费者对农产品的信任度和满意度。
然而，智能农业中的WSN应用也存在一些挑战和问题。
首先，各种传感器节点的安装和维护需要耗费大量的时间和成本。
其次，无线传感器网络的信号传输容易受到环境的影响，如距离、障碍物等。
此外，大规模的数据采集和传输也给数据存储和处理带来了一定的挑战。
因此，在智能农业的WSN应用中，需要综合考虑传感器节点的选择和部署、数据的存储和安全等方面的问题，提高系统的稳定性和可靠性。
《基于LoRa的智能节水灌溉系统》范文
《基于LoRa的智能节水灌溉系统》篇一一、引言随着社会经济的发展和人口的增长，水资源的需求量日益增加，水资源的短缺问题日益凸显。
因此，提高水资源利用效率，实现节水灌溉成为了农业发展的重要方向。
而基于LoRa（Long Range，长距离无线通信技术）的智能节水灌溉系统正是解决这一问题的有效途径。
本文旨在介绍基于LoRa的智能节水灌溉系统的原理、设计、实现及其应用效果。
二、系统原理基于LoRa的智能节水灌溉系统主要由传感器节点、网关、云平台和灌溉设备等部分组成。
传感器节点负责监测土壤湿度、气象参数等信息，并将数据通过LoRa技术传输至网关。
网关负责接收传感器节点的数据，并通过互联网将数据传输至云平台进行处理。
云平台根据接收到的数据，结合预设的灌溉策略，控制灌溉设备的开启与关闭，从而实现智能节水灌溉。
三、系统设计1. 硬件设计：硬件部分主要包括传感器节点、网关和灌溉设备。
传感器节点采用低功耗设计，以延长其使用寿命。
网关则需具备稳定的通信性能，以保证数据的实时传输。
灌溉设备则需根据实际需求进行选择和配置。
2. 软件设计：软件部分主要包括传感器节点的数据采集与传输、网关的数据处理与转发、云平台的数据处理与控制等模块。
软件设计需保证系统的稳定性和可靠性，同时需具备较高的数据处理能力和响应速度。
3. LoRa技术：LoRa技术具有长距离、低功耗、低成本等优点，是本系统的关键技术之一。
通过LoRa技术，可以实现传感器节点与网关之间的远距离通信，降低了系统布线的复杂性，提高了系统的可靠性。
四、系统实现系统实现主要包括硬件组装、软件编程和系统调试等步骤。
在硬件组装过程中，需确保各部分硬件的兼容性和稳定性。
在软件编程过程中，需根据系统需求进行模块化编程，保证软件的稳定性和可维护性。
在系统调试过程中，需对系统的各项性能进行测试和优化，确保系统能够正常运行并达到预期效果。
五、应用效果基于LoRa的智能节水灌溉系统具有以下应用效果：1. 精确灌溉：系统能够根据土壤湿度、气象参数等信息实时调整灌溉量，避免了过度灌溉和浪费现象。
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。
基于无线传感器网络的节约型农业灌溉自动化技术研究
基于无线传感器网络的节约型农业灌溉自动化技术研究作者：保金凤来源：《价值工程》2013年第29期摘要：文章分析了当前国内外农业灌溉技术的现状并提出了解决措施。
文中提了基于无线传感器网络的节约型农业灌溉自动化技术，利用有线或无线网络，在该系统研究的土壤中人为安放水分传感器、温度传感器，对农作物的生长条件进行监控，根据实际，进行自动供水和自动按一定顺序进行灌溉。
其目的就是感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者，而观察者根据实际做出适应性调整。
Abstract： This article analyzes the current situation of agricultural irrigation at home and abroad and puts forward countermeasures. Saving-oriented automatic agricultural irrigation technology based on wireless sensor network is proposed in the article. Using wired or wireless network， moisture transducer and temperature transducer are placed in the soil studied in this system to monitor the growing condition of crops. Based on actual situation， automatic water supply and automatic irrigation in a certain order are done， in order to sense， collect and process the information of the sensing objectives in the network covered geological region. The information is then sent to the observer who will do adaptive adjustment according to practice.关键词：传感器；灌溉；自动化Key words： transducer；irrigation；automatic中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0170-020 引言当前我国大部分农村传统粗放式的灌溉方式，就是根据种植经验对农作物进行人工灌溉或者通过机械装置进行定时的机械灌溉，不论是前者还是后者其灌溉方式都不能有效控制灌水量，容易对植物生长不利或造成水源浪费；还有一些地方采用自动定时灌溉，但是植物土壤湿度及所需的水分与自动灌溉时间某些时候会相矛盾，这样也会导致水资源的浪费，严重的可能导致植物因为水多或者水量不足而死。
《2024年基于LoRa的智能节水灌溉系统》范文
《基于LoRa的智能节水灌溉系统》篇一一、引言随着全球水资源日益紧张，节水灌溉系统逐渐成为农业领域的重要研究方向。
LoRa（Long Range）作为一种低功耗广域网络技术，以其长距离、低功耗、低成本等优势，在智能节水灌溉系统中得到了广泛应用。
本文将详细介绍基于LoRa的智能节水灌溉系统的设计原理、实现方法及优势。
二、系统设计1. 系统架构基于LoRa的智能节水灌溉系统主要由感知层、网络层和应用层三部分组成。
感知层负责采集土壤湿度、气象数据等信息；网络层通过LoRa网络将感知层的数据传输至应用层；应用层则负责处理数据，并根据预设的灌溉策略控制灌溉设备的开关。
2. 关键技术（1）土壤湿度传感器：用于实时监测土壤湿度，为灌溉决策提供依据。
（2）LoRa通信技术：用于实现远程数据传输，降低系统能耗。
（3）智能控制技术：根据土壤湿度、气象数据等信息，自动控制灌溉设备的开关，实现节水灌溉。
三、系统实现1. 硬件设备系统硬件设备主要包括土壤湿度传感器、LoRa通信模块、控制器、灌溉设备等。
其中，土壤湿度传感器和LoRa通信模块负责数据采集和传输，控制器负责处理数据并控制灌溉设备的开关。
2. 软件设计软件设计主要包括数据采集、数据处理、灌溉决策和设备控制四个部分。
数据采集通过土壤湿度传感器和LoRa通信模块实现；数据处理则通过控制器对采集的数据进行分析和处理；灌溉决策根据处理后的数据和预设的灌溉策略进行；设备控制则根据灌溉决策控制灌溉设备的开关。
四、系统优势1. 节水效果显著：通过实时监测土壤湿度和气象数据，实现精准灌溉，有效降低水资源浪费。
2. 远程监控与管理：通过LoRa网络，可以实现远程监控和管理，方便用户随时了解灌溉情况。
3. 低成本：采用低功耗广域网络技术，降低系统能耗和成本。
4. 智能化：通过智能控制技术，实现自动化、智能化的灌溉管理，提高农业生产效率。
五、应用前景基于LoRa的智能节水灌溉系统具有广泛的应用前景。
基于无线传感器网络的智慧农业系统设计与实现
基于无线传感器网络的智慧农业系统设计与实现智慧农业是一种基于现代信息技术的农业发展模式，通过无线传感器网络技术实现数据采集和智能控制，能够提高农业生产效率和管理水平。
本文将探讨基于无线传感器网络的智慧农业系统的设计与实现。
一、引言随着人口的增加和资源的紧缺，传统农业遭遇了诸多挑战。
而智慧农业作为一种新兴的农业发展模式，利用先进的信息技术，为农业生产和管理提供了新的解决方案。
其中，基于无线传感器网络技术的智慧农业系统具有实时监测、自动控制和远程管理等重要特点，被广泛应用于种植业、养殖业和温室农业等领域。
二、智慧农业系统设计与实现的关键技术1. 无线传感器网络技术无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是智慧农业系统实现的核心技术之一。
它由大量分布在农田中的传感器节点组成，能够实时采集环境信息如温度、湿度、光照等，并通过无线通信将数据传输给中心节点。
2. 数据采集与分析技术智慧农业系统需要对农田环境进行实时监测和数据采集，以便进行精确的决策和管理。
数据采集技术涉及传感器的选择和布置，数据传输技术涉及通信协议的选择和优化。
另外，数据分析技术利用机器学习、数据挖掘等方法，对采集到的农田数据进行处理和分析，提取有价值的信息用于决策。
3. 智能控制与决策技术智慧农业系统的核心目标是实现自动化的农业生产。
智能控制技术利用传感器数据和决策算法，实现对灌溉、施肥、温湿度控制等方面的精确控制。
决策技术则借助数据分析和机器学习算法，为农业生产提供科学依据和决策支持。
三、智慧农业系统的应用案例1. 智能灌溉系统智慧农业系统中的无线传感器网络能够实时采集土壤湿度和气象信息，并将其传送给中心节点进行分析。
根据分析结果，智能控制系统能够准确判断农田的灌溉需求，并自动控制灌溉设备的启停，实现对水资源的精确控制和合理利用。
2. 无人机监测系统无人机结合无线传感器网络可以实现对农田的高效监测。
通过搭载传感器节点的无人机，可以对农田进行航拍、病虫害检测等工作，将数据传输给中心节点进行分析和处理。
基于传感器技术的智慧农业灌溉控制系统设计
基于传感器技术的智慧农业灌溉控制系统设计引言：农业灌溉是农业生产中至关重要的一环，传统的灌溉方式往往存在着水资源浪费、能源浪费以及人工管理不便等问题。
为了解决这些问题，智慧农业灌溉控制系统应运而生。
该系统基于传感器技术，能够实时监测土壤湿度和气象条件，并根据数据进行自动化的灌溉决策。
本文将详细介绍基于传感器技术的智慧农业灌溉控制系统的设计原理、关键技术和系统优势。
设计原理：智慧农业灌溉控制系统基本设计原理是通过感知土壤湿度和气象条件，采集并分析这些数据，并根据预设的规则和决策算法，实现精准的灌溉操作。
具体的设计流程包括以下几个步骤：1. 传感器感知和数据采集：系统通过布置在农田周围的传感器感知土壤湿度、大气温度、湿度和降水情况，将采集到的数据传输到控制中心。
2. 数据分析和处理：控制中心对传感器采集到的数据进行实时分析和处理，包括对土壤湿度和气象条件进行建模，生成预测结果。
3. 灌溉决策和控制：根据预测结果和预设的灌溉策略，控制中心生成相应的灌溉方案，并通过反馈控制器实现自动化的灌溉操作。
4. 监测和反馈：系统不断监测灌溉效果和作物生长情况，并实时反馈给控制中心，为灌溉决策提供参考。
关键技术：1. 传感器技术：灌溉控制系统的核心是传感器技术，通过使用土壤湿度传感器、温湿度传感器等设备，可以实时获取农田的环境信息。
2. 通信技术：系统需要将传感器采集到的数据传输到控制中心进行处理，因此需要采用可靠的通信技术，如无线传感器网络、物联网等。
3. 数据分析技术：控制中心对传感器采集到的数据进行实时分析和处理，需要运用数据分析技术和算法，如机器学习、数据挖掘等，来预测土壤湿度和气象条件。
4. 控制算法：根据预测结果和预设的灌溉策略，控制中心需要设计合理的控制算法，实现准确、高效的灌溉决策和控制。
系统优势：1. 节约水资源：智慧农业灌溉控制系统可以根据土壤湿度实时变化和气象条件进行灌溉决策，避免了传统固定时间或固定数量的灌溉方式带来的水资源浪费问题。
基于无线传感器网络的农田自动节水灌溉系统
Auto system based on WSN for water-saving
irrigation of farmland
作者： 曾炼成[1,2] 罗志祥[2] 解志坚[1]
作者机构： [1]湖南农业大学信息科学技术学院,湖南长沙410128 [2]华中科技大学光电子科学与工程学院,湖北武汉430074
出版物刊名： 农业网络信息
页码： 13-15页
主题词： 无线传感器网络 传感器节点 精细农业 嵌入式系统
摘要：提出了一种基于无线传感器网络的农田自动节水灌溉的构建方案,详细介绍了传感器节点和灌溉控制器的设计。
无线传感器网络实时采集、传输传感器数据,灌溉控制器控制灌溉管网,分区域实时灌溉并调节土壤湿度,实现精细农业所要求的时空差异性和水资源高效利用。
基于无线传感器网络的自适应浇水系统的设计与实现
基于无线传感器网络的自适应浇水系统的设计与实现第一章绪论1.1 研究背景和意义在目前的农业生产中，节水浇灌已成为发展农业的主要趋势。
而自适应浇水系统是一种能够根据作物的需求和实际气候情况自主调节的浇水系统，能够大大减少浪费，提高水资源利用率，实现节约用水，提高农业生产效益。
而无线传感器网络技术被广泛应用于自适应浇水系统中，能够实现对作物、土壤、气象等多种参数进行实时监测和数据传输。
因此，基于无线传感器网络的自适应浇水系统的研究具有重要意义。
1.2 国内外研究现状及发展趋势目前，国内外在无线传感器网络和自适应浇水系统方面的研究已经取得了很大的进展。
国内研究主要集中在传感器节点的设计和制造、数据传输协议的研究以及底层软件的实现等方面。
而国外研究则主要涉及到传感器网络的优化算法、数据采集与处理技术、网络安全与管理等方面。
尽管国内外在自适应浇水系统方面的研究都有很大的进展，但是在传感器网络节点的集成、网络优化算法的研究、自适应控制策略等方面还存在很大的挑战和难点。
第二章系统设计2.1 系统架构设计基于无线传感器网络的自适应浇水系统的架构主要包括传感器节点、数据采集与传输模块和控制模块三个部分。
其中，传感器节点负责采集土壤、气候和作物等参数信息，并将其通过无线网络传输到控制模块；数据采集与传输模块负责接收传感器节点的信息并进行数据处理和传输；控制模块根据接收到的数据信息实现对灌溉系统的控制。
2.2 传感器节点设计传感器节点的设计是整个系统的核心之一，其负责采集土壤、气候和作物等参数数据。
传感器节点的设计包括传感器的选择、位置部署以及节点的通信协议等。
2.3 数据采集与传输模块设计数据采集与传输模块主要负责接收传感器节点采集到的数据信息，并进行数据处理和传输。
其设计需保证数据的实时性和精确性。
2.4 控制模块设计控制模块是整个系统的决策中心，其负责接收数据采集与传输模块传输的数据信息，并根据这些信息实现灌溉系统的控制。
基于无线传感网络的灌溉信息监控系统的设计
基于无线传感网络的灌溉信息监控系统的设计基于无线传感网络的灌溉信息监控系统的设计一、引言随着现代农业的不断发展，科技的运用也逐渐渗透到农业生产的各个环节当中。
其中，灌溉作为农田水分管理的关键环节之一，对农作物的生长发育和产量起着至关重要的作用。
为了实现农田灌溉的精准化、节水化和智能化，本文设计了一种基于无线传感网络的灌溉信息监控系统。
二、系统结构本系统的结构由传感器节点、数据传输网络和控制中心三部分组成。
1. 传感器节点：每一个传感器节点安装在农田的不同位置，负责采集土壤湿度、光照强度、气温等环境信息，并将采集到的数据通过无线方式发送给数据传输网络。
传感器节点包括传感器模块、微控制器、无线通信模块和电源模块等组件。
2. 数据传输网络：数据传输网络主要由无线传感器网络组成，负责接收传感器节点发送的数据，并将数据传输到控制中心。
无线传感器节点通过自组织的方式建立网络，采用无线传输技术实现节点之间的数据传输。
3. 控制中心：控制中心接收来自数据传输网络的数据，通过数据处理和分析，判断农田的灌溉需求，并控制灌溉设备的工作状态。
控制中心由计算机和相关控制设备组成，主要负责数据的处理和灌溉控制。
三、工作原理1. 传感器节点工作原理：传感器节点依靠传感器模块采集农田的环境信息，通过微控制器对采集数据进行处理，再通过无线通信模块发送给数据传输网络。
传感器模块测量土壤湿度、光照强度和气温等指标，并将测量结果转化为数字信号。
2. 数据传输网络工作原理：数据传输网络的无线传感器节点通过自组织方式建立网络，采用无线传输方式将传感器节点的数据传输到控制中心。
网络节点之间通过跳跃传输方式将数据传输到目标节点，实现数据的快速传输。
3. 控制中心工作原理：控制中心接收来自数据传输网络的数据，通过数据处理和分析，确定农田的灌溉需求。
根据预先设定的灌溉策略，控制中心判断是否需要进行灌溉，并通过控制设备控制灌溉系统的工作状态。
同时，控制中心将实时数据和控制结果反馈给用户，提供决策参考。
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。
无线传感器网络在智能农业中的应用研究
无线传感器网络在智能农业中的应用研究智能农业是一种基于现代信息技术的农业生产模式，依赖于各种先进的技术手段来改善农业生产效率、提高农产品质量和实现可持续发展。
其中，无线传感器网络（WSN）作为一种重要的技术手段，在智能农业中有着广泛的应用和研究。
一、智能农业中无线传感器网络的概念和特点无线传感器网络是由大量分散的、具有自主感知、通信和计算能力的传感器节点组成的网络。
在智能农业中，无线传感器网络可以实时感知农田环境和作物生长的各种参数，如温度、湿度、土壤湿度、二氧化碳浓度等，并将这些数据传输到中央处理单元进行分析和决策。
无线传感器网络具有以下特点：1. 分布式感知：传感器节点可以在农田中分布，实现对不同位置的农业参数进行感知和监测。
2. 自组织网络：无线传感器网络可以根据需要自动重新组织网络拓扑结构，提高网络的可靠性和稳定性。
3. 节能设计：无线传感器网络节点通常采用低功耗设计，可以运行较长时间，并且可以通过睡眠模式进一步降低能耗。
4. 多功能性：无线传感器节点通常具有多个传感器，可以同时感知多种农业参数，提高数据采集的效率。
二、无线传感器网络在智能农业中的应用1. 农田环境监测：无线传感器网络可以感知农田中的温度、湿度、光照强度等环境参数，实时监测农田的生长条件，并根据这些数据制定合理的灌溉、施肥和防病虫害措施。
2. 作物生长监测：通过植物生长环境的监测，无线传感器网络可以实时监测作物的生长状况、营养状况和病虫害情况，及时采取措施，提高作物产量和质量。
3. 精准农业管理：利用无线传感器网络可以实现对农田中每个作物的精细管理和监控。
通过对土壤参数、气象数据和作物生长情况的监测，可以实现对农田的精准施肥、精确灌溉等管理策略。
4. 病虫害预警：无线传感器网络可以感知农田中的病虫害参数，并通过数据分析和模型预测，提前发现农作物的病虫害发生情况，及时采取有针对性的防治措施，减少农作物的损失。
5. 牧场管理：无线传感器网络可以监测牧场中牲畜的行为和健康状况，例如监测牛群的活动范围、饮食情况和疾病发生情况，以便饲养员及时采取措施并提高牲畜生产效益。
无线传感器网络在智能农业中的应用研究
无线传感器网络在智能农业中的应用研究【摘要】无线传感器网络由于其广阔的应用前景，已经成为21世纪科学研究领域的焦点。
本文综述了无线传感器网络体系结构、特点，智能农业的内涵，从温室环境、节水灌溉和畜禽养殖等领域介绍了无线传感器网络的最新应用研究。
【关键词】无线传感器网络；智能农业；应用研究现状0 引言无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域[1]。
它综合了传感器、嵌人式计算、现代网络及无线通信、分布式信息处理等技术，由大量微型传感器节点和网关构成，能够协作地采集、感知和实时监测网络覆盖区域内监测对象或各种环境的信息，通过无线传输方式送到用户终端。
在我国传统农业中，人们主要通过人工测量的方式获取农田信息，获取过程中需消耗大量的人力，而无线传感器网络在农业中的应用可以有效降低人力消耗，高效、实时地获取精确的作物环境和作物信息，降低了农田管理工作量，提高了农业管理智能化水平。
1 无线传感器网络的概述1.1 无线传感器网络结构无线传感器网络结构由传感器节点、网关和监控中心组成，如图1所示。
传感器节点以人工部署或飞行器撒播等方式随机布置在监测区域内，具有采集信息、无线通信等功能，并通过自组织、多跳路由的无线网络将信息传输到网关，网关可以和监控中心的PC机直接通信，也可以通过移动通信网络、互联网（Internet）或卫星等多种无线方式与监控中心通信，监控中心可以显示采集到的信息，也可以对网络进行设置、管理以及发布监测任务等。
在不同的实际应用中，传感器节点设计各不相同，但它们的基本结构是一样的，主要包括传感器模块、微处理器模块、射频模块、电源模块。
传感器模块主要负责监测区域内环境数据的采集和转换；微处理器模块是节点的核心模块，具有数据处理和存储，执行通信协议以及节点调度管理等功能；射频模块用于完成数据的发送、接收和传输等无线通信任务；电源模块为WSN节点提供所需的能量，决定了节点的寿命。
基于无线传感网络与模糊控制的精细灌溉系统设计
精 细 灌溉 的实施 中 ， 需 要 满 足下 面 的一 些 条件 ： （ １ ） 系统 可 以根 据反 馈 回来 的信 息 对 灌溉 进 行 合 理决
策； （ ２ ） 系统成 本 较低 ， 主要运 用 的是 以遥 感 为代 表 的远 程信 息传 输 这一 信息 化技 术 ； （ ３ ） 对 于信 息 的采 集 ，
物需 水量 的因素 有很 多 ． 使农 田 自动 灌溉 系统变 得 十分 复杂 ， 很 难将 这 么 复杂 的信 息全 部考 虑 进 去且 进 行 合理 有效 的分 析． 目前 ， 国 内外 的一 些专 家学 者对 这些 都做 过 比较 多 的研 究 ， 也得 出 了一些 很 有建 设性 的结 论ｌ Ｊ ． 作 物 所需 要 的水 量 ， 可 以 由作 物信 息 、 土壤 信息 与 环境 信 息 来共 同反 映． 所以 ， 对 于农 田灌 溉 来说 ， 信
他 的一些 信 息［ ２ － ５ ］ ． 近 年来 ， 模 拟控 制 以及 无线 传感 技 术 已经 开始 大量 的应 用 于农 业生 产 中 ， 而农 田灌 溉 就 是其 中一 个 比
较 重点 的板 块 ］ ．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ３ — １ ３ 作者简介 ： 沈丽 娜 （ １ ９ ８ ４ ＿ ） ， 女， 安 徽合 肥人 ， 安 徽工 商职 业学 院 电子信息 系 助教 ， 硕士， 主要从 事 电力 电子 与现代 电 力传动 控制 方面 的研 究
息 的搜集 固然重 要 ， 但 信息 的处 理 也应 该 做好 ． 目前 ， 传感 器 技 术 已经 广泛 的应用 于 灌溉 相 关信 息 的搜 集 ，
所搜 集 的信 息 主要有 土壤温 度 、 土 壤湿 度 、 土壤 水势 、 土壤 含水 量 、 作物 蒸 发量 、 太 阳辐 射 、 叶 片水 分 以及 其
基于无线传感器网络的智能灌溉系统设计与实现
基于无线传感器网络的智能灌溉系统设计与实现智能灌溉系统是一种基于无线传感器网络技术的智能化农业管理系统，旨在提高农业灌溉的效率和可持续性。
本文将介绍智能灌溉系统的设计与实现，包括系统架构、传感器选择与布局、数据采集与处理、智能控制算法以及实际应用案例。
一、系统架构智能灌溉系统的基本架构由传感器节点、无线传输模块、数据处理单元和执行单元组成。
传感器节点负责收集土壤湿度、气象信息等农业指标；无线传输模块负责将传感器数据传输到数据处理单元；数据处理单元则负责对传感器数据进行处理和分析，并生成相应的控制策略；执行单元根据控制策略自动控制灌溉设备。
二、传感器选择与布局在智能灌溉系统中，传感器的选择至关重要。
常用的传感器主要包括土壤湿度传感器、气象传感器和光照传感器等。
土壤湿度传感器可以实时测量土壤湿度，帮助农民合理调控灌溉量；气象传感器用于测量气温、湿度和降雨量等气象数据，以便根据天气情况调整灌溉策略；光照传感器可以监测光照强度，帮助农民判断作物生长的适宜度。
传感器的布局需要考虑作物类型、土地地形及灌溉需求等因素，并根据实际情况进行合理布局。
三、数据采集与处理传感器节点采集到的数据通过无线传输模块发送到数据处理单元。
数据处理单元负责对传感器数据进行处理和分析，提取有用的信息并生成相应的控制策略。
数据处理的方法包括数据预处理、数据挖掘和模型构建等。
数据预处理主要包括数据清洗、数据归一化和异常数据处理等；数据挖掘则用于从大量数据中发现隐藏的关联和模式，为灌溉决策提供支持；模型构建可以通过建立数学模型来描述作物生长特性和土壤水分变化规律，以便进行智能控制。
四、智能控制算法智能控制算法是智能灌溉系统设计的核心，目的是根据实时的传感器数据和灌溉需求，实现自动化的灌溉控制。
常用的算法包括PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等。
PID控制算法基于传感器数据与设定值之间的误差来调节灌溉量；模糊控制算法通过模糊推理来实现对灌溉量的控制；神经网络控制算法则是通过训练神经网络模型来预测土壤湿度变化，并根据预测结果调整灌溉策略。
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。
基于物联网的智能节水灌溉系统研究与应用
２ ３ 灌溉监控系统设计
该系统的硬件包括测控模块、 电磁阀、 配电柜以
的动态情况ꎮ 在时间和空间 ２ 个维度上ꎬ 对采集到的
及相关 附 件ꎬ 主 要 涵 盖 了 风 机、 湿 帘 泵、 灌 溉 电 磁
数据进行直观显示ꎬ 并以折线图、 场图等形式展示其
阀、 二氧化碳气肥机等关键组件ꎮ 系统通过与现场监
作为控制单元ꎬ 实现整个系统的设计ꎮ 在具体的传感
３ 基于物联网的智能节水灌溉系统的高效
应用路径
传感器 ＤＳ１８Ｂ２０ꎬ 以及无线蜂窝通信模块ꎮ 这一设计
景电灌区条山农场智能灌区采用了基于物联网的
环境的 关 键 数 据ꎮ Ｚｉｇｂｅｅ 技 术 具 备 高 可 靠 性ꎬ 低 成
握农田的各种数据ꎬ 并根据这些数据制定相应的节水
溉ꎬ 这样的智能调控策略为实现农业节水灌溉奠定了
启和关闭ꎬ 以精确调控灌溉用水量ꎮ 软件方面的设计
条山农场相关管理部门采用了先进的土壤湿度传
感器、 虫情监测设备以及气象站等一系 列 高 科 技 设
备ꎮ 这些设备通过物联网技术ꎬ 如 ＺｉｇＢｅｅ、 Ｗｉ － Ｆｉ 或
ＬｏＲａ 等ꎬ 实现了将实时收集到的数据迅速传输至中
央数据处理中心ꎮ 通过这种高效的数据传输方式ꎬ 管
率ꎬ 还有利于农业可持续发展ꎮ 此外ꎬ 条山农场的经
能预测系统ꎬ 通过该系统对农田数据进行精密处理ꎬ
验也为其他地区提供了有益的借鉴和参考ꎬ 推动智能
形成相应的调控策略ꎮ 这一举措不仅提高了数据处理
节水灌溉技术的进一步推广和应用ꎮ
的效率ꎬ 还为后续的农业水资源管理提 供 了 科 学 依
４ 结束语
据ꎮ 采用神经网络智能预测系统的决策制定过程不仅
壤温湿度等实时采集数据ꎮ 按照程序栏设定的数值判
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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。
这个系统主要集中在用于土壤水分检测的低功耗无线传感网络上。
有6个配备了SM200土壤水分探针传感器节点，还修建的3个中继器，而且在地中海气候中对容器作物生长做了5个月的实际评估。
John Lea-Cox,通过苗圃和温室种植部署了两种类型的无线传感网络为精密灌溉系统提供实时数据。
其中一种类型的网络能够自动地检测控制灌溉用水应用程序。
Cui Jing运用GSM技术开发了一项智能灌溉控制系统，这项系统包含了实时检测模块，决策支持系统和智能灌溉系统。
Gao Feng通过检测水压直径的微变设计了一个无线传感器节点和一个基于无线传感网络的作物精密灌溉系统。
Zeng Liancheng，Wang Ji，Kuang Qiuming ,Bing Zhigang通过相关的软件和硬件设计并实施了一个传感器网络，他们部署了诸如SHI11、ZigBee无线模块等这样的已经存在的硬件传感器。
无线传感网络的结构和智能灌溉控制系统在本质上是相同的。
以上所提到的无线传感网络是智能灌溉控制系统的基础；研究者和农民所用到的用来从田间获取数据的所有的传感器节点都是做好的。
此外，为了实现智能灌溉，传感器只能获得土壤水分含量，但是不包括水位高度。
但是，在中国南部地区，水位的高度是影响生长和发展的重要因素。
上述的智能灌溉控制系统通常采用线网通信和集中控制模式，但是这种方式效率很低。
考虑到成本因素，无线传感网络暂时还不能应用于大规模的农业生产；因此智能灌溉控制系统的发展很缓慢。
所以，解决无线传感器的成本问题、灌溉控制设备及软硬件的维护问题都迫在眉睫。
本文提出了一种自行设计的用来获取水分含量和水位高度的无线传感器。
我们以智能灌溉控制系统中的无线传感器为基础并结合了湿度传感器来获得实时的湿度数据，分析作物的需水量并实行智能灌溉决策。
这一系统被应用在广州的葱郁蔬菜田，如图一所示。
从这个系统中可以感受到，农业必须要提升到现代化和可持续化的方向发展。
图 1 在广州葱郁蔬菜田的应用1 无线传感网络的体系结构湿度无线传感网络由无线传感器、簇头、中继、基站、数据中心服务器和数据备份服务器组成，它的结构如图2所示。
这个网络是由链结构组成的；图示的结构简单而且能有效应用在大规模的水分检测。
图 2 无线传感网络的体系结构1.1 传感器和簇头田间的传感器节点布置如图1所示，用来获取水分含量和水位高度，然后周期性地更新数据，并在本地存储最新的数据。
传感器节点从它的父节点接受采样指令并将数据更新到父节点，然后进入休眠模式；当下一个采样周期到来时，传感器节点由内部的晶体振荡器唤醒开始工作。
传感器节点是自行设计的，包括一个ATmega16微处理CPU、一个频率是ISM433MHz的CC1000无线射频模块和两个插入到土壤里用来检测的不锈钢的探针。
为了提高传输距离，传感器节点外接了一个供电电路。
CC1000与ATmega16相连接，如图3所示，而且这个连接需要相应的程序来模拟通信。
图 3 CC1000与ATmega16的连接图采集模块E1648晶体振荡频率，又3.3-4.2V的直流电源供电，例如镍氢电池，使用频率反射（FDR）的方法获得频率，这个频率能按照刻度转化为水分含量和水位高度。
在我们的应用中，传感器节点由3个1.5V的干电池供电。
利用这种能量供给，传感器节点能够在水稻的生长周期（约100天）内能够周期性地工作。
放置在田间的簇头是无线传感网络链的根节点。
另外，簇头有充当传感器节点的作用，它能够传输采集指令给子节点，也能接收从子节点传来的更新数据并发送给中继器。
在硬件系统中，簇头被识别为传感器节点，它有一个20cm长得天线。
但是价格很高，我们将努力用可以持续充电的太阳能电池来替代直流电源。
簇头需要良好的睡眠和唤醒机制为了能够满足长时间的工作和大量的数据传输。
1.2 中继器中继器是为了提高水分数据和指令的传输距离的传送器。
中继器不负责采集水分含量和水位高度，它通常被安置在田间的高处来保证良好的通信。
在硬件中，中继器被当作传感器节点， 12V的电源供电、7Ah的直流蓄电池、75cm 的天线。
根据无线传感网络的设计方案可知，中继器与其他节点一样也同样有睡眠和唤醒机制。
为了长期的工作和保护环境，太阳能电池是代替直流电源的很好选择。
1.3 基站基站是由S3C2440 ARM 9 开发板设计的，并用三星的S3C2440作为CPU，64M 的SDRAM作为主存储器，64M的Flash作为外部寄存器，CC1000作为无线射频模块，如图4所示。
基站常放置在现场管理办公室。
图 4 CC1000和ARM2440的连接图基站管理来自传感器节点的水分数据，并将数据存储在开发板上的SD卡内。
然后，按照GSM（全球移动通信系统）格式压缩数据，再将GSM信息发给数据中心服务器。
通过基站把数据采集指令和时钟同步发送给中继器及每个传感器节点。
1.4 GSM网关这个系统含有两个网关，与基站连接的网关叫作基站末端GSM网关（BS-GSM），另外一个与数据中心服务器相连接的网关叫作数据中心服务器网关（DCS-GSM）。
网关通过串口连接在基站和电脑上。
基站通过GSM网关与数据中心服务器相连，所以它们之间的距离是受限的。
BS-GSM将存储在基站中的数据以GSM信息格式周期性地发送到DCS-GSM，然后DCS-GSM再将这些数据发送给数据中心服务器。
1.5 数据中心服务器和备份服务器数据中心服务器是湿度无线传感网络和智能灌溉控制系统的应用核心，如图5所示。
湿度数据库系统读取从RS232串口传输来的GSM实时信息，通过译码得到水分含量和水位高度，然后再将新的数据写入数据库。
记录在数据库中的内容包括节点识别字，采集频率，采集时间等。
湿度数据应用系统提供了实时的水分含量和生长周期专家数据连续变化表来得到可视变化的田间土壤湿度。
根据数据连续变化表的曲线图，用户可以看到农作物的需水量来制定智能灌溉决策。
图 5 数据中心服务器的结构专家数据库是用来存储农作物生长周期期间水分需求量的专家数据的。
我们根据土壤类型建立水分需求模型、作物生长周期期间不同时间内的天气和水分需求模型来作为灌溉控制系统的基础。
灌溉决策支持系统通过比较实时水分数据和专家数据决定灌溉的时间和水量，然后通过智能灌溉控制系统实施灌溉。
与数据中心服务器相连的数据备份服务器的功能是作为数据备份器和恢复服务器来提高水分数据的完整性和安全性。
这个服务器是一个电脑具有良好的性能、大容量存储器和不间断的电源供电。
2 智能灌溉控制系统智能灌溉控制系统的体系结构如图6所示。
无线湿度传感器系统是高级系统，它负责采集湿度数据和灌溉决策，智能灌溉控制系统是低级系统，它负责灌溉的实施。
智能灌溉控制系统采用中心控制模式进行工作，并通过CC1000与基站进行通信，如图7所示。
它们之间的连接需要相关的程序进行仿真通信。
图 6 智能灌溉控制系统的体系结构图 7 CC1000与单片机STC98C51的连接图智能灌溉控制过程描述如下：1）数据中心服务器分别校正来自传感器的湿度数据。
2）数据库应用系统通过比较实时的湿度数据来决定农作物是否需要灌溉及每亩的灌溉量。
3）决策支持系统发送灌溉指令到基站来制定灌溉的位置及总量。
4）基站发送灌溉指令到灌溉控制中心。
5）灌溉控制系统在制定的灌溉位置打开电子液压阀，再在达到灌溉阀值后关闭它。
6）当本地灌溉结束后，上述过程循环进行。
3 实验及结果在下面的内容中，我们主要描述传感器的校准以及实时湿度数据和农作物需水量之间的比较，即灌溉决策。
3.1 传感器校准土壤水分含量和水位高度是影响水稻生长的重要因素，所以有必要校准每个传感器。
在实验中，当土壤水分低于25%时则认为土壤干旱；当土壤水分高于55%时，则认为土壤湿度饱和。
所以，我们的目标是土壤水分含量在25%——55%之间，水位高度高于55%。
在土壤湿度的校准过程中，我们运用公示1线性拟合法和公示2三次曲线拟合法，相关的系数分别是0.8935和0.9901.因此，我们认为三次曲线拟合法比线性拟合法更加精确。
2857.6114286.66-+=f ω 3——15.6765.5825.12515.94923+-+-=f f f ω 3——2在水位高度的校准中，我们使用公示3所示的三次曲线拟合法回归方程，相关的系数是0.9942，如图8所示。
水位高度的单位是厘米（cm ）。
1415.5490585.366286.53204.023++-=f f f ω 3——3图 8 频率和水位高度曲线3.2 灌溉决策系统的灌溉对象是水稻，所以灌溉决策根据水稻的不同生长阶段而进行调整。
水稻的生长阶段包括：分蘖期、生长期、成熟期。
灌溉量根据单位亩的水容量进行测试。