ZigBee無線傳感網(wǎng)絡下寒地水稻智能灌溉系統(tǒng)的研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)作為國民經(jīng)濟中分布區(qū)域最廣泛、經(jīng)營項目最復雜、受自然條件和社會經(jīng)濟因素多方面影響的大型基礎性產(chǎn)業(yè)，對水資源有著巨大需求量，面對水資源日益短缺的現(xiàn)狀，對人類的生存和社會的可持續(xù)發(fā)展都帶來了巨大的壓力。我國作為產(chǎn)稻大國，在水稻種植過程中，為了追求作物的高產(chǎn)，對農(nóng)田的過渡灌溉投入造成了水資源的巨大浪費。高效的利用農(nóng)業(yè)投入、節(jié)約水資源和提高水稻品質已成為大力發(fā)展水稻產(chǎn)業(yè)的迫切需求。因此，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向要改變現(xiàn)階段水稻的生產(chǎn)灌溉方式，發(fā)

2、展智能灌溉技術，高效的利用水資源，減少人力物力投入的同時提高農(nóng)業(yè)利潤。
　　本設計運用ZigBee技術組建無線傳感網(wǎng)絡，結合單片機控制技術、調虧灌溉理論和模糊控制原理，完成了一套針對寒地水稻智能灌溉系統(tǒng)的設計，該系統(tǒng)根據(jù)寒地水稻的生理特性，完成適時適量的自動化灌溉。
　　由ZigBee通訊平臺、單片機中央控制器和灌溉設備構成了寒地水稻智能灌溉系統(tǒng)的整體構架設計。從軟、硬件兩方面對系統(tǒng)進行分析與設計。其中，硬件部分設計主要是對

3、元器件選型及相關電路的設計，包含單片機、無線傳感模塊、土壤水分傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照強度傳感器、風速傳感器和中間繼電器等器件的選擇;灌溉系統(tǒng)電路板的設計與調試;模擬硬件平臺的設計。軟件設計包括兩部分，無線通訊部分和單片機部分，選擇Z-Stack協(xié)議棧在IAR Embedded Workbench平臺下開發(fā)調試;單片機程序開發(fā)平臺使用Keil UV4，單片機的運行程序設計采用輪詢式，對自定義地址進行識別，確定節(jié)點類型后進入執(zhí)行子程

4、序。
　　分析比較了多種灌溉模型，在調虧灌溉理論、模糊控制原理和ZigBee無線傳感網(wǎng)絡通信特點的基礎上設計了由兩個模塊協(xié)作的寒地水稻智能灌溉策略。該智能灌溉決策由模糊控制灌溉與預測灌溉兩部分組成。模糊灌溉模塊，運用調虧理論分析寒地水稻的生長特性，確定各生育期的需水情況，以土壤濕度偏差量和溫度作為模糊控制器的輸入量，實現(xiàn)對寒地水稻灌溉更加精確的控制。預測灌溉模塊，結合環(huán)境參數(shù)建立土壤水分流失模型，設計預測灌溉機制，預測灌溉時刻前休