基于物聯(lián)網技術的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)

1、基于物聯(lián)網技術的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)基于物聯(lián)網技術的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)捅要水是基礎性的自然資源，又是戰(zhàn)略性的經濟資源。由于經濟條件和客觀土地面積的限制，我國在節(jié)水灌溉控制領域的研究起步較晚，農業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展相對滯后，水資源有效源利用率不高。因此，探索一種新型節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)具有很重要的現實意義。本文運用“物聯(lián)網”概念實現農業(yè)節(jié)水灌溉智能化，把復雜多變的農業(yè)環(huán)境作為一種需要與互聯(lián)網連接的“物品”，通過部署具有自組網能力的灌溉監(jiān)控節(jié)點，將農業(yè)對象

2、劃分為互相連接的無線區(qū)域，實現“全局監(jiān)控，局部灌溉”的思想。主要研究內容和結果如下：(1)研究了平面型灌溉區(qū)域網絡部署模型。針對農田或牧場等平面型區(qū)域，依據無線傳感網平面網絡結構模型研究其網絡容量，估算覆蓋范圍；依據環(huán)狀能耗模型部署覆蓋優(yōu)先網絡和連通優(yōu)先網絡的研究；依據蜂窩網格模型部署矩形區(qū)域的研究。(2)實現了灌溉系統(tǒng)硬件設計。硬件是整個系統(tǒng)運行的基礎，通過硬件可行性分析，系統(tǒng)采用AltiumDesignerWinter09設計了Zi

3、gBee灌溉節(jié)點、傳感器數據采集和處理、電磁閥驅動等模塊。ZigBee灌溉節(jié)點是整個現場網絡的核心，實現了液晶顯示、串口通信、AD采集和DCDC變換等功能。本系統(tǒng)使用ZigBee實現大面積覆蓋并完成數據采集，通過協(xié)調器接入現有WiFi信息網絡將數據上傳至應用層。(3)研究了灌溉系統(tǒng)軟件設計方法，構建了系統(tǒng)總體結構和網絡架構。結合感知層、網絡層、應用層組成的三層網絡技術架構，系統(tǒng)采用模塊化程序設計，使用IAREmbeddedWkbench

4、f8051開發(fā)環(huán)境在ZigBee協(xié)議?；A上開發(fā)了DHT21驅動，增加WiFi事件響應，實現數據的采集傳輸。采用VB語言在VS2005環(huán)境下開發(fā)了客戶端軟件，包括用戶管理軟件設計、通訊軟件設計、數據庫設計。通信軟件采用C／S架構、通過調用TCP類實現遠程連接WiFi設備，將接收到的數據存入數據庫或將數據庫中更新的命令發(fā)送到指定網絡或設備。用戶管理軟件通過對數據庫的訪問，實現了數據存儲、查詢、修改、添加和刪除等功能。量3110億m3，其中

5、農業(yè)耗水占747％，T“業(yè)耗水占107％，生活耗水占124％，生態(tài)與環(huán)境補水耗水占22％。全國綜合耗水率(消耗量占用水量的百分比)為53％，干旱地區(qū)耗水率普遍大于濕潤地區(qū)。各類耗水率差別較大，農田灌溉為62％，工業(yè)為24％，城鎮(zhèn)生活為30％，農村生活為85％。2008年農業(yè)用水為232317億m3，農田灌溉消耗量為19282億m’，約占農業(yè)用水的83％。12國內外節(jié)水灌溉發(fā)展狀況灌溉節(jié)水是農業(yè)節(jié)水的一種【5】。所謂灌溉節(jié)水，就是在滿足農

6、作物需水的前提下盡量減少水資源供給或耗損，以獲得較高的有效利用率。節(jié)水灌溉從過程上考慮，主要體現在兩個環(huán)節(jié)：一是減少農田土壤的水分蒸發(fā)損失，有效的利用天然降水和灌溉水資源；二是提高作物水分利用率，減少作物的水分蒸騰消耗，獲得較高的作物產量和用水效益。(1)國外節(jié)水灌溉發(fā)展狀況目前世界范圍內較流行的節(jié)水灌溉方法有噴灌、滴灌、微灌以及滲灌等，這些灌溉方法在各大洲都不同程度的得到應用。北美洲農業(yè)節(jié)水發(fā)展水平較高，以美國為例：美國土地面積936

7、萬km2，耕地面積約占19％，人口255億，人均土地及耕地面積為37hm2和o73hm2，分別為我國的8倍和47倍。美國的灌溉面積占總耕地的125％161。美國農業(yè)在宏觀上注重監(jiān)控，微觀上注重實現自動化調控。主要體現在：①在節(jié)水灌溉方式上，目前美國50％的灌溉面積采用噴灌，43％的為地面灌溉，6％為滴灌，1％為其它方式。其中噴灌80％為中軸式移動噴灌。這種噴灌方式具有需要勞動力少，一次性投入大，灌溉效率高，壽命長等特點[71。②依靠高新