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基于ZigBee技术的水稻自动灌溉控制系统设计

李野  
【摘要】:在21世纪,水资源成为稀缺资源,水资源问题不仅是资源问题,更与国家的可持续发展密切相关。而我国又是农业大国,水稻灌溉技术又处于落后水平,造成大量的水资源浪费,所以采用自动灌溉技术势在必行,那么水稻灌溉用水的利用率会从原来的40%提高很多,不仅可以减少水资源浪费,也符合农业发展信息化及精准农业的发展要求。为了有效地提高用水效率,可以根据水稻的生长需求等信息实时控制灌溉时间和水量。采用有线监测的方法,布线成本昂贵,而且一旦布线完成后,不易改动和更换,线路纵横交错,也给管理人员带来了很多不便。采用无线通信模式,不仅节省大量人力,还减少布线带来的不便。因此,设计基于Zig Bee的水稻自动灌溉控制系统尤其重要,不仅可以省时省力,还可以节约大量水资源。伴随着科技的进步,无线通信技术也越来越成熟,特别是物联网技术,应用在各个领域,Zig Bee是物联网的核心技术,凭借良好的性能,在短距离的无线通信领域脱颖而出。GPRS技术也越来越领先,它的覆盖地区也日趋增大,分布到全国的各个省份,而且维护费用低,使用简单,安装方便,是远距离数据采集和设备控制的最好选择。本文采用单片机技术、Zig Bee以及组态等技术设计了一种水稻自动灌溉控制系统,此系统由组态上位机、网关、终端节点等组成。终端节点由传感器、直流电动蝶阀、太阳能控制系统组成,终端节点利用传感器采集数据,数据类型包括池块温度、池块水位、土壤含水率。节点通过无线网络与网关通讯,网关收到数据后,通过GPRS模块发送给上位机,进而能在上位机看到各个池块的实时数据信息。根据黑龙江水利厅颁布的水稻控制灌溉标准,可知水稻不同生育期的水层高度等灌溉指标,控制直流蝶阀灌排水,满足控制灌溉标准中水稻需水量要求,实现了系统自动灌排水的功能,防止大水漫灌,达到节约用水的预期效果。方正水稻研究院的池块地势平坦,测试时水稻正处于分蘖前期,通过实际测试,系统无线通信正常,控制效果良好,符合系统设计功能要求。


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