基于无线传感器网络的微灌监控系统的研究与开发

我国的水资源严重短缺,且分布不平衡,农业用水占总用水的75%。因此,在农业灌溉中推广自动化控制,不仅可以缓解水资源严重短缺的矛盾,而且可以提高农作物的产量,降低农产品的成本。鉴于农业灌溉的特殊性和我国的国情,在灌溉系统中采用无线遥控技术有着广阔的前景。 本文对无线传感器网络技术在微灌系统上的应用进行了研究,设计了一个由嵌入式测控终端和中央监控计算机组成的灌溉监控网络系统。系统融入了计算机、电子、网络和通信等相关领域的最新成果,采用无线通讯方式,通过对GPRS无线通讯模块和ZigBee射频模块的控制来进行土壤温湿度数据的传输与交互,从而实现全自动灌溉。 本文主要研究内容如下:首先,通过比较国内外微灌控制系统,结合我国的国情建立微灌监控系统模型,对微灌监控系统进行总体设计,给出系统总体构架方案:其次,对微灌监控系统ZigBee无线传感器网络所包含的总节点和终端节点的硬件进行了详细设计,设计完成了各功能模块的硬件电路:第三,对微灌监控系统的软件进行设计,在已有ZigBee协议栈的基础上,主要完成了ZigBee无线传感器网络节点软件的功能设计并通过编程实现:进行了中央监控软件的功能和操作平台设计,实现下位机与上位机的数据传输;最后,在实验室环境下对系统进行调试,进行数据通讯实验。实验结果表明ZigBee无线传感器网络适用于农业灌溉监控系统。