田間土壤溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、田間土壤溫度是農(nóng)作物生長環(huán)境監(jiān)測中具有重要意義的一個參數(shù)，它影響著土壤的一系列變化過程，也與培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的農(nóng)作物關(guān)系密切。目前先進的溫度監(jiān)測技術(shù)與裝置在田間土壤溫度監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)展迅速，但存在數(shù)據(jù)采集精確度較低、數(shù)據(jù)傳輸方式落后、多層監(jiān)測不科學(xué)等問題。
　　為改善以上問題，本文創(chuàng)新地將數(shù)字溫度傳感技術(shù)應(yīng)用到田間土壤溫度監(jiān)測領(lǐng)域，充分將現(xiàn)代傳感器、單片機、無線通信、計算機等高新技術(shù)進行集成，研制了新型的數(shù)字化多層土壤溫度探測傳感器，對田

2、間土壤溫度無線傳輸?shù)募夹g(shù)方案進行了研究，設(shè)計實現(xiàn)了具備豐富功能的上位機監(jiān)測軟件，對傳感器響應(yīng)特性和精度進行了對比試驗，系統(tǒng)可完成田間多層土壤溫度的無線監(jiān)測任務(wù)。發(fā)展智能農(nóng)業(yè)，適當(dāng)應(yīng)用數(shù)字溫度傳感技術(shù)可有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和提高農(nóng)業(yè)智能化水平。
　　本系統(tǒng)采取模塊化的設(shè)計思想，主要包括土壤溫度采集、無線傳輸以及上位機監(jiān)測軟件模塊三部分。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)對田間土壤多層溫度的跟蹤監(jiān)測，溫度信息將實時或定時地被無線傳輸?shù)缴衔粰C監(jiān)測軟件，用戶

3、可在上位機監(jiān)測軟件上進行溫度信息的實時查看、存儲、分析、導(dǎo)出等功能。
　　本文以NRF24L01射頻收發(fā)模塊為核心進行溫度數(shù)據(jù)的無線傳輸，由單總線結(jié)構(gòu)的DS18B20為感溫元件、STC15F2K60S2系列單片機和Visual Basic6.0編寫的上位機監(jiān)測軟件組成，整體設(shè)計體現(xiàn)出更高的準(zhǔn)確性以及監(jiān)測的便捷性。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)數(shù)字化多層土壤溫度探測傳感器的研制，采用感溫元件DS18B20，選

4、用碳纖維復(fù)合材料用于溫度探測傳感器的研制，在研究材料導(dǎo)熱系數(shù)的基礎(chǔ)上，利用沙土進行管內(nèi)填充，設(shè)計了電路條和碳纖維管的尺寸以適應(yīng)DS18B20的合理布局，體積小巧，走線方便。
　　(2)田間土壤溫度無線傳輸?shù)募夹g(shù)方案研究，研究近程、中程、遠(yuǎn)程多種距離傳輸和多段傳輸技術(shù)，設(shè)計了4種不同的無線傳輸方案。
　　(3)在Visual Basic6.0開發(fā)環(huán)境下，結(jié)合Access2016數(shù)據(jù)庫設(shè)計并實現(xiàn)田間土壤溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的上位機監(jiān)

5、測軟件，具備多層土壤溫度信息的實時顯示、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)記錄、檢索查詢、報表導(dǎo)出、曲線打印、報警、用戶管理、用戶登錄、數(shù)據(jù)庫維護、系統(tǒng)鎖定與解鎖、適宜溫度數(shù)據(jù)庫管理等功能，提供簡潔美觀的界面，可完成上位機監(jiān)測任務(wù)。
　　(4)溫度探測傳感器精度試驗與響應(yīng)特性研究，在標(biāo)準(zhǔn)溫度計作為參考的條件下，與傳統(tǒng)的溫度探測傳感器進行了對比試驗，以證明新型溫度探測傳感器的優(yōu)越性。
　　該系統(tǒng)經(jīng)測試和試驗驗證，對于提高田間土壤測溫精度，實現(xiàn)對田