基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)稻田節(jié)水灌溉的研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)作為我國的用水大戶，用水量約占水資源總量的70％，農(nóng)業(yè)用水浪費十分嚴(yán)重，其中灌溉水利用系數(shù)低，平均僅為45％左右，中國水資源已處于緊缺程度，因此實現(xiàn)水資源合理利用，是我國實現(xiàn)“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的關(guān)鍵。
　　 傳統(tǒng)的水稻灌溉技術(shù)是以滿足水稻生理生態(tài)需水為目標(biāo)，采用淹水灌溉等方式，其灌溉用水量大，水資源利用效率低，近年來提出的淺、濕、曬相結(jié)合的灌溉新技術(shù)，使水稻產(chǎn)量有所提高，但灌溉定額仍偏高。
　　 傳統(tǒng)水稻灌溉方式主要是依靠

2、人工經(jīng)驗來實施灌溉，極大浪費水資源。為提高灌溉用水利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，本文在查閱大量有關(guān)水稻節(jié)水灌溉文獻資料的基礎(chǔ)上，了解到水稻在不同的生育階段有不同的需水規(guī)律，可以通過節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)灌溉來調(diào)節(jié)稻田土壤水分，滿足水稻的生理需水要求。該方法不僅可以促進和控制水稻的生長，而且可以大幅度節(jié)約灌溉用水量和獲得水稻高產(chǎn)。
　　 本文構(gòu)建了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)稻田節(jié)水灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)以單片機和傳感器為控制核心，由稻田

3、無線傳感器節(jié)點、閥門控制器、無線網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心四部分組成。其中。無線傳感器節(jié)點精確地獲取稻田土壤墑情信息，通過無線通訊模塊向匯聚節(jié)點上傳采集數(shù)據(jù)，從而避免了節(jié)點布線不便、靈活性較差的缺點。閥門控制器實現(xiàn)布控在田間的電磁閥的開閉，完成節(jié)水灌溉功能。無線網(wǎng)關(guān)是稻田土壤墑情采集和灌溉系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的橋梁，實現(xiàn)采集終端所測各類數(shù)據(jù)的存儲、統(tǒng)計、分析和顯示，接受和發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的命令，通過互聯(lián)網(wǎng)把信息上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，或者通過GPRS

4、/GMS無線通信發(fā)送到用戶的手機設(shè)備。
　　 考慮到稻田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有部署面積大和傳感器節(jié)點監(jiān)測土壤墑情時間長等特點，而且傳感器節(jié)點的能量通信帶寬等資源非常有限。本文在詳細(xì)闡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點體系結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個切實可行的稻田灌區(qū)無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過對目前一些經(jīng)典的分簇路由協(xié)議優(yōu)缺點分析，結(jié)合非均勻分簇和負(fù)載均衡思想，提出了一種滿足大規(guī)模稻田環(huán)境信息采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。

5、　　 本文的網(wǎng)關(guān)平臺采用基于Andriod+Mini210的軟硬件設(shè)計方案，通過移植Android開放操作系統(tǒng)并完成系統(tǒng)定制優(yōu)化，實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)開發(fā)平臺的構(gòu)建。首先分析了Andriod系統(tǒng)的啟動流程、介紹了系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)、應(yīng)用組件以及SQLite數(shù)據(jù)庫等知識。接著根據(jù)稻田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)土壤墑情監(jiān)測與節(jié)水灌溉控制的需求，采用模塊化設(shè)計原則，設(shè)計并實現(xiàn)了基于Andriod系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)采集與灌溉控制、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和信息