基于物联网的智能灌溉管理系统设计

发布时间：2020-03-26 15:22

【摘要】：作为一个农业大国,我国农田覆盖面积大,农田灌溉是农业发展中的重要一环,但目前水资源的短缺阻碍了我国农业的发展。传统的农田灌溉多以人工灌溉为主,这种灌溉方式不仅加重了农民的负担,同时也造成水资源的巨大浪费。近年来随着国家相关政策的推出,物联网、大数据和智能控制等技术在农业上的应用越来越广泛。本文结合物联网行业中应用广泛的ZigBee和GPRS技术,利用本文所建立的灌溉预测模型和灌溉决策模型,设计了一种基于物联网的智能灌溉管理系统。本文的主要研究内容分为三个部分:灌溉系统数据的采集和传输、灌溉管理平台的开发和灌溉决策部分的设计。1)灌溉系统数据的采集和传输是通过终端监控节点和无线网关节点来实现。其中终端监控节点用以实时监测农田的环境信息,并控制电磁阀的开断,该部分主要完成ZigBee终端监控模块、传感器模块、电磁阀控制模块、功率放大电路和电源模块的软硬件设计;无线网关节点将终端监控节点发送的数据进行分析和融合后,由GPRS网络传输到上位机,该部分主要完成微处理器、ZigBee协调器模块和GPRS模块的软硬件设计。2)灌溉管理平台主要完成数据库和交互界面的设计。数据库采用SQL server数据管理软件,负责农田信息、气象信息、灌溉决策信息和工作人员信息的管理;交互界面的设计采用Visual Studio开发环境,以实现所设计的功能。3)灌溉决策部分利用水量平衡方程得到灌溉时间间隔,综合考虑近期气象变化、土壤含水量变化等环境因素在最佳时间进行灌溉,节约用水的同时起到了灌溉预测的作用,又通过建立的数学模型计算出灌溉量,为工作人员提供决策依据。本文设计的基于物联网的智能灌溉管理系统把ZigBee和GPRS技术结合起来,既能满足农田环境信息的短距离、低功耗的无线通信,又能实现覆盖范围广、通信质量高的远程监控。同时,灌溉管理系统的灌溉预测模块和灌溉决策模块相互配合,提高了智能灌溉系统的准确性和适应性。通过对系统软硬件的测试,系统各部分均能实现预期的功能,提高了农田灌溉智能化程度的同时也节约了水资源,对高标准的农田建设有一定的实际参考意义。图47幅,表9个,参考文献65篇。
【图文】：

图 3-12 STM32F103RCT6 芯片管脚图器最小系统器若要实现其功能，一般需要电源、复位电路、时钟电路、调动电路[44]，，其外围电路设计如图 3-13 所示。VBAT1PC132PC143PC154PD0/OSCIN5PD1/OSCOUT6NRST7PC08PC19PC210PC311VSSA12VDDA13PA014PA115PA216PA317VSS18VDD19PA420PA521PA622PA723PC424PC525PB026PB127PB2/BOOT128PB10/I2C2_SCL/U3_TX29PB1536PC637PC738PC839PC940PA841PA942PA1043PA1144PA1245PA13/JTMS/SWDIO46VSS47VDD48PA14/JTCK/SWCLK49PA1550PC1051PC1152PC1253PD254PB355PB456PB557PB658PB759BOOT060PB861PB962VSS63VDD64C46C4512Y48MHzRESET0.1μfC4910KR11VDRESETVCC1SWDIO2SWCLK3GND4SWD1 3 5 BOOR1310KGNDBOOT0 BOOT0BOOT1SWCLKSWDIO

4 系统软件设计系统软件设计 终端监控节点软件设计 终端监控节点软件开发环境软件设计的目的是实现系统的功能，也是提高系统性能的关键。本系统终端的软件设计采用 IAR 集成开发环境，IAR Embedded Workbench 是瑞典ems 公司开发的适用于多种微处理器的集成开发环境[48]。它能够进行 C 语言时是一套完整的嵌入式应用开发软件，可以在无硬件的条件下模拟ARM内程序的调试和仿真。另外与 TI 公司的 Z-Stack 协议栈高度契合，能为 CC25美的支持，具有可选择内存模式、代码紧凑、内部含有相应芯片的程序速度支持高效浮点等特点，其软件开发的界面如图 4-1 所示。
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S274;TP391.44;TN929.5

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