基于无线地下传感器的土壤含水率监测系统设计

发布时间：2019-04-17 10:21

【摘要】：对土壤含水率准确、连续、实时的监测是实现精量灌溉与农业高效用水的前提,而传统的土壤含水率监测系统主要布设在土壤表面,对土壤进行耕作时,需要绕开地表的监测系统,使得土壤耕作不方便。针对传统土壤含水率监测系统占用耕地、架设不方便等问题,设计和开发了一套适用于农田的基于无线地下传感器的土壤含水率监测系统,系统能保证至少15天左右埋藏在土壤中,不影响农田耕作,架设和维护方便,为作物的精量节水灌溉提供决策依据。本文根据需求分析,完成了系统的硬件设计和软件设计,并用烘干法对传感器测定土壤含水率的公式进行标定,使测得的土壤含水率具有较高准确性。本文的主要研究成果有:(1)以低功耗为出发点建立了硬件系统。无线通信模块采用NORDIC公司的NRF905无线模块,其工作于433MHz的ISM频段,微处理器选用STC89C52芯片,含水率传感器选择低功耗并运用频域测量技术的FDS-100土壤水分传感器。设计并完成了地下和地面节点的硬件电路。(2)开发了数据采集、数据传输、数据接收等各节点的软件程序,实现了土壤含水率的采集、无线传输、接收及上传至电脑上位机。采用VB(Visual Basic)6.0完成了上位机软件的开发。上位机实时显示接收的土壤含水率数据及采集时间,并用绘制土壤含水率曲线。(3)在小麦试验田中完成了系统的测试。在试验田冬小麦抽穗期(平均株高0.8m),天气晴朗,白天气温27℃,风力2~3级的情况下,地下节点分别埋藏在小麦土壤30cm、45cm、60cm深处,测得水平传输距离分别为27.4m,18m,11.5m;且对应深度下采集到的土壤含水率与该深度土壤用烘干法得到的实际值对比,平均百分误差?分别为2.25%、1.96%、2.36%,平均百分误差均小于3%,为农田节水灌溉提供依据。(4)监测系统采用大容量干电池供电,电池组总容量12000mA,能长时间埋藏在土壤中。经测试,监测系统地下节点已在无人看管的情况下,在地下采集土壤含水率达15天以上,达到了系统的设计要求。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274;TP212;S152.7

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本文编号：2459342