基于窄带物联网的节水灌溉系统研究与实现

发布时间：2020-08-11 12:11

【摘要】：随着科学技术的发展和社会的不断进步,21世纪以来人类的水资源消耗量也在不断增加。因此如何合理的利用有限的水资源成为越来越受人们关注的问题。由于传统灌溉技术已不能满足现代灌溉方式的需要,因此有必要在农业生产和城市绿化中进行合理的灌溉。随着物联网产业以及相关技术的不断发展和进步,将农业生产与物联网技术相结合来设计一套完整、智能、节水的灌溉系统去指导农业生产以及降低水资源浪费已经成为当下发展的趋势。因此,本文研究设计了基于窄带物联网的节水灌溉系统。本文运用了计算机网络、信息采集以及近年来飞速发展的NB-IoT(窄带物联网)等技术实现对节水灌溉系统的智能控制。现场硬件包括NB-IoT节点模块,温度和湿度电导率传感器以及电磁阀。服务器端设计有一个简单易用的用户界面。操作人员能通过人机界面来操作设备、控制电磁阀的开关,也能及时查询土壤温湿度电导率、灌水量等实时信息,还能根据现场设备状况实时在服务器端手动增加和删除设备,从而实现远程实时监控,增删,查询等功能。该部分采用Java编程语言进行开发。手机端可以让操作人员方便快捷的了解现场环境信息以及对现场设备进行相应的控制。灌溉系统实现了及时适量的灌溉,既增加了作物的产量,又大大提高了水资源的利用效率。本节水灌溉系统智能、高效,减少了人员负担,变相的增加了生产力,更结合了窄带物联网技术降低了资源的损耗,顺应了物联网的发展趋势。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.44;TN929.5;S274.2
【图文】：

系统结构图,系统结构图,终端节点,服务器

然后通过ＮＢ－ＩｏＴ通信模块将信息通过以太网传给服务器，服务器对这些信息进行处理与储存并逡逑选择相应的灌溉方案，用户也可以通过手机端对服务器上的信息进行实时监测，也可手动对现逡逑场的控制量进行相关的操作。系统的总体结构如图２－１所示：逡逑用户逡逑操作界面逡逑眼务器逦—？手机端逦用户逡逑ＴＸＴ：逦１逡逑Ｉｎｔｅｒｎｅｔ逡逑、￣—’逡逑＿＿逦ｆ逦邋＿邋＿邋—逦逦邋—邋邋：邋ｒ逦逡逑ＮＢ－ＩｏＴ终端节点１逦ＮＢ－ＩｏＴ终端节点２逦．．．逦ＮＢ－ＩｏＴ终端节点ｎ逡逑ｉ「ｉ邋！邋Ｈｉ邋ｉ；［、．丨逦ｉ邋ｉ邋：！１邋；逡逑湿温：＝力湿邋＇温Ｉ邋Ｓ力逦湿＇Ｓ邋３电力逡逑度度，＝开．度度ｇ邋ｇ开…度度ｆ邋Ｗ^u逡逑传传５逦＿关传传：关代传Ｊ构关逡逑Ｉ器器器＿Ｌ逦１１－．，逡逑图２－１系统结构图逡逑－５－逡逑

框图,灌溉系统,硬件设计,系统硬件

第三章节水灌溉智能控制系统硬件设计逡逑３．１节水灌溉控系统硬件结构逡逑本系统的硬件结构如下图３－１所示：逡逑用户逡逑？邋？邋？逡逑鲁？S缅义鲜只擞没б灰灰蕴衿骷吧衔换嗫叵低常蕴皇只擞没у义希危拢桑铮酝ㄐ佩义希慑义稀卞危村危慑骞┑珏义瞎夥澹π畹绯刈椋瓿嬉唬危拢桑希灾斩私诘悖诲巍危危拢桑希灾斩私诘悖哄危惧骞夥澹π畹绯刈殄义希劐危蓿藻澹Вⅲ义螻」—N 逦Ｉ邋／」N逡逑土土逦土土邋＋邋丨逡逑电逦壤壤逦ｉ逦电壤壤熘逡逑磁逦温湿由＊？？磁邋温湿由逡逑阀度度邋＾逦阀度度逡逑模传传邋｜逦模传传逦Ｉ逡逑块邋感感毕逦块感感逦＋逡逑器邋Ｌｆ」Ｌ＿．逦—逦立Ｉ邋—逡逑图３－１系统硬件结构逡逑灌溉系统分为软件设计和硬件设计。其中硬件部分是由土壤温湿度电导率传感器、ＮＢ－邋ＩｏＴ逡逑终端模块、电磁阀、ＰＣ端、Ａｎｄｒｏｉｄ手机端组成，该系统通过ＮＢ－ＩｏＴ，邋ＲＳ－４８５，以太网和其他逡逑通信方式来完成节水灌溉系统的通信。ＲＳ－４８５和ＮＢ－ＩｏＴ模块负责底层采集数据传输、以太网逡逑和ＮＢ－ＩｏＴ等通信方式对墒情信息进行远程传输，在监测完成后分析数据来指导灌溉，实现智能逡逑节水灌溉。逡逑从上面图３－１中的系统硬件框图可知节水灌溉控制系统的硬件有：ＮＢ－ＩｏＴ终端模块、ＰＣ端逡逑服务器、Ａｎｄｒｏｉｄ手机端控制器、土壤温度和湿度电导率传感器、电磁阀、继电器模块和其他扩逡逑展模块、太阳能光伏板、电池等。逡逑３．２大田节水灌溉智能控系统硬件选型逡逑３．２．１逦电磁阀选型逡逑该灌溉系统选用了脉冲式电磁阀。该产品节能省电

脉冲式电磁阀,电磁阀,参数

宁夏大学硕士学位论文逦第三章节水灌溉智能控制系统硬件设计逡逑靠，性能稳定。其外观、参数如下图３－２和下表３－１所示：逡逑＿＂邋ＦＰｆ邋ＦｆＥｉｔｉ逡逑图３－２脉冲式电磁阀逡逑逦表３－１电磁阀参数逦逡逑硬件名称逦电磁阀逡逑型号逦３００ＰＨ逡逑电压频率逦ＤＣ２４Ｖ逡逑工作压力逦ｌ．ＯＭＰａ逡逑最高介质温度逦８ＣＴＣ逡逑工作电流逦０．２８Ａ逡逑工作流量逦７０ｍ３／ｈ逡逑３．２．２邋传感器选型逡逑土壤温湿度传感器：选择ＭＳ１０邋土壤温湿度传感器，该传感器的优点是精度高，误差小。其逡逑原理是测量土壤的电解质常数，以反映土壤水分的含量。不但如此，ＭＳ１０使用国际通用的水分逡逑测量的方法下还能够测量土壤中水分的体积的占比。实物外观如图３－３所示。逡逑－１５－逡逑

【参考文献】