基于ZigBee的农业智能自动化节水灌溉系统

发布时间：2018-02-25 22:16

本文关键词： 农业灌溉 ZigBee 节水系统　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,伴随着电子信息通信行业的快速崛起,以及物联网领域的不断延伸,农业生产也逐渐吸纳了电子信息技术、互联网无线通信、物联网传感等技术,沿着更智能化与自动化、更精准化与无人化的前进趋势在进展。现代电子技术的融入,无疑将会推进农业生产技术加快改革与创新的进程,具有难以估量的益处和优势,不仅能够全方位智能无人化管理农业生产,节省大量的人力物力,同时,也可以为农作物的生长与繁殖提供最有益的生物条件与环境,进而能够很大程度地提高农业生产总量,并在另一方面同时降低农业成本,从而在整体上将农业生产的技术提升,生产总量增加以及达到提升整体经济效益。众所周知,水资源是人类以及动植物赖以生存的必要条件,干旱以及水资源利用率不足,是制约我国农业生产生活的重要因素。在水资源占有总量方面,中国具有得天独厚的优势,然而,我国水资源的人均占有率方面很低,在世界排名比较靠后,这其中最主要的原因在于巨大的人口基数的压力,而在农业灌溉领域,我国仍处于人工灌溉阶段,人们总体利用水资源的效率不高,浪费水资源的现象屡见不鲜,也极大地影响了我国农业的发展。本文针对ZigBee的无线通信技术,结合了GPRS远程控制技术,以太阳能清洁能源进行供电,搭建了一套智能自动化农作物节水灌溉系统,该系统可以实现实时监测土壤温湿度、空气温湿度,农民可以根据农作物种类,以及自身的需要,灵活地自行设置灌溉方案,为农作物提供最适宜的生存和生长环境,可以极大程度地保证农作物健康生长与增产,同时,该系统使用了喷灌的灌溉方式,提高水资源的利用率达到百分之九十以上,也引导了我国未来农业灌溉的发展趋势,为农业灌溉节水提供了可行性方案。本文主要特色是太阳能供电的远程操控并且智能程度高、自动化性质的节水灌溉方式,全文主要完成了以下的工作内容:1.通过对国内外农业灌溉现状的了解,对未来农业灌溉系统发展方向的预测,结合现代农业的总体需求,明确该系统所需囊括的功能与特点,用软硬件模块结合的方式实现总体的方案。2.考虑到该系统需要实现的功能和特点,以及设计方案本身,我们选择了基于ZigBee通信协议并辅以GPRS远程通信协议,结合传感器信息采集与汇总,进行数据的过滤、分析与应用,控制电磁阀进行自动化开关喷灌。3.根据ZigBee短程无线通信技术特点,使用自上而下的工作流程,形象化阐述整个灌溉系统的工作原理图,并在有效范围内合理的对利用的节点进行无遮挡配置和分配。4.完成所需的电路设计方案,并成功制作硬件系统电路并测试成功,并在此基础上设计系统控制软件。5.成功进行系统实地操作和控制,采集环境的温湿度数据,并根据数据进行设定灌溉时长,同时测试数据传输和控制的有效距离,完成系统成体构想的实现。本文以解决当下中国农业生产灌溉问题现状为目的,结合传感器技术,针对实际灌溉要求,设计并逐步成功搭建出基于ZigBee无线网络的自动化、智能化的农业灌溉系统,并成功通过实际环境测试,该系统预计未来会在市场上有较大的需求量。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S274;TN92

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