基于WSN的智能节水灌溉系统设计方案
《基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发》
《基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发》篇一一、引言随着科技的不断进步，设施农业的智能化发展已成为现代农业的重要方向。
其中，智能节水灌溉控制系统在农业中具有显著的意义，它可以提高农业的用水效率，减少水资源浪费，实现农作物的高产高效。
为此，本文提出了基于无线传感器网络（WSN）的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发。
二、系统开发背景及意义在传统的农业灌溉中，由于缺乏科学的管理和精准的控制系统，往往存在水资源浪费、灌溉不均等问题。
而基于WSN的智能节水灌溉控制系统，可以通过实时监测土壤湿度、气象信息等数据，实现对农田的精准灌溉，从而节约水资源，提高农作物产量。
此外，该系统还可以通过远程控制实现实时监控和调度，为农业生产提供有力的技术支持。
三、系统架构与功能设计1. 系统架构本系统主要由传感器节点、网关节点、控制中心等部分组成。
传感器节点负责实时监测土壤湿度、气象信息等数据，网关节点负责数据的传输和转发，控制中心负责数据的处理和决策。
2. 功能设计（1）实时监测：通过传感器节点实时监测农田的土壤湿度、气象信息等数据。
（2）数据处理：将监测到的数据传输到控制中心进行处理和分析，为灌溉决策提供依据。
（3）精准灌溉：根据数据处理结果，通过控制系统实现精准灌溉，确保农田的水分需求得到满足。
（4）远程监控：通过远程控制实现实时的系统监控和调度，方便农民进行农业生产。
四、WSN技术的应用WSN技术在本系统中发挥了关键作用。
首先，传感器节点通过无线通信技术实时传输数据到网关节点，网关节点再将数据传输到控制中心。
其次，WSN技术可以实现数据的实时监测和传输，为精准灌溉提供了重要的支持。
此外，WSN技术还具有低功耗、低成本、高可靠性等优点，可以有效地提高系统的运行效率和稳定性。
五、系统实现与测试本系统的实现主要涉及到硬件设计、软件开发和系统测试等部分。
其中，硬件设计主要包括传感器节点、网关节点等设备的选择和设计；软件开发主要包括数据采集、数据处理、控制决策等功能的实现；系统测试则是对整个系统的性能进行测试和评估。
基于无线传感网络的智慧灌溉系统设计与优化
基于无线传感网络的智慧灌溉系统设计与优化无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由多个分布式无线传感器节点组成的网络系统。
智慧灌溉系统则是利用无线传感网络技术来实现对农作物灌溉的自动化管理。
本文将以基于无线传感网络的智慧灌溉系统设计与优化为主题，分为以下几个部分进行探讨：系统架构设计、传感器节点布局、数据收集与处理、灌溉策略优化与自适应控制。
一、系统架构设计基于无线传感网络的智慧灌溉系统主要包括传感器节点、数据中心和控制中心。
传感器节点负责采集土壤湿度、温度等环境信息，通过无线传感网络将数据传输至数据中心。
数据中心进行数据的存储和处理，并根据灌溉策略生成控制指令传输至控制中心。
控制中心接收控制指令，并通过执行机构对灌溉设备进行控制。
二、传感器节点布局为了实现对农田的全面监测，传感器节点的布局需要考虑农田的大小、形状以及植物的分布等因素。
合理的传感器节点布局可以提高监测精度和系统的可靠性。
一种常见的布局方法是根据农田的大小和形状进行规则或随机的节点部署，以确保整个农田区域都能被节点所覆盖。
三、数据收集与处理传感器节点采集到的环境数据需要通过无线传感网络传输至数据中心进行进一步的处理。
在数据传输过程中，需考虑传输距离、传输功耗和传输稳定性等问题。
数据中心对接收到的数据进行存储和预处理，并运用数据挖掘和机器学习方法分析数据，提取有价值的信息，为灌溉策略的优化和决策提供支持。
四、灌溉策略优化与自适应控制灌溉策略的优化是提高智慧灌溉系统效能的关键。
传感器节点采集到的土壤湿度和温度等环境数据可以用于确定植物的需水量，进而根据需水量调整灌溉的时间和量。
基于传感器数据的自适应控制可以实现对灌溉系统的自动调节和优化，以满足植物的生长需求。
此外，还可以结合气象数据和植物感知数据等其他信息，通过建立数学模型和算法对灌溉系统进行优化设计，提高水资源利用效率和作物产量。
五、系统的可靠性与安全性智慧灌溉系统的可靠性和安全性对系统的长期稳定运行至关重要。
《基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发》
《基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发》篇一一、引言随着科技的不断进步，设施农业逐渐成为现代农业发展的重要方向。
而节水灌溉作为设施农业中的关键环节，其控制系统的开发显得尤为重要。
无线传感器网络（WSN）技术的出现为设施农业的智能节水灌溉控制系统的开发提供了新的可能性。
本文旨在探讨基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发过程及优势。
二、系统开发背景及意义近年来，全球水资源日益紧缺，节约水资源已成为人类共同面临的问题。
在设施农业中，传统的灌溉方式往往存在水资源浪费、灌溉不均匀等问题。
因此，开发一种基于WSN的智能节水灌溉控制系统，可以实现精确、高效、节水的灌溉管理，提高农业生产效益，同时减少水资源浪费。
三、系统架构与工作原理1. 系统架构：本系统主要由无线传感器网络、数据传输模块、中央控制系统和灌溉执行模块四部分组成。
其中，无线传感器网络负责实时监测土壤湿度、温度等环境参数；数据传输模块负责将监测数据传输至中央控制系统；中央控制系统对数据进行处理并作出决策；灌溉执行模块根据中央控制系统的指令进行灌溉操作。
2. 工作原理：系统通过无线传感器网络实时监测土壤湿度、温度等环境参数。
当土壤湿度低于预设阈值时，无线传感器网络将数据传输至中央控制系统。
中央控制系统对数据进行处理，分析当前环境条件，判断是否需要启动灌溉操作。
若需要灌溉，则通过数据传输模块向灌溉执行模块发送指令，执行灌溉操作。
四、关键技术与算法1. 无线传感器网络技术：采用低功耗、高稳定性的无线传感器节点组成网络，实现环境参数的实时监测和传输。
2. 数据处理与决策算法：通过数据处理算法对监测数据进行处理，结合预设的灌溉策略和作物生长需求，作出是否需要灌溉的决策。
3. 智能灌溉控制算法：根据决策结果，通过中央控制系统向灌溉执行模块发送指令，实现精确、高效的灌溉操作。
五、系统优势及应用前景1. 精确性：系统能够实时监测土壤湿度、温度等环境参数，结合数据处理与决策算法，实现精确的灌溉操作。
我国智慧灌溉系统设计方案
我国智慧灌溉系统设计方案智慧灌溉系统设计方案一、概述智慧灌溉系统是一种利用现代智能技术和控制策略实现精准灌溉的系统。
其主要目标是提高农田灌溉水资源利用率，减少水资源浪费，并提高农田作物的产量和品质。
本方案将从传感器监测、数据采集与传输、自动控制和可视化管理等四个方面，设计一套完善的智慧灌溉系统。
二、传感器监测传感器监测是智慧灌溉系统的关键环节，通过对土壤湿度、气温、光照强度等多种参数的监测，获取农田的实时环境信息。
采用高精度的土壤湿度传感器可以实时监测土壤水分含量，将土壤湿度分为不同的水分阈值区间，根据不同的农作物需水量，确定灌溉的时机和水量。
同时，还可以利用气象传感器监测气温和光照强度等参数，以便更好地控制灌溉系统的运行。
三、数据采集与传输数据采集与传输是将传感器监测到的数据进行采集和传输的过程，其主要目的是将实时环境信息传输到控制中心进行数据处理和分析。
可以使用无线传感器网络（WSN）或物联网技术实现数据的采集和传输。
采用无线传感器网络可以方便地布置传感器节点，并通过网络将数据传输到控制中心。
此外，还可以利用物联网技术，将各个传感器节点连接到云端服务器，实现远程数据采集和传输。
四、自动控制自动控制是智慧灌溉系统的核心技术，主要通过控制阀门和泵站等设备，实现对灌溉系统的自动控制。
可以根据传感器监测到的土壤湿度和其他环境信息，确定灌溉的时机和水量，并通过控制阀门和泵站等设备进行自动控制。
在控制阀门方面，可以采用智能控制阀门，实现对不同区域的灌溉水量的精确控制。
而在泵站控制方面，可以采用电子控制系统，自动调节泵的启停和水流量。
五、可视化管理可视化管理是智慧灌溉系统的重要组成部分，通过图形化界面展示灌溉系统的状态和数据信息，方便农民和管理人员进行监控和管理。
可以开发手机APP或网页端，实现对智慧灌溉系统的远程监控和控制。
通过这种方式，农民和管理人员可以随时查看农田的实时环境信息、灌溉状态，调整灌溉计划，提高灌溉效果。
《基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发》
《基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发》篇一一、引言随着科技的不断进步，设施农业作为现代农业的重要组成部分，正逐渐实现智能化、高效化的发展。
其中，智能节水灌溉控制系统是设施农业发展的重要方向之一。
本文将介绍一种基于无线传感器网络（WSN）的设施农业智能节水灌溉控制系统的开发，旨在提高灌溉效率，降低水资源浪费，推动设施农业的可持续发展。
二、系统概述基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统主要由无线传感器网络、数据传输模块、中央控制单元和灌溉执行机构等部分组成。
无线传感器网络负责实时监测土壤墒情、气候条件等信息，数据传输模块将监测到的数据传输至中央控制单元。
中央控制单元根据接收到的数据和预设的灌溉策略，通过数据传输模块向灌溉执行机构发送控制指令，实现智能节水灌溉。
三、系统开发1. 硬件设计硬件部分主要包括无线传感器节点、数据传输模块、中央控制单元和灌溉执行机构。
无线传感器节点负责监测土壤墒情、气候条件等信息，数据传输模块采用无线通信技术实现数据的传输，中央控制单元采用高性能单片机或嵌入式系统，实现数据的处理和控制指令的发送。
灌溉执行机构根据控制指令实现灌溉操作。
2. 软件设计软件部分主要包括无线传感器网络协议、数据传输协议、中央控制单元的软件程序等。
无线传感器网络协议采用ZigBee等无线通信协议，实现节点间的通信和数据传输。
数据传输协议负责将监测到的数据传输至中央控制单元，并进行数据处理和分析。
中央控制单元的软件程序负责接收数据、处理数据、发送控制指令等操作。
3. 系统集成与测试在硬件和软件设计完成后，需要进行系统集成与测试。
系统集成主要包括各部分硬件的连接和软件的调试。
测试阶段需要对系统的各项功能进行测试，包括无线传感器网络的通信性能、数据传输的准确性、中央控制单元的处理速度和控制精度等。
测试完成后，对系统进行优化和调整，确保系统的稳定性和可靠性。
四、系统应用基于WSN的设施农业智能节水灌溉控制系统具有以下应用优势：1. 提高灌溉效率：系统能够实时监测土壤墒情和气候条件等信息，根据实际情况自动调整灌溉策略，提高灌溉效率。
(完整word版)智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统,是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下,实现节约用水而提出的一整套解决方案。
智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间;智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉,也可以自动关闭灌溉;可以实现土壤太干时增大喷灌量,太湿时减少喷灌量。
一、智能节水灌溉系统的功能设计智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。
系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。
要实现灌溉水量的多与少的调节,必须要有变频器.在可编程控制器内预先设定50％—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号.针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。
依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量，控制灌溉设备工作实现智能灌溉；依托Internet管理员有权对系统远程管理，满足了规模化灌溉的需求。
根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0。
6提高到0。
9。
系统结合了无线传感、计算和网络通信技术，解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。
智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。
智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类,光照数量来优化用水量,还可以在雨後监控土壤的湿度。
有研究现实,和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16％到30％.加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。
二、智能节水灌溉系统的设计背景灌溉造成水资源大量浪费美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。
基于WSN的温室智能灌溉系统软件设计
基于WSN的温室智能灌溉系统软件设计作者：毛威来智勇耿楠来源：《现代电子技术》2017年第16期摘要：在温室智能灌溉系统硬件基础上，设计并开发温室智能灌溉系统上位机软件。
该软件采用Microsoft Visual Studio 2012和数据库进行设计、开发，具有实时数据查询、历史数据查询以及网络拓扑结构显示等功能。
该软件主要实现温室大棚环境信息的实时采集以及ZigBee网络拓扑结构的实时绘制；集成了传感数据的数据融合机制，提高了采集精度；人机接口均采用友好的图形化界面。
同时开发了智能农业控制微信公众号，为移动终端获取温室信息、发送控制命令等功能提供便利。
测试结果表明，上位机软件界面友好、功能完善、人机接口丰富，可以对各种温室数据进行有效管理，能够满足温室智能灌溉系统的需求。
关键词：温室环境监控；多传感器数据融合；网络拓扑结构绘制；微信远程控制中图分类号： TN926⁃34； TP274.2 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2017）16⁃0005⁃05Abstract： On the basis of the greenhouse intelligent irrigation system hardware， the host computer software for supporting the hardware was designed and developed. The PC monitoring software designed and developed with Microsoft Visual Studio 2012 and database technology has many functions， such as real⁃time data query， historical data query and network topological structure display， and can realize real⁃time acquisition of greenhouse environment information and real⁃time drawing of the ZigBee network topological structure. The fusion mechanism of sensing data was integrated and the data acquisition accuracy was improved. The friendly graphical interface was adopted for all man⁃machine interfaces. Moreover， the WeChat Official Account was developed to provide access to Greenhouse environment information and send control command for mobile terminal. The testing results show that the designed host computer software possesses many advantages， such as friendly man⁃machine interface， perfect functionality and abundantman⁃machine interfaces， can manage various greenhouse data and meet application requirements of greenhouse intelligent irrigation system effectively.Keywords： greenhouse environment monitoring； multi⁃sensor data fusion； network topological structure drawing； WeChat remote control0 引言我国是世界上人均水资源最贫乏的国家之一，我国每年农业和工业都因缺水造成重大损失[1]。
基于WSN的温室智能灌溉系统软件设计
关键词：温室环境监控；多传感器数据融合；网络拓扑结构绘制；微信远程控制
中图分类号：TN926⁃34；TP274.2
文章编号：1004⁃373X（2017）16⁃0005⁃05
文献标识码：A
Software design for greenhouse intelligent irrigation system based on
室大棚环境信息的实时采集以及 ZigBee 网络拓扑结构的实时绘制；集成了传感数据的数据融合机制，提高了采集精度；人机
接口均采用友好的图形化界面。同时开发了智能农业控制微信公众号，为移动终端获取温室信息、发送控制命令等功能提
供便利。测试结果表明，上位机软件界面友好、功能完善、人机接口丰富，可以对各种温室数据进行有效管理，能够满足温室
楠
（西北农林科技大学 信息工程学院，陕西 杨凌
摘
712100）
要：在温室智能灌溉系统硬件基础上，设计并开发温室智能灌溉系统上位机软件。该软件采用 Microsoft Visual
Studio 2012 和数据库进行设计、开发，具有实时数据查询、历史数据查询以及网络拓扑结构显示等功能。该软件主要实现温
of greenhouse intelligent irrigation system effectively.
Keywords：greenhouse environment monitoring；multi⁃sensor data fusion；network topological structure drawing；WeChat
wireless sensor network
MAO Wei，LAI Zhiyong，GENG Nan
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基于WSN的智能节水灌溉系统设计方案
本设计的主要内容是研制开发适合我国国情的、低成本的易推广的、主要应用于温室大棚的节水灌溉自动控制系统，为实现我国农业高效节水灌溉提供技术装备。
由于不同农作物有不同的需水特性灌水时间、灌水量既影响农产品的产量也影响农产品的质量,因此,高效节水灌溉自动控制技术主要是向适时适量、按需灌溉的方向发展。
所以,该设计主要包括两个方面,一是测,获取土壤水分信息,并根据土壤水分信息及温度和作物需水特性来决定灌溉时间与灌溉量的多少。
这将摆脱以往仅凭经验灌溉的灌溉模式,使作物灌溉决策建立在科学的基础之上。
二是控,研究如何根土壤条件、土壤水分信息及作物需水特性进行合理的灌溉决策,即将传统的凭经验由人工手动阀门控制灌溉方式改为自动进行适时适量、按需灌溉控制。
单片机系统根据测得土壤的温度和湿度值通过程序来控制水泵的放水量从而提高水的利用效率节省大量人力,达到智能灌溉节约用水的目的。
系统采用STC12c5a单片机来实现。
用湿度传感器FC-28对湿度进行采集,所得电流信号经处理得到可用的电压信号,输入到A/D转换器转化成数字信号,再由单片机对此信号进行处理。
用温度传感器DS18B20对温度进行采集,所得信号经内部处理,直接得到可用的数字信号,将采集的温度值和土壤的湿度值,通过zigbee节点，将数据通过自组网的方式传送给zigbee网关,zigbee网关通过串口通信的方式与单片机连接，单片机上装有GPRS模块，将数据通过短信的方式发送
给终端手机用户，手机用户能够接收到实时的数据。
手机用户通过AT指令，反过来经过GPRS模块、串口通信设置传感器的阈值电压。
当温度、土壤湿度低于设定阈值时，通过zigbee节点的继电器，采用外接电源，驱动外面电机工作，实施喷灌；当温度、土壤湿度高于设定阈值时，通过zigbee节点的继电器，停止驱动，电机停止工作，不再喷灌。
下面是整个系统的框图：
1.温度传感器的选择
方案1:采用热敏电阻。
可满足+35度到+95度的测量范围,但热敏电阻精度、重复性和可靠性都比较差,对于检测精度小于1度的温度信号是不适用的。
方案2:采用温度传感器DS18B20。
DS18B20具有体积小、质量
轻、线形度好、性能稳定等优点。
其测量范围在-50度到+125度,满刻度范围误差为0.3度,当电源电压在5到10V之间、稳定度为1﹪时,误差只有0.01度,其各方面特性都满足此系统的设计要求。
此外DS18B20自带A/D转换,省去了很多硬件设计麻烦。
经上述比较,方案2明显优于方案1,故用方案2来设计。
DS18B20
2.土壤湿度传感器的选择
我们选用FC-28土壤湿度传感器，传感器两级采用加宽的感应铜箔，它的表面表面采用镀镍工艺，防止生锈，延长使用寿命，感应面积加大，对土壤湿度的检测更灵敏；而且传感器的价格便宜，满足我们的要求。
土壤湿度模块对环境湿度最敏感，模块在土壤湿度达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当土壤湿度超过设定阈值时，模块DO 输出低电平；输出D0可以与zigbee模块直接相连，来检测高低电平，由此来检测土壤湿度；输出DO可以直接驱动继电器模块。
工作电压3.3V-5V模块双输出模式，数字量输出简单，模拟量输出更精
确。
模拟量输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得土壤湿度更精确的数值。
如下所示：
3.Zigbee模块的选择：
Zigbee模块采用工业级zigbee模块，频段为2.4G，通信距离可达1km，串口(UART)透明数据传输，模块支持客户CC2530程序。
满足我们的要求。
如下所示：
4.GPRS模块的选择：
选用华为CE0168型号，它具有标准的SIM 卡接口；最大下行速率：85.6Kbit/s，最大上行速率：42.8Kbit/s；支持短消息业务，满足我们通信需要。
模块如下所示：
5.电机的选择：
我们首先想制作一个水泵模型。
电机驱动水泵模型示意图：
本设计的创新点是:基于单片机控制的智能节水灌溉系统制造成本低、体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠。
此系统在农业灌溉系统中,具有较好的推广应用价值。
（这是我们的方案，请老师批评指正！）。