基于3S技术联合的农田墒情远程监测系统开发
3S技术在土地资源管理中的应用与发展
1 3S 技术概述3S 指的是RS、GPS 和GIS，是一项综合技术，在土地资源管理中得到了有效运用。
1.1 RS 技术RS 技术是指遥感技术，它能够利用微波、红外和可见光等方式实施检测，无需靠近探查目标，就能远程探查，基于对电磁波进行收集和分析，可以有效地描述物体的特征和特点，进而掌握物体的实时变化情况，其在土地资源管理中的运用具有重要意义。
通过利用光学遥感，能够对目标反射以及散射情况进行探查；利用热红外可以对目标热量进行探查；利用微波遥感，能够对目标散射以及微波辐射状况进行探查，并且能持续工作，穿透森林和冰雪等，为土地资源的调查提供保障。
该技术具有以下显著特点。
1）分辨率高，可以对地面很小的光谱差异进行分析，具体探查目标，更好地识别目标，甚至是捕捉和鉴别矿物质，精准地获取土地的具体信息；2）多时相性。
这对动态监测具有重要作用，不同的多时相卫星能够提供不同时期和土地的使用信息，定期获取信息，且分辨率很高，微波遥感技术的运用，可确保全面持续性工作。
1.2 GPS 技术GPS 技术广为大家熟知，应用广泛，在当前发挥着重要作用。
其具有显著的优势，比如，全覆盖、全天候、高精度，能够高效、准确地明确目标，进而有效地进行探查和观察，为工作人员提供便利。
1.3 GIS 技术GIS 技术是资源以及环境信息系统通过利用计算机软件对地理空间信息进行相应的处理，如，存储、检索、管理、收集、综合分析等，进而通过不同形式的图形或数据产品输出得到信息。
该技术在时效性方面具有优势，能够快速提供土地资源的实际情况，第一时间对信息进行更新，方便及时了解和掌握土地资源变化情况。
1.4 3S 集成这几种技术各具优势和特点，然而在具体运用中仍有不足，存在一些影响因素，将三种技术综合运用可以实现互补，全面发挥各种技术的作用，显著提升功能和效率。
所以，3S 技术具有更强的功能，基于运用遥感技术和全球定位技术可以高效获取相关的信息，再运用GIS 技术对空间数据实施高效的分析，进而对信息进行有效、动态的管理。
3S技术在精准农业中的应用研究
3S技术在精准农业中的应用研究
遥感技术在精准农业中的应用研究主要包括农作物遥感监测和农田土壤遥感监测。
通
过遥感数据获取农作物的生长情况、植被指数、叶面积指数等信息，可以实时监测并评估
农作物的生长状况，帮助农民制定科学的农业生产计划，并及时采取措施来应对灾害和病
虫害。
土壤遥感监测则可以获取农田土壤的含水量、质地、营养状况等信息，通过分析这
些信息，可以进行精确施肥、灌溉调度等农事管理，提高农田的利用效率和产量。
地理信息系统在精准农业中的应用研究主要包括农业信息系统建设和农业空间分析。
农业信息系统通过整合遥感、气象、生态环境等数据，实现对农业资源和生产过程的监测、管理和决策支持，能够为农业生产提供全面、及时、准确的信息，帮助农民实现精细化管理。
农业空间分析则通过地理信息系统的功能，对农田的土地利用、作物类型、耕地变化
等进行空间分析，为农田规划和管理提供科学依据。
全球定位系统在精准农业中的应用研究主要包括定位导航和精确测量。
通过全球定位
系统的定位导航功能，农民可以实现精确作业、精确施肥、精确灌溉等，提高农田的利用
效率和减少资源浪费。
精确测量则可以定位农田、测量地形地貌、测量农田土壤质量等，
为农业规划提供精确的基础数据。
3S技术在精准农业中的应用研究为农业生产提供了科学依据和技术支持，可以帮助农民实现农业生产的精细化管理，提高农田的利用效率和农产品的产量。
随着技术的不断发
展和推广，相信3S技术在精准农业中的应用将会越来越广泛。
基于单片机和3G 的远程无线土壤参数监测系统
基于单片机和3G 的远程无线土壤参数监测系统张辉;胡钢【摘要】The current soil parameters monitoring machines,generally using wire connection,is inconvenient to layout.In this paper,a design of soil parameters monitoring system based on Zigbee and 3G is presented.The system is composed of MCU Msp430,radio frequency chip CC2530 and 3G router. Firstly,the Msp430 processes data from sensors.Then,the short -distance wireless communication networks of zigbee collect all data from different stly,the 3G router realizes long -distance wireless communication.Therefore,the monitoring center can acquire real -time soil parameters.The test result shows that it has practicability.%目前市场上关于农田土壤参数采集的装置多采用有线方式，布线不便、缺乏灵活性，因此，提出了基于 Zigbee 和3G 的无线土壤参数采集系统。
该系统由单片机 MSP430、射频芯片CC2530以及3G 路由器组成。
单片机对传感器数据进行采集、处理和发送，经 ZigBee 组网把多节点数据汇聚到中心节点，实现短距离通信，再经3G 路由器实现远程通信，最终实现数据的远程传输，从而达到实时监测土壤参数的目的。
3S技术在精准农业中的应用研究
3S技术在精准农业中的应用研究3S技术是指遥感（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS）三种技术的综合应用。
通过遥感技术获取大范围的地表信息，再结合GPS定位系统获取准确的地理位置信息，最后通过GIS进行空间分析和管理，这三种技术相互配合，可以实现对农业生产环境的精准监测和管理，从而实现精准农业生产。
随着科技的不断发展，3S技术在农业领域的应用越来越广泛，对农业生产的提高是有着非常大的意义的。
本文将针对3S技术在精准农业中的应用进行研究和探讨。
一、3S技术在农业生产中的应用概况遥感技术是指利用飞行器、卫星等远距离传感器获取地球表面信息的技术，它可以获取到的信息包括土地利用、植被分布、土壤水分等。
在农业生产中，可以通过遥感技术对农田进行监测，获取农田的实时信息，为农业生产提供数据支持。
2. GPS定位系统在农业生产中的应用GPS定位系统是一种全球卫星定位系统，可以提供准确的地理位置信息。
在农业生产中，可以通过GPS定位系统实现对农田的精准测绘和管理，不仅提高了生产效率，还可以减少用于农田管理的人力和物力成本。
GIS是一种对地理信息进行分析、存储、管理和展示的系统，可以将地理空间信息与属性信息相结合，实现对空间数据的精准管理和分析。
在农业生产中，GIS可以帮助农民进行农田的空间分析，实现对农田的精细化管理，提高农田的利用效率。
以上三种技术分别从获取地表信息、提供地理位置信息、对空间数据进行管理和分析的角度，为农业生产提供了强大的技术支持，可以实现对农田的精准监测和管理，从而提高农业生产的效率和质量。
1. 遥感技术在精准农业中的应用研究在精准农业中，遥感技术可以通过无人机等载具获取农田的高分辨率影像，通过对影像的分析，可以实现对农田土壤肥力、植被生长情况、作物病虫害等信息的获取。
3S技术在农业方面的应用探讨
3S技术在农业方面的应用探讨
农业已经成为世界各国都参与的重要产业，它是物质文明的基础，也是社会经济的支柱。
随着科技的发展，3S技术也应用于农业领域，其应用将带来农业生产效率的大幅提升，提高农业生产的水平。
3S技术在农业的应用，是指基于GPS、地理信息系统和遥感技术（3S）开发的农业信
息系统，全称为”三位一体化“农业信息系统。
主要内容有农田测量、土壤分析、农作物
分析、农作物管理等。
三位一体化农业信息系统是指将GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）和遥感技术（Remote sensing）相结合的一种信息系统，它将新一代科技与传统农业完美结合，
给农田生产带来极大的帮助。
首先，GPS可以实现精确定位和非常精确的地图制作，实现农田调查和测绘，使农民
能够利用GPS技术实现精准灌溉、精准施肥和播种等操作，进一步提高农作物产量和品质。
其次，利用遥感技术可以监测农业植被的变化，判断土壤肥力变化，准确评估农业生
产情况及未来预测，便于农民为农田施肥、播种采取更有效的管理措施，增加农作物收获量。
此外，GIS系统可以为农民提供更好的数据管理，将环境、土壤、农作物等的数据和
时间量联系起来，实现农业用水管理和控制，进一步提高农民种植农作物的质量和持续产
出能力。
总之，3S技术为农业发展提供了新的出路，它能更好地应用于农业管理过程中，帮助农民实现更有效的生产管理，实现其生产效率极大提升，从而改善农业生产水平。
基于三维光谱空间的农田干旱监测模型及系统实现的开题报告
基于三维光谱空间的农田干旱监测模型及系统实现的开题报告一、研究背景和意义随着全球气候变化和人类活动的加剧，农田干旱成为世界各地农业生产的重要问题。
精准监测农田干旱状况、及时预警、采取科学合理的水资源管理措施对于保障农业生产、维护生态环境、促进农村经济发展具有重要意义。
传统的农田干旱监测方法通常使用遥感数据和气象数据来估计干旱指标，但是这些方法在提供干旱指标方面存在局限性和不足。
另一方面，三维光谱空间技术在农业监测和大气研究方面已得到广泛应用，具有更高的观测精度和全球定量化能力。
因此，开发一种基于三维光谱空间的干旱监测模型和系统实现具有重要意义。
二、研究内容和方法本文将针对三维光谱空间技术在农田干旱监测中的应用问题开展研究，主要包括以下内容：1.分析现有农田干旱监测方法的优缺点和局限性，明确采用三维光谱空间技术实现农田干旱监测的必要性和可行性。
2.探讨三维光谱空间技术在农田干旱监测中的原理和特点，选取适合的光谱数据和指标参数，并构建三维光谱空间干旱监测模型。
3.基于所构建的三维光谱空间干旱监测模型，开发实现农田干旱监测系统，包括数据采集、处理、分析和预警功能。
4.使用实测数据验证所构建模型和系统的准确性和可靠性，并与传统方法进行对比分析，评估三维光谱空间技术在农田干旱监测中的优劣性。
本研究主要采用文献综述和实验研究方法，使用Hyperspectral Remote Sensing System对不同农田地块进行实地测试，获取三维光谱特征数据，构建农田干旱监测模型，并通过数据分析、处理和预警功能实现系统开发与应用。
三、研究预期成果和创新性通过本文研究，可以实现基于三维光谱空间干旱监测模型和系统的开发应用，具体预期成果和创新性如下：1.构建基于三维光谱空间的干旱监测模型，提高农田干旱监测精度和准确性。
2.开发实现农田干旱监测系统，具有数据采集、处理、分析和预警等功能，为农业生产和水资源管理提供科学信息支持。
基于3S 技术高精度自动化灌溉系统信息化平台设计
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计时代汽车 基于3S 技术高精度自动化灌溉系统信息化平台设计柳智鑫 王晓娟内蒙古电子信息职业技术学院 内蒙古呼和浩特市 010011摘 要： 运用3S技术和计算机控制系统,实时获取农用小区作物生长实际需求的信息,同时结合试验田的土壤和作物的水分数据，通过信息处理与分析,按需给作物进行施水的技术。
应用GPS定位功能，在控制平台上还能精确的显示出每个灌溉设备的工作状态，是否做好了作业的准备。
同时，利用传感器技术把灌溉设备的工作数据实时的传送到数据平台，为工作人员的维修提供数据支持。
关键词：3S 喷灌系统 信息化随着我国城镇化速度的加快，越来越多的农村人口涌入城市，农村中的剩余劳动力变少，这就要求我国加快农业的现代化水平。
本课题针对我国的北方地区普遍所采用手动开关控制的喷灌设备，其控制核心为低压电气触点开关。
它的缺点为控制的精度和准确度不高，设备在行走过程中轨道过宽，而且容易出现控制失灵的等问题如：多个行走电机速度不同就会导致设备翻车、对农作物造成碾压损害，还会导致喷灌水量的不均匀，从而导致农作物产量低、质量差，喷灌设备易损坏维修费用高等。
如何实现高精度自动喷灌成为农业自动化的一个难题。
针对此难题本课题采用3S技术的精细灌溉技术。
运用全球卫星定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），遥感技术（RS）和计算机控制系统，实时获取农用小区作物生长实际需求的信息，通过信息处理与分析，按需给作物进行施水的技术，可以最大限度提高水资源的利用率和土地的产业率。
利用PLC和变频技术为核心的自动化控制系统能够实时响应信息化平台发出的指令，高效率、高精度的完成喷灌任务。
1 3S技术3S技术是结合空间、传感器、卫星定位与导航、计算机等多学科技术集成的对地球表面的空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术[1]。
在现今科技水平飞跃发展的时代，我国的传统农业的弊端已经显露，人均占有耕地面积减少、水土流失严重、水体污染等问题制约着我国农业及其经济水平的发展[1]。
3S技术在精准农业中的研究与应用
3S技术在精准农业中的研究与应用3S技术是指遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）三种技术的集合，它们在精准农业中的研究与应用起到了重要作用。
精准农业是一种利用现代信息技术手段进行农业生产管理的新型农业生产方式，它以农田、农作物和农业机械的精确信息为基础，实现农业资源的合理利用和农业生产的高效率。
遥感技术是指通过卫星或飞机等无人机获取地球表面的信息数据。
在精准农业中，遥感技术可以用来获取农田的空间信息、土壤质量、植被覆盖等数据。
通过对这些数据进行分析，可以实现农田的准确定位、精确施肥和灌溉。
遥感技术还可以对农田进行监测，及时发现病虫害和其他异常情况，保障作物的正常生长。
地理信息系统（GIS）是一种集成了数据库、软件、硬件和地理数据的系统，它可以用来存储、管理和处理地理信息。
在精准农业中，GIS可以用来建立农田的地理数据库，记录和管理农田的基本信息、土地利用情况、地形地貌等数据。
通过GIS系统的分析和决策功能，可以实现对农田的精准管理和农业生产的优化。
可以利用GIS系统进行土地分级，确定土地适宜的农作物种植，提高农业生产效益。
全球定位系统（GPS）是一种利用卫星信号进行地球定位的技术。
在精准农业中，GPS 技术可以用来获取农机具的位置和行驶轨迹，实现农机作业的自动导航和精确定位。
通过GPS系统，可以实现农机具的精确操作，提高作业效率和作业质量。
GPS技术还可以用来进行田块划分、作物监测和农机调度等工作，实现农业生产的精细化管理。
3S技术在精准农业中的研究与应用起到了重要作用，它们的集成应用可以实现农田精确定位、精确施肥和灌溉、农机作业的自动导航等功能，提高农业生产效益和资源利用效率，为农业的可持续发展提供技术支持。
《基于物联网的设施农业远程智能化信息监测系统的开发》范文
《基于物联网的设施农业远程智能化信息监测系统的开发》篇一一、引言随着科技的不断进步，物联网技术在设施农业领域的应用逐渐广泛。
物联网技术通过实时收集、传输、处理和分析设施农业中的各种信息，为农业生产提供了智能化、远程化的解决方案。
本文旨在探讨基于物联网的设施农业远程智能化信息监测系统的开发，以促进农业生产的现代化和智能化。
二、系统概述基于物联网的设施农业远程智能化信息监测系统是一种集成了传感器技术、无线通信技术、云计算技术等先进技术的智能化系统。
该系统能够实时监测设施农业环境中的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等关键参数，同时通过远程控制实现对农业设施的智能化管理。
三、系统开发（一）硬件设计系统硬件主要包括传感器、数据采集器、无线通信模块等部分。
传感器负责实时收集设施农业环境中的各种信息，数据采集器负责将传感器收集到的数据转化为数字信号并进行初步处理，无线通信模块则负责将处理后的数据传输到云端服务器。
（二）软件开发系统软件主要包括数据传输、数据处理、远程控制等部分。
数据传输部分负责将硬件设备收集到的数据传输到云端服务器；数据处理部分负责对传输过来的数据进行处理和分析，以得出有用的信息；远程控制部分则负责根据处理后的信息对农业设施进行远程控制。
（三）系统集成与测试系统集成是将硬件和软件部分进行整合，形成一个完整的系统。
在系统集成完成后，需要进行严格的测试，以确保系统的稳定性和可靠性。
测试内容包括系统性能测试、功能测试、兼容性测试等。
四、系统功能与应用（一）系统功能基于物联网的设施农业远程智能化信息监测系统具有实时监测、数据分析、远程控制等功能。
实时监测能够实时收集和传输设施农业环境中的各种信息；数据分析则能够对收集到的数据进行处理和分析，以得出有用的信息；远程控制则能够根据处理后的信息对农业设施进行远程控制。
（二）应用领域该系统可广泛应用于温室种植、养殖场、农田灌溉等领域。
在温室种植中，该系统能够实时监测温室内的温度、湿度、光照等参数，为种植者提供科学的数据支持；在养殖场中，该系统能够实时监测动物的生长环境和健康状况，提高养殖效率；在农田灌溉中，该系统能够根据土壤湿度和作物需求自动控制灌溉系统，实现智能节水。
3S技术在精准农业中的研究与应用
3S技术在精准农业中的研究与应用精准农业是指利用现代信息技术、农业科学与技术手段，结合农业生产与管理实际，通过对农田、作物、动物和环境等进行全程监测、数据分析和调控，实现农业生产的高效、高质、可持续发展的一种农业生产模式。
而3S技术是精准农业中的重要支撑和关键技术，它包括遥感(Remote Sensing)、地理信息系统(Geographic Information System, 简称GIS)和全球定位系统(Global Positioning System, 简称GPS)。
遥感技术是通过获取卫星、航空飞机、无人机等平台上的影像以及对应的数据，对农田、作物和环境等进行非接触式的监测和检测。
通过分析遥感影像，可以获取农田的绿色指数、土壤水分、温度分布等数据，从而确定农田的健康状况和需求情况。
利用遥感技术，可以及时掌握作物的长势情况，对病虫害的发生进行预警，以便农民及时采取防治措施。
还可以根据遥感数据，制定施肥和灌溉的方案，实现农田的精准管理。
地理信息系统是通过收集、存储、管理、分析和显示与地理位置相关的数据和信息的一种信息系统。
在精准农业中，地理信息系统可用于绘制农田的地籍图，记录和管理各种农田管理的数据、农作物的品种、种植情况、产量等信息。
通过与其他数据的结合分析，可以对农田的特点、土地利用类型和农作物的分布情况进行分析，从而为农民提供决策支持。
地理信息系统还可以进行空间分析，优化耕地利用结构，合理规划农业生产布局。
全球定位系统是基于卫星信号的高精度定位和导航系统。
在精准农业中，全球定位系统主要应用于农机作业的精准定位和导航。
通过与农机结合，可以实现对农机的自动驾驶、作业路径的规划和调整、施肥和灌溉的精准施工等。
全球定位系统提高了农机作业的效率和精度，降低了农机作业对环境和土壤的影响。
3S技术在精准农业中的研究与应用，为农业生产提供了精细化管理、精确施策等手段。
通过遥感技术的监测和检测，地理信息系统的数据管理和分析，全球定位系统的精准导航，可以提高农田的利用效率，降低生产成本，保护环境，实现农业可持续发展。
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１７０农业工程学报２０１０定图ｌ农田墒情远程监测系统总体架构Ｆｉｇ．１Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅｒｅｍｏｔｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅ中层ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＧＰＳ网络由各网关节点组成，完成传感器节点的信息交汇、数据存储、指令收发、节点定位以及参数远程设置等功能。
·上层Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络由远程服务器和各客户端组成。
服务器从各网关节点接收信息，完成数据解析、处理、存储、查询、统计、图表绘制、网络发布以及与ＧＩＳ系统、决策支持等其他信息系统集成整合的功能，并可通过网关节点发送控制指令至底层传感器节点完成远程参数设置，使得客户端在任何时间地点只要登陆系统服务器，就可在线实时监测信息和远程设置参数，实现了Ｗｅｂ方式下客户端对传感器节点的远程参数设置功能。
２系统功能模块设计２．１传感器节点硬件设计传感器节点硬件结构如图２所示，主要由传感器模块、控制器模块、ＺｉｇＢｅｅ协议通讯模块以及太阳能自供电模块组成。
图２传感器节点硬件结构Ｆｉｇ．２Ｈａｌ＇ｄｗＲｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｅｎｓｏｒｎｏｄｅ控制器模块负责信息处理、任务调度、电源监测、通信协议执行和网络节点调度管理等工作。
控制器选用高性能、低功耗的ＡＴｍｅｇａｌ２８Ｌ，通过ＡＤ转换接Ｅｌ采集墒情数据，并通过ＳＰＩ接口与ＺｉｇＢｅｅ通讯模块连接，完成数据传输和指令收发等功能。
ＺｉｇＢｅｅ通信模块负责传感器节点之间以及节点与网关之间的通信工作。
选用低成本、低功耗、高集成度的工业用射频收发器件ＣＣ２４２０，该器件选择性和敏感性指数超过了ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性，具有超低电流消耗和高接收灵敏度等特点。
需要监测的墒情信息参数包括：土壤水势、土壤含水率、气温、相对湿度和地下水位。
所用到的传感器为四通道温湿度变送器，通过传感器测得的信号值，由经验公式可计算得到各信息参数。
考虑到农田环境中充足的太阳能资源，设计了太阳能自供电模块为节点提供能源。
该模块由两级能量存储器组成，其结构和实物分别如图３、４所示。
图３太阳能自供电模块结构Ｆｉｇ．３Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｅｄｍｏｄｕｌｅ图４太阳能供电的传感器节点Ｆｉｇ．４Ｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｅｄｎｏｄｅ选择超级电容作为主级能量存储器，锂聚合物电池作为后备能量存储器。
实际使用中，在长时间无光照时，使用锂聚合物电池供电；有光照时，使用超级电容储存的能量供电，并通过专用充电管理芯片ＢＱ２０５７管理电池电量。
传感器节点监视各级能量存储器电压，运行逻辑判断程序，通过电源切换芯片ＭＡＸ４５４４选择供电电源。
传统的太阳能供电组件，利用太阳能直接为可充电电池充电的方式在一定程度上延长了节点工作时间，但由于电池的频繁充放电造成其性能衰退加快，在效率和使用寿命上存在很多缺陷，而采用超级电容和聚合物锂电池组成的两级能量存储器，通过节点控制器对能量存储器进行状态监测和主动选择，在保证能源持续供应的同时，尽可能多地使用超级电容，减少电池的充放电次数，实现了能量的智能化自治管理，有效地延长了节点的使用寿命。
２．２传感器节点软件设计传感器节点软件设计主要包括传感器信号的采集处第４期李楠等：基于３Ｓ技术联合的农田墒情远程监测系统开发１７１理程序和基于ＺｉｇＢｅｅ协议的网络通讯程序。
传感器测得的电压信号经ＡＤ转换后，采用数字滤波处理以减少偶然因素的干扰，再通过经验公式计算得到需要监测的墒情信息参数。
ＺｉｇＢｅｅ协议栈（Ｚ．Ｓｔａｃｋ）是开发ＺｉｇＢｅｅ技术的关键软件和平台，用户需要按照ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准进行一系列的初始化和高层调用来完成用户应用程序设计。
调用ＺｉｇＢｅｅ协议栈的ＡＰＩ应用程序接１２１函数实现网络管理层的设备初始化、网络启动、网络配置以及路由等功能。
２．３网关节点硬件设计网关节点硬件结构如图５所示，由控制器模块、ＺｉｇＢｅｅ通讯模块、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＧＰＳ网络通讯模块、数据存储模块及太阳能自供电模块组成。
ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＧＰＳ网络通讯模块选用集成了ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＧＰＳ的低功耗三频接收器ＸＴ５５，其内置ＴＣＰ／ＩＰ协议，支持ＡＴ指令集。
控制器选用超低功耗的ＭＳＰ４３０Ｆ２４１８，具有较高的计算性能，通过ＳＰＩ接口与ＣＣ２４２０连接，完成对底层传感器网络的数据汇聚功能；通过ＵＡＲＴ接口与ＸＴ５５连接，完成数据传输、指令收发以及节点的精确定位等功能。
网关节点仍采用太阳能自供电模块供电。
太阳能自供电模块之多迫多＜多控翻嚣模块ｚｉｇｂｃｃｉｉ噍块ＸＴ５５ＩＩＭＳＰ４３０Ｆ２４１８ｌＣＣ２４２０础姬碉吲Ｕ糨ｆ－ＩＩ存储嚣图５网关节点硬件结构Ｆｉｇ．５Ｈａｒｄｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｉｎｋｎｏｄｅ２．４网关节点软件设计网关节点的软件设计主要包括基于ＺｉｇＢｅｅ协议的网络通讯程序、与ＸＴ５５的通讯程序以及信息汇集转发和指令接收发送等任务的协调管理程序。
其主要程序流程为：控制器从ＸＴ５５的ＧＰＳ模块接收节点实时地理位置信息；将此位置信息与从底层传感器网络接收到的农田墒情信息整合，按照约定的编码封装成数据帧；再以～定的流程编辑ＡＴ指令，并将指令和数据帧发送至ＸＴ５５的ＧＳＭ／ＧＰＲＳ模块，实现ＧＰＲＳ和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的网络连接和数据传输。
２．５远程服务器系统设计基于Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００Ｓｅｒｖｅｒ操作系统和ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２０００数据库系统，开发了农田墒情信息管理系统软件，其功能模块如图６所示。
１）数据管理模块：包括数据接收、解析、存储和处理等功能。
数据接收程序采用ＶＢ６．０基于Ｓｏｃｋｅｔ技术编写，通过监听服务器端口，创建控件数组可同时接受多个连接请求，将网关节点通过ＧＰＲＳ发来的数据按照自农田墒情信息系统数据管理Ｉｌ远程信息服务ｌ系统管理图６服务器系统功能模块Ｆｉｇ．６Ｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｓｏｆｓｅｒｖｅｒｓｙｓｔｅｍ定义的数据帧协议解析后存入数据库。
２）远程信息服务模块：包括数据实时显示、信息查询、图表自动绘制发布及远程参数设置等功能。
可以为用户提供信息浏览、数据查询及记录下载等服务。
针对以往监测系统中信息采集参数不易更改，缺乏控制的情况，设计了远程参数设置模块。
各传感器节点的工作模式、数据采样时间等系统参数的设置，都可通过客户端远程设置页面完成。
服务器后台处理程序从数据库读取设置的参数值，通过ＧＳＭ网络以短信方式发送至网关节点，再经底层传感器网络完成对传感器节点的参数设置。
通过与服务器数据库的交互，实现了Ｗｅｂ方式下客户端对传感器节点的远程参数设置功能。
３）系统管理模块：包括权限管理、系统维护以及系统集成等功能。
系统将墒情信息系统与地理信息系统（ＧＩＳ）集成，利用ＧＰＳ获得网关节点的精确位置，再根据各传感器节点预先的位置部署，计算出各传感器节点的具体位置信息，生成传感器节点图层，进而得到其空间差异信息。
基于ＧＩＳ系统的农田墒情监测流程如图７所示。
图７基于ＧＩＳ系统的农田墒情监测流程示意图Ｆｉｇ．７ＳｋｅｔｃｈｍａｐｏｆＧＩＳ·ｂａｓｅｄｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ３试验分析与应用试验测试时，传感器网络节点设计为每１０Ｓ完成１次信号采集和数据发送，为加快试验测试进程，选择的１７２农业工程学报２０１０笠聚合物锂电池的容量为３００ｍＡ·ｈ，实际应用中可根据需求选择足够容量的电池。
传感器节点连续工作Ｉｄ的供电性能测试如图８所示。
之出脚１｛《ｊ葵Ｏａ．超级电容和锂聚合物电池的电压变化曲线１８：ｏｏ０：ｏｏ６：００１２：００１８：００时刻ｂ．供电电源的切换状态图８传感器节点供电性能测试Ｆｉｇ．８Ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｔｅｓｔｏｆｓｅｎｓｏｒｎｏｄｅ由试验结果推算，在现有测试条件下，每天３－－一４ｈ光照即可保证节点持续工作约４～５ａ（充电电池寿命一般为４－－．５ａ，如果电池到时仍可使用，则工作时间更长），还可以通过降低节点通讯频率等方式进一步延长节点工作时间。
若光照时间不满足要求，则当电池容量不足时无法保证节点的连续工作，而只能间歇性工作。
增大电池容量，则可以增加节点在无光照时的连续工作时间，保证节点持续稳定地工作。
该系统已在河南省新乡封丘县试运行，共设８个测站，每个测站布置４个无线传感器网络节点，可采集的墒情信息参数包括：土壤水势、土壤含水率、气温、相对湿度和地下水位。
所用到的传感器为四通道温湿度变送器。
通过传感器测得的信号值，由经验公式可计算得到各信息参数。
表１为变送器电压信号与测定值关系。
表ｌ变送器电压信号与测定值关系Ｔａｂｌｅ１Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｖｏｌｔａｇｅａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ通过土壤水分传感器测得的电阻值，可计算出土壤水势值和土壤含水率值；通过两支温度传感器（气温传感器和湿球温度计）可计算出相对湿度值：通过地下水位传感器测得的地下水压值可计算出地下水位值，计算用到的关系式如下所示。
土壤水势关系式：尸戤３＋膨＋ｃ删土壤含水率关系式：Ｑ＝似３＋６妒＋ｃ什ｄ地下水位关系式：嗍一１０．２ＸＰ／１００相对湿度关系式：删．０６×Ｔｂ３＋ｏ．５１×Ｔｂ２＋５１．６３×Ｔｂ＋６０８．４３—７９．４９３＜（死一劭）／（０．０００６×死’＋０．００５１×死２＋ｏ．５２６３×死＋６．０８４３）式中：），——土壤水势值，ｋＰａ；Ｑ——土壤含水率，％；ｘ——电阻值，ｋＱ；ａ，ｂ，Ｃ，ｄ——常数，因传感器而变，可远程设置；卜地下水位；鲳——地下水位传感器至地面的距离，ｍ；卜地下水位传感器测得的水压值，ｋＰａ；Ｒ日——相对湿度；野叶球温度（气温）；死——湿球温度。
数据采样间隔设定为３０ｍｉｎ。
采集数据可经网关节点传送至远程服务器端。
安装在服务器端的管理软件实现数据的存储、显示、统计分析、查询和打印等功能。
系统客户端远程设置页面及监测点数据实时显示分别如图９、１０所示。
图９客户端远程设置页面Ｆｉｇ．９Ｐａｇｅｏｆｒｅｍｏｔｅｓｅｔｔｉｎｇｆｏｒｃｌｉｅｎｔｓ基于3S技术联合的农田墒情远程监测系统开发作者：李楠， 刘成良， 李彦明， 张佳宝， 朱安宁， Li Nan， Liu Chengliang， Li Yanming ， Zhang Jiabao， Zhu Anning作者单位：李楠,刘成良,李彦明,Li Nan,Liu Chengliang,Li Yanming(上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240)， 张佳宝,朱安宁,Zhang Jiabao,Zhu Anning(中国科学院南京土壤研究所,南京,210008)刊名：农业工程学报英文刊名：TRANSACTIONS OF THE CHINESE SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERING年，卷(期)：2010,26(4)被引用次数：8次1.赵春江;薛绪掌;王秀精准农业技术体系的研究进展与展望[期刊论文]-农业工程学报 2003(04)2.罗锡文;臧英;周志艳精细农业中农情信息采集技术的研究进展[期刊论文]-农业工程学报 2006(01)3.Ning Wang;Naiqian Zhang;Maohua Wang Wireless sensors in agriculture and food industry-recent development and future perspective[外文期刊] 2006(01)4.Cardell Oliver R;Smettem K;Kranz M A reactive soil moisture sensor network:Design and field evaluation 2005(02)5.Yunseop K;Evans R G;Iversen W M Remote sensing and control of an irrigation system using a distributed wireless sensor network[外文期刊] 2008(07)6.Valente A;Morais R;Serodio C A ZigBee sensor element for distributed monitoring of soil parameters in environmental monitoring[外文会议] 20077.Taneja J;Jaein Jeong;Culler D Design,modeling and capacity planning for micro-solar power sensor networks 20088.Cardell Oliver R;Smettem K;Kranz M Field testing a wireless sensor network for reactive environmental monitoring 20049.Cano A;Lopez Baeza E;Anon J L Wireless sensor network for soil moisture applications[外文会议] 200710.杨玮;李民赞;王秀农田信息传输方式现状及研究进展[期刊论文]-农业工程学报 2008(05)11.乔晓军;张馨;王成无线传感器网络在农业中应用[期刊论文]-农业工程学报 2005(04)12.李志伟;潘剑君;张佳宝基于GPS和SMS技术的土壤养分水分速测系统的研究[期刊论文]-农业工程学报 2008(02)13.包长春;石瑞珍;马玉泉基于ZigBee技术的农业设施测控系统的设计[期刊论文]-农业工程学报 2007(08)14.孙忠富;曹洪太;李洪亮基于GPRS和WEB的温室环境信息采集系统的实现[期刊论文]-农业工程学报 2006(06)15.张瑞瑞;陈立平;郭建华农田土壤监测无线传感器网络通信平台 2008(增刊2)1.毕宁强.朱瑞祥基于TC35i的GSM土壤信息远程监测系统[期刊论文]-农机化研究 2012(3)2.赵春江.吴华瑞.朱丽一种农田无线传感器网络能量控制与动态路由算法[期刊论文]-传感技术学报 2011(6)3.闫菱楠.李俐基于RTU的农田环境信息快速获取系统[期刊论文]-农业网络信息 2012(12)4.江朝晖.檀春节.支孝勤.王春生.马友华基于频域反射法的便携式土壤水分检测仪研制[期刊论文]-传感器与微系统 2013(1)5.孙彦景.丁晓慧.于满.田红基于物联网的农业信息化系统研究与设计[期刊论文]-计算机研究与发展 2011(z2)6.张增林.郁晓庆基于无线传感器网络的土壤信息采集系统[期刊论文]-节水灌溉 2011(12)7.张增林.郁晓庆基于ZigBee和ARM9的农田墒情远程监测系统[期刊论文]-节水灌溉 2011(7)8.杨鑫.申长军.赵春江.郑文刚低功耗远程墒情自动监测站设计[期刊论文]-节水灌溉 2012(7)9.母金梅.申志永3S技术在我国农业领域的应用[期刊论文]-农业工程 2011(2)10.张增林.郁晓庆基于无线传感器网络的农田土壤水分监测系统[期刊论文]-安徽农业科学 2012(6)11.张增林.郁晓庆基于无线传感器网络的农田土壤水分监测系统[期刊论文]-农业科学与技术：英文版 2012(1)12.邓小蕾.李民赞.武佳.车艳双.郑立华集成GPRS、GPS、ZigBee的土壤水分移动监测系统[期刊论文]-农业工程学报 2012(9)13.张增林.党革荣.郁晓庆.侯俊才.秦立峰无线传感器网络在农田节水灌溉系统中的应用[期刊论文]-节水灌溉2012(4)14.刘洋.杨维基于物联网的农田环境监测无线传感器网络的管理[期刊论文]-中国农学通报 2011(30)15.张琴.黄文江.许童羽.杨小冬.孙鹏小麦苗情远程监测与诊断系统[期刊论文]-农业工程学报 2011(12)本文链接：/Periodical_nygcxb201004028.aspx。