基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发.pdf

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基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发卉繇,王跃宣淼览,李海霞刘吉林大学学报ぱО要:根据农田环境的应用需求,设计了农田土壤温湿度监测系统,该系统由农田无线监测网络和远程数据中心两部分组成。采用以无线微处理器为核心的传感器节点开发策略,构建基于协议的无线监测网络;采用微处理器谇度胧絃开发的网关节点实现数据汇聚和通信方式的远程数据转发。远程数据中心的管理软件采用了数据库管理模式,并通过应用嵌入式榧釧进行监测数据的实时变化和空间变异分析。系统的设计开发为精细农业时空差异性与决策灌溉研究提供了有效工具。关键词;农业工程;土壤温湿度监测系统;无线传感器网络;;精细农业中图分类号:;南妆晔堵耄篈文章编号:—,北京;寤4笱Ю砺奂扑慊蒲а芯克本摘,MaohualWangYue-xuan2Ma:/通讯联系人:汪懋华,男,教授,:“精细农业”智能信息支持技术,农业与生物系统383DaokunlLiHaixialUniversityBeijing,.,.,甌—瓵communicationIncenterthe—ArcEnginean—:——.863(2006AAl02216)(1978)E-mailliuhui_mail@工程.:.,No3
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一蘸矬I矬兰肺￡脚罡竺Ⅲ12[II!!卉,等:基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发目前,国内外科研人员已经将无线传感器网n1]以农田应用为背景,以研究土壤水分及温度的连续时空变异,指导决策灌溉为目标,通过分析农田环境具体特点,设计开发了低成本、实用化,基于无线传感器网络技术的农田土壤温湿度监测示范监测系统开发前,综合分析了农田环境的应用特点,利用有利条件,规避不利因素。基于无线5点:①应用环境可知性;②充足的太阳能资源;③作物具有固定的生育周期;④应用环境动态变化;⑤农田基础设施少。此外,农机的田间作业和各种天气条件也是系统设计过程中需要慎重考虑的因素。综合分析上述应用特点,借鉴国外研究经验,1据中心两部分组成。无线传感器监测网络由分布在农田中多个智能传感器节点组成,实时采集土壤水分、土壤温度参数,基于无线通信协议组建网络,所有节点数据最终路由到网关节点,由网关节点将全部数据通过无线4的所有节点均采用太阳能供电模式。远程数据中心负责数据的接收、存储和时空分析。传感器节点传感器节点是一个微型的嵌入式系统,具有一定的处理能力和通信能力。处理器模块为核心,扩展了通信接口、总线接口、传感器接口和供电接口设计。模块具有籆,支持1544ADC2DACSPI2感器节点控制板结构设计框图,采用了太阳能电堡壁墨6串行端口与上位机通信实现程序下载。土壤水分传感器采用了作者所在单位自主研制开发的FDS壤混合体的介电常数,获得土壤水分。土壤温度传感器采用了基于半导体极测量原理的STl01接到节点控制板的传感器接口,经信号调理后接入的疍通道,通过标定曲线转换得到33刘系统。系统需求分析系统结构设计所示。监测系统由无线传感器监测网络和远程数(1)传感器节点以公司的无线微L片。605algricuhure篴;籞籶l监测系统结构示意图8