【摘要】：我國農(nóng)業(yè)種植面積廣大,而且一直都是農(nóng)民憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工灌溉,故用于灌溉的水資源消耗一直很大。隨著近幾年環(huán)境的惡化,大部分地區(qū)的小河、水井等都已經(jīng)干枯,所以提高水資源的利用率、加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)的發(fā)展方式迫在眉睫。國家也一直在號召農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化,隨著國家政策的推出,越來越多的技術(shù)被逐漸地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上,比如智能控制、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算等。針對目前的形式,本文以小麥田為例,設(shè)計(jì)了一套基于物聯(lián)網(wǎng)的小麥智能灌溉系統(tǒng)�；谖锫�(lián)網(wǎng)的小麥智能灌溉系統(tǒng)主要包括四部分:下位機(jī)的終端監(jiān)控設(shè)備模塊、網(wǎng)關(guān)模塊、上位機(jī)的智能灌溉決策模型和交互界面。終端監(jiān)控設(shè)備用于監(jiān)測小麥的環(huán)境參數(shù)和控制電磁閥的開關(guān),該部分主要完成了Zig Bee芯片、各類傳感器和電源模塊的軟硬件設(shè)計(jì)。網(wǎng)關(guān)模塊是整個智能灌溉系統(tǒng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備,它將來自終端監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析、壓縮和融合后,利用4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C(jī),此部分主要是Zig Bee、處理器、4G模塊的硬件電路設(shè)計(jì)和網(wǎng)關(guān)處理數(shù)據(jù)的軟件工作流程設(shè)計(jì)。上位機(jī)的智能灌溉決策模型主要包括規(guī)則模型和數(shù)學(xué)模型,規(guī)則模型是根據(jù)小麥灌溉管理的專家知識和種植人員的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的,數(shù)學(xué)模型是利用彭曼公式和水平衡方程對小麥需水量和所需灌溉量進(jìn)行的建模,這兩種模型均可對小麥的灌溉進(jìn)行預(yù)報和決策,從而達(dá)到節(jié)水灌溉的目的。最后設(shè)計(jì)了可實(shí)時顯示的監(jiān)控界面,將采集的信息和灌溉決策更直觀的展現(xiàn)給用戶。本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的小麥智能灌溉系統(tǒng)以Zig Bee技術(shù)和4G技術(shù)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)無線傳輸,解決了有線傳輸中布線麻煩、不易維修等問題。同時,該系統(tǒng)的智能灌溉決策模型給出了兩種基于不同的灌溉策略下的灌溉決策方法,提高了小麥智能灌溉的準(zhǔn)確性,為小麥節(jié)水灌溉提供了參考,具有一定的實(shí)際意義。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S274.2;TP391.44;TN929.5
【圖文】：

2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù) 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的小麥智能灌溉系統(tǒng)主要包括四個方面：下位機(jī)的終端監(jiān)控設(shè)備網(wǎng)關(guān)模塊、上位機(jī)的智能灌溉決策模型和交互界面。終端監(jiān)控設(shè)備用于監(jiān)的環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照、土壤水分等，并將這些參數(shù)通過 Zigbee送到網(wǎng)關(guān)模塊；網(wǎng)關(guān)模塊將這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析、壓縮和融合后，再利用將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)；上位機(jī)通過交互界面實(shí)時顯示采集數(shù)據(jù)值；并利用溉決策系統(tǒng)分析處理信息，從而計(jì)算出小麥所需的用水量和灌溉量，最后結(jié)果通過網(wǎng)關(guān)模塊反饋給終端節(jié)點(diǎn)，從而控制電磁閥的開關(guān)。系統(tǒng)總體架 1：

圖 2 網(wǎng)格部署Fig2 Grid layout形網(wǎng)格中：2 2covS = 2πr + 2r 2r = (2π + 4)r2maxS = 4πr ( )2cov2maxS2π + 4 rC = = * 100% 81.83%S 4πr= 形網(wǎng)格中：( 2 2 cov30 1 3r rS = 7πr - 48 πr - = 3π + 6 360 2 2 2 2maxS = 7πr ( )2cov2max3π + 6 3 rSC = = * 100% = 90.11%S 7πr

圖 8 CC2530 內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)圖Fig8 CC2530 internal module structure通過圖 8 所示的 CC2530 內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)圖可以將 CC2530 內(nèi)部可以分為無線CPU 及內(nèi)存和其他這三個模塊。（1）無線電是 RF 內(nèi)核控制模擬無線模塊，包括數(shù)據(jù)包過濾、無線收發(fā)器識別模塊和一個射頻數(shù)據(jù)接口，其工作頻帶范圍：2.400~2.4835GHz。（2）CC2530 使用的 8051CPU 內(nèi)核為單周期，每個指令周期為 12 個時鐘，代碼預(yù)取功能。一般是以單周期訪問 SFR、DATA 和主 SRAM 的三個不同的器訪問總線（SFR、DATA 和 CODE/XDATA），映射到 DATA 存儲空間和TA 存儲空間的 8-KB SRAM 是一個具有超低功耗的 SRAM，當(dāng)數(shù)字部分掉電候，該存儲空間能夠保留屬于自己的部分內(nèi)容[34]。（3）CC2530 擁有電源接口，用于為開發(fā)板提供 3.3V 的工作電壓；ADC 接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；RS232 接口，這是串口通信接口；仿真接口，實(shí)現(xiàn)程序的調(diào)下載；擴(kuò)展接口，預(yù)留的 IO 接口，可用于連接各類傳感器；天線接口，用

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2753984