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基于无线网络的环境监测与智控灌溉系统设计研究

文档作者：丁筱玲，杨翠翠，吴玉红，李培建，刘丰恺，赵立新文档来源：山东农业大学机械与电子工程学院		点击数：	更新时间： 2023年03月19日
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文章编号：１００７‐ ４９２９ （２０１５）０７‐００８６‐０４
基于无线网络的环境监测与智控灌溉系统设计研究
丁筱玲，杨翠翠，吴玉红，李培建，刘丰恺，赵立新
（山东农业大学机械与电子工程学院山东省园艺机械与装备重点实验室，山东泰安２７１０１８）
　　摘　要：结合建设现代精细农业与节水型社会的需求，设计一种基于GPRS 和LabView 的远程智控灌溉系统。
利用单片机K６０ 做下位机，采集温湿度等多种环境参数，GPRS 做数据传输中介，通过Internet 网络，将远程数据传输
到上位机。该系统通过引入模糊控制，实现了智能节水灌溉，为更深入地研究农作物生长起到重要作用。仿真试验结
果表明，该系统结构简单，运行稳定、可靠，上位机界面友好，能够达到预期设计目的和要求。
　　关键词：GPRS ；LabView ；节水灌溉；数据采集；无线传感器网络；模糊控制
　　中图分类号：S２７５ ．６ 　　文献标识码：A
Environmental Monitoring and Intelligent Irrigation System Based on Wireless Network
DING Xiao-ling ，YANG Cui-cui ，WU Yu-hong ，LI Pei-jian ，LIU Feng-kai ，ZHAO Li-xin
（Mechanical &amp;amp; Electronic Engineering College ，Shandong Agricultural University ，
Shandong Provincial Key Laboratory of Horticultural Machineries and Equipments ，Tai＇an ２７１０１８ ，Shandong Province ，China）
Abstract ：Combining with the requirements of modern precision agriculture and water-saving society construction ，this paper designs
a remote irrigation system based on GPRS and LabView ．The k６０ is used as lower moniter to get the parameters of temperature ，humidity
and other environmental parameters ．Then the lower moniter sends data by the transmission medium of GPRS to the host
computer through the internet network ．At the same time ，the intelligent water-saving irrigation is realized by introducing the fuzzy
control system ．It plays an important role in further studying on the wheat growth ．The test results show that the system is simple ，
predictable and reliable ．The interface is friendly ．It is able to meet the system requirements with high practicability ．
Key words ：GPRS ；LabView ；water saving irrigation ；data acquisition ；wireless sensor networks ；fuzzy control
收稿日期：２０１５‐０２‐１０
基金项目：“十二五”农村领域国家科技计划专项子课题（２０１１BAD３２B０２-０５-２） ；国家公益性行业（气象）科研专项子课题（GYHY２０１１０６０２４-２-２） 。
作者简介：丁筱玲（１９６５-） ，女，博士，副教授，硕士生导师，从事模式识别与智能控制、自动化仪器仪表与装置和农业电气化与自动化等方面的教
学科研工作。E-mail ：xlding１０３＠ １６３ ．com 。
通讯作者：赵立新（１９６４-） ，男，硕士，硕士生导师，从事机电装备智能设计、机电一体化技术及传感器技术等教学研究。E-mail ：yuanshuozh＠
１６３ ．com 。
　　节水灌溉对于保障中国经济、生态、社会持续发展有着重
大意义，是实现精细农业建设的战略措施。２０ 世纪８０ 年代开
始，以色列、美国等发达国家，在土壤墒情预报、作物生长环境
监测中已经成功运用了遥感技术、数据通讯技术等［１ － ３］ 。在我
国，精确灌溉技术起步较晚，一般用定时灌溉的方式，无论土壤
是否需水都会按时间予以灌溉，水资源利用率较低且浪费严
重，虽然大水粗放的现象基本得到控制，但能实际投入应用的
控制灌溉器比较少见，因此农业节水技术还需要进一步提
高［４ － ７］ 。该项目旨在通过传感器技术、计算机技术、虚拟仪器
技术的结合应用，将环境监测与灌溉控制引入无线网络［８ ，９］ ，实
现数据的远程传输、实时采集、显示及存储。系统可根据土壤
含水量的变化及不同时期作物的需求，采用手动控制电磁阀和
自动控制电磁阀两种模式来自行切换，实现智能监控灌溉。数
据曲线可以方便地看出参数的变化，信息采集量大，能满足大
范围滴灌的精确控制需求［１０ － １３］ 。系统加入模糊控制，有效地
减少浪费，增强控制系统的适应能力，实现一定智能水平。
1 　总体方案
系统的结构分为下位机数据采集模块、无线数据传输模
块、上位机监控软件模块等３ 部分，如图１ 所示。在监控点设
置传感器，实地测量当前的流量数据，将其通过GPRS DTU 远
程传输到监控中心，以便上位机进行实时监控，并以数据库方
８６ 节水灌溉 ・ ２０１５ 年第 ７ 期

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