推荐星级：

基于物联网技术的温室智能灌溉系统设计

更新时间：2019-12-22 16:34:08 大小：1M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：物联网温室智能灌溉系统 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

针对传统温室灌溉方式效率低、水资源浪费大、对作物管理不科学等问题,设计了一套基于物联网技术的温室智能灌溉系统.该系统利用传感器技术、MESH自组网络技术、无线互联网等嵌入式技术,通过监测温室空气和土壤温湿度信息对温室灌溉进行智能管理.该系统的应用不仅极大提高了灌溉效率,降低了水资源浪费,使作物管理更科学,而且符合目前我国温室智能灌溉装备市场的极大需求,同时还可升级为具有多参数、多点监控功能的温室智能管理系统,大大推动了我国高效精准农业的发展.此外,由于采用无线多条通讯方案,该系统具有布局方便、操作简单、节点容量大等特点,更适合温室管理人员使用,具有较高的推广价值.

部分文件列表

文件名	大小
基于物联网技术的温室智能灌溉系统设计.pdf	1M

立即下载

【关注视频号领20积分】【关注公众号立即送20积分】

部分页面预览

（完整内容请下载后查看）

安徽农业科学，Journal of Anhui Agri .Sci.2017，45（27）：227-230

基于物联网技术的温室智能灌溉系统设计

潘荣敏，方章云，李洪兵，马晓宾，袁亮^*

（新疆大学，新疆乌鲁木齐 830047）

摘要针对传统温室灌溉方式效率低、水资源浪费大、对作物管理不科学等问题，设计了一套基于物联网技术的温室智能灌溉系统。该

系统利用传感器技术、MESH 自组网络技术、无线互联网等嵌入式技术，通过监测温室空气和土壤温湿度信息对温室灌溉进行智能管

理。该系统的应用不仅极大提高了灌溉效率，降低了水资源浪费，使作物管理更科学，而且符合目前我国温室智能灌溉装备市场的极大

需求，同时还可升级为具有多参数、多点监控功能的温室智能管理系统，大大推动了我国高效精准农业的发展。此外，由于采用无线多

条通讯方案，该系统具有布局方便、操作简单、节点容量大等特点，更适合温室管理人员使用，具有较高的推广价值。

关键词精准农业；物联网；智能灌溉；传感网络

中图分类号 S277

文献标识码

文章编号 0517-6611（2017）27-0227-04

Design of Greenhouse Intelligent Irrigation System Based on Internet of Things Technology

PAN Rongꢀmin，FANG Zhangꢀyun，LI Hongꢀbing，YUAN Liang et al （Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang 830047）

Abstract In order to solve the problems of low efficiency of traditional greenhouse irrigation，great waste of water resources，insufficient sciꢀ

entific management of crop and so on，a greenhouse intelligent irrigation system based on Internet of Things technology was designed.The sysꢀ

tem utilized the embedded technologies such as sensor technology，MESH adꢀhoc network technology and wireless internet to manage the

greenhouse irrigation by monitoring the greenhouse air and soil temperature and humidity.The application of the system not only greatly imꢀ

proved the efficiency of irrigation，reduced the waste of water resources，made the crop management more scientific，and met the current deꢀ

mands of China’s greenhouse green irrigation equipment market，but it can also be upgraded as the greenhouse intelligent management system

with multiꢀparameter and multiꢀpoint monitoring，which greatly promoted the development of China’s efficient and accurate agriculture.In adꢀ

dition，due to the use of wireless multiꢀhop communication program，the system had convenient layout，simple operation，and large capacity of

node and other characteristics，it was more suitable for the use of greenhouse management and had higher promotion value.

Key words Precision agriculture；Internet of Things；Intelligent irrigation；Sensor network

在物联网技术浪潮推动下，高效的精准农业逐渐成为当

今农业发展的新潮流。长期以来，传统温室灌溉方式一直面

临着效率低、水资源浪费大、对作物管理不及时等一系列问

题。笔者基于物联网技术，设计了一套温室智能灌溉系统。

该系统的设计不仅能够提高效率 10倍左右，节约水资源高

达 60％，及时准确地满足作物需水要求，而且能够真正实现

合理、科学灌溉，提高温室管理数字化水平、促进精准农业的

发展。尤其是在我国温室智能管理起步晚、相比于欧美国家

技术落后、普及度低的背景下，我国温室智能管理系统市场

面临巨大的需求，该方案的设计为高效的温室种植行业提供

了一套较为完善的温室智能灌溉方案。笔者基于 MESH 自

组网络和 GPRS 的无线通讯控制技术，设计了一套温室智能

灌溉系统，根据各传感器采集信息实现对温室各节点参数的

监测控制，同时将监测参数上传到网络服务器存储分析，并

通过 PC 端界面对现场进行实时监控。

智能灌溉系统整体架构如图 1所示。整个系统网络为

星状拓扑结构，中继监控站处在中心位置，是整个系统通讯

的枢纽。中继监控站配备的液晶显示屏和必要按键用来显

示当前温室各参数和对系统进行设置或控制，还配有报警装

置，当温室参数处于危险区域时装置报警（蜂鸣器响、指示灯

亮）。服务器端可扩展专家数据库系统，能够为不同作物、同

种作物不同季节、同个季节不同时段给出最科学的温室环境

参数范围值，使温室管理更科学高效。

系统设计

温室中设有多个测量点，每个测量点通过传感器采集所

需参数并通过 RS485传送给最近的监控节点，在节点附近的

灌溉设备可接受来自监控节点的浇水控制指令。各节点通

过自组网络将采集的数据上传到中继监测控制站，也可接收

来自中继监控站的指令。中继监控站一方面可在现场对整

个温室环境进行控制，另一方面可将整个温室环境参数通过

GPRS 模块上传云端服务器并接受来自用户远程的指令，此

外也可接收来自手机短信的控制指令。

图 1 智能灌溉系统整体架构

Fig.1 The overall architecture of intelligent irrigation system

硬件设计

作者简介潘荣敏（1994—），男，山东郓城人，硕士研究生，研究方向：

控制科学与控制工程。 *通讯作者，教授，博士，从事智能

机器人技术、农业物联网技术等方面的研究。

智能灌溉系统的硬件主要包括信息采集部分、节点和中

继检测控制站、通讯模块部分以及液显屏、灌溉设备、电源、

万方数据

收稿日期 2017-07-17

228

安徽农业科学

2017年

报警设备等。为方便安装和使用，各部分选择模块化设计。

2.1 空气温湿度传感器温室中的空气温湿度传感器使用

上海搜博实业有限公司（SONBEST）的 SLHT5系列产品，该

产品内置 SHT10瑞士原装温湿度传感器，具有响应快、体积

小、抗干扰能力等特点^[1]。对产品进行了双防水保护，特殊的

灌封工艺使空气水分子能够进入传感器内部，而水滴则由于分

子张力不能进入，非常适合如温室一样常有水雾弥漫锈蚀产品

器件的场合。

气候等差异较大的环境。由于采用工业级精密核心元件、小型

化、长期稳定的不锈钢探针的设计，尤其在农业自动化中备受

欢迎，寿命长且适合推广。接线简单，红色和绿色线分别接电

[3]

源正、负极，蓝色和黄色分别接 RS485B -和 RS485A + 。

2.3 无线自组网模块和通讯模块控制系统的无线自组网

模块选用分布式 MESH 网络无线自组模块 YL600N，MESH

是分布式的对等网状网络，充分利用网络中的路由冗杂，具

有优异的网络治愈性和极佳的数据吞吐量，组网耗时短，通

电即可工作，覆盖面广。模块的射频芯片基于 SI4463高速

GFSK 调制技术，具有更加优良的稳定性、抗干扰能力以及接

收灵敏度，内嵌无线 MESH 自组网协议，工作在 433M 免费

频段。物理层采用先进的无线通信技术，如自适应速率、安

全可靠的全网自组网技术、交织纠错编码等^[4]。链路层采用

智能的碰撞避免算法，具有优异的抗干扰能力。

SLHT5和 STM32接线如图 2所示，电源引脚之间加有

100nF的去耦滤波电容，数据通讯引脚接有一个 3kΩ的上

拉电阻 R_p。

该系统采用的通讯模块 SIM900A 是一款高性能工业级

的 GSM ／GPRS 模块，可以低功耗实现短信、语音、数据的传

输，操作简单并且稳定，灵活方便，成本低。

2.4 外设方案设计温室智能灌溉系统的温室控制部分基

本外设如图 3所示，主要包括中继监测控制部分和各节点部

分。节点部分和中继监测控制部分均以 STM32单片机为控

制器，配上外设必要的显示设备和按键设备。根据温室环境

的不同，所设置的节点位置和数量也不同，每个节点设置不

同的地址，图 3为单个节点的基本外设。按键设备作为外部

中断接入单片机。由于 YL600N 采用基于 SI4463的免费频

段通讯方案，通讯距离相对较远，穿透力强，受环境干扰小，

在成群规模化的温室大棚产业区的应用中有着先天的优势，

为物联网技术的发展提供一种优势明显的通讯方案。

图 2 SLHT5 和单片机接线

Fig.2 The connection between SLHT5 and single chip microꢀ

computer

2.2 土壤温湿度传感器温室土壤温湿度传感器采用

SONBEST 的 SM3002B 型号土壤温度及水分检测二合一的传

感器，可长期埋设于土壤中，对其表层和深层进行墒情的定

点监测和在线测量^[2]。选择电磁阀同样电压的 12V 直流电

压供电，方便布线。该传感器具有高精度、高可靠性、受土壤

地质影响不明显的特点，能够适应我国各地理化性状、地形、

图3 基本外设图示意

Fig.3 The basic peripherals

工作流程设计

大棚 YL600N 模块（MESH 网络中的各节点，各节点地址

不同）将大棚信息通过自组网络发送给中继监控站 YL600N

模块（MESH 网络中的集中器）。通讯模式选择为主从式非

透明组网模式，在该模式下，外部 YL600N 作为主模块，其他

大棚内的模块作为从模块，主从模块之间通讯，从模块之间

可以自动路由传递数据（星形组网）。

软件的质量直接决定了系统的体验。该系统控制程序

采用 C 语言设计，上位机界面基于 JAVA 语言开发。节点与

中继监控站和中继监控站与网络服务器的通讯协议分别采

用无线 MESH 自组网协议和 TCP 协议。用户可通过节点按

键、中继监控按键以及远程 PC 端设置温室正常的环境参数

范围值，作为系统动作判断标准。系统主程序主要包括节点

3.1 节点主程序节点主程序的主要作用是接收节点处传

感器测量值并与中继监控站通讯，同时对节点处局部环境变

万方数据

处主程序和中继监控站主程序，二者互相协调。

全部评论(0)

暂无评论

评论赚积分>>

上传资源上传优质资源有赏金

基于物联网技术的温室智能灌溉系统设计

资料介绍

部分文件列表

部分页面预览

相关下载

全部评论(0)

热门标签

最新上传

热门下载

推荐下载

专栏首页