基于物联网的智能灌溉系统设计与研究

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基于物联网的智能家居系统设计

作者：张红琴 夏婷

来源：《物联网技术》2013年第07期

摘 要：给出了基于物联网技术设计的一种智能家居系统。该系统通过ZigBee技术将各种安防设备和家用电器组建成无线通信网络，以实现无线数据采集和命令控制；同时使用ARM9高性能处理器S3C2410作为嵌入式网关和网络服务器，并采用嵌入式Internet技术，通过IE浏览器访问监控网页，以实现对家居环境的远程监控；可利用GPRS通信技术连接用户手机，提供实时报警服务。应用结果表明，该系统运行稳定可靠、实时性好，能有效避免家居异常造成的损失。

关键词：ZigBee；S3C2410；GPRS；物联网；智能家居

中图分类号：TP273.5；TP872 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0062-03

0 引 言

智能家居是物联网技术的第三大应用领域。物联网大潮下的智能家居行业在中国乃至全世界都有广阔的前景，是一个朝阳行业，蕴含着巨大的市场潜力[1]。本系统利用物联网的传感、互联、智能控制等技术特点构建新型智能家居系统[2]，将GPRS移动通信技术、嵌入式Internet技术与新一代无线网络通信技术ZigBee相结合，克服了有线布线的弊端，配置灵活、实时性好，势必是未来智能家居系统的发展趋势。

1 系统的结构特点

基于物联网的智能家居系统的结构如图1所示，本系统按照物联网的三层架构设计。其中，传感层包括搭载了ZigBee无线通信模块的各种传感器和家用电器，可与ARM9智能家居监控仪交互数据及命令，实现对家居环境的全面感知；互联层中，ARM9智能家居监控仪作为嵌入式网关和网络服务器[3]，用于连接传感层和监控层； 监控层包括远程电脑、小区监控中心和用户手机，可通过Internet登录监控仪IP访问监控网页，实时监测家居环境，控制家电的开启和关闭，真正实现智能控制。若出现异常，则执行预定的控制动作，例如启动蜂鸣器响铃、启动排风扇排风等，同时通过小区网络向小区监控中心报警，并通过GPRS自动给主人手机发报警短信，实现联合安防。

农业物联网系统

篇一：基于智慧型物联网的智能农业系统设计

课程设计报告

（物联网技术与应用）

学院：化学工程与自动化学院 题目：基于物联网的智能农业系统设计

专业班级：自动化131班

学号：2420212905 学生姓名：吴亚敏 指导老师：韩树人

时间：2021年4月30日

摘要

由于现代农业管理中农田的作物范围大、监控点设置多、布线复杂等，为此我们基于物联网技术对于当前的农业管理系统进行优化，研究开发系统内了完全符合物联网技术的职能农业系统，并能够家畜实现对管理区域内的农作物的土壤、环境、灾情预报、灌溉控制、温度控制在内的多项职能化的农业系统管理管理系统。

关键词：农业系统；物联网；系统设计

目录

摘要 2

第1章 物联网技术的研究现状和发展情景 1

1.1 研究现状 ... 1

1.2 发展趋势 ... 2

第2章 智能农业概述 3 第3章 系统的需求分析 4

第4章 系统的组成 . 5

第5章 系统的开发平台设计 7

5.1 无线传输协议优先选择 7

5.2 硬件节点平台 7

5.3 系统的软件设计 8

第6章 系统调试 ... 9

第7章 心得体会 .. 10

参考文献 12

第1章 物联网技术的研究现状和发展情景

1.1研究现状

M2M技术、传感网技术及射频识别（RFID）技术、网络通信技术是物联网的关键技术。

（一）M2M技术。M2M电子技术通过实现机器与机器、人与人、人与机器之间的通信，与操作者共享了使机器设备、应用处理过程与后天信息系统提供的信息。M2M技术提供了传输数据的技术优良伎俩，使设备能够能够实时地在系统之间、远程设备之间、被誉为或个人之间建立无线连接成为可能。

江西农业学报２０１２，２４（７）：１３０～１３２　Ａｃｔａ　Ａｇｒｉｃｕｈｕｒａｅ　Ｊｉａｎｇｘｉ　

作物智能化精准节水灌溉系统的研究　

韩建明　，何志刚　，钱亚明　，王路　，严建民　

（１．江苏省农业科学院，江苏南京２１００１４；２．南京英特谷电子科技有限公司，江苏南京２１００３９）　

摘要：在江苏省农业科学院溧水高科技农业示范园研制了一套以设施葡萄为目标作物的智能化灌溉系统。系统采用　

无线传感器网络（ＷＳＮ）技术，将传感器精确测定的土壤湿度及其他环境信息通过无线传输至基于计算机管理的网络监控平　

台，计算机在对实时数据信息进行处理、显示、存储的同时，根据作物栽培专家研究设定的作物生长科学需水阈值，通过智能　

控制器实现作物灌溉用水控制的自动化、精准化。智能化系统的建成，有效减少了灌溉用水资源的浪费，也大大提高了现代　

农业的装备水平和管理水平。　

关键词：智能系统；精准灌溉；ＷＳＮ技术　

中图分类号：Ｓ１２６文献标识码：Ａ文章编号：１００１—８５８１（２０１２）０７—０１３０—０３　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｃｉｓｅ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ—－ｓａｖｉｎｇ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｒｏｐ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ＨＡＮ　Ｊｉａｎ—ｍｉｎｇ　，ＨＥ　Ｚｈｉ—ｇａｎｇ２，ＱＩＡＮ　Ｙａ—ｍｉｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｌｕ　，ＹＡＮ　Ｊｉａｎ—ｍｉｎ　（１．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｉ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎａｎｊｉｎｇ　ＩＴＧ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ　ｇｒａｐｅ　ｉｎ　ｆａｃｉｌｉｔｙ　ａｓ　ｔａｒｇｅｔ　ｃｒｏｐ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｃｒｏｐ　ｉｒ—　ｒｉｇａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｌｉｓｈｕｉ　Ｈｉｇｈ—ｔｅｃｈ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ　Ｇａｒｄｅｎ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｈｉｃｈ　ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｘａｃｔｌｙ　ｄｅ—　ｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｓｅｎｓｏｒｓ　ｔｏ　ａ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｍａｎａｇｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｕｌｄ　ｄｉｓｐｏｓｅ，ｄｉｓｐｌａｙ　ａｎｄ　ｓａｖｅ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｃｏｕｌｄ　ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｏｆ　ｃｒｏｐ　ｓｅｔ　ｂｙ　ｃｒｏｐ　ｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓ．Ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｕｌｄ　ｍａｋｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ａｖａｉｌａｂｌｙ　ａｎｄ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ａ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｏｄｅｒｎ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｌｅｖｅｌ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｌｅｖｅ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ；Ｐｒｅｃｉｓｅ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ；ＷＳＮ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　

现代化的很多东西都带给人便利，机械代替人力就是其中一项。我国是农业大国，农产品的出口量，产量都位居全球前列。研究的突破使作物产量增加，技术的革新节约了人工成本。南京淋达在这里为大家介绍全自动灌溉设备。

一、全自动灌溉设备的构成

一个全自动灌溉系统由水源、电源、可编程控制器、开关量、模拟量输入、现场仪表，显示面板等组成。其中可编程控制器、传感器、变频器是自动灌溉系统的核心。

1、可编程控制器

控制器是整个灌溉设备的控制中心，控制着浇水的具体时间、浇水时长、浇水间隔天数。根据功能的不同控制器一般分为三种，干电池控制器、雨量感应AV电源控制器和无线控制器。布控在土壤的土壤湿度传感器和温度传感器将实时数据发送到微控制器。我们需要指定“湿度和温度范围的需求范围”，一旦实际值超出此范围，微控制器就会自动打开水泵。微控制器需要配备伺服电机，以确保管道能够均匀地浇灌，以免某些区域堵塞或者过于干燥。用户可以通过移动应用程序对整个系统进行管理，从而进行远程监控和灌溉。

2、传感器

一个是土壤湿度传感器（SMS），它用来检查土壤表面的介电常数，以估算表面的体积水含量。该湿度水平与介电常数读数成正比。SMS控制器可以是“按需”或“旁路”（具有允许灌溉会话在预先指定的阈值水平内的能力）。

另一个是温度传感器，它通常使用先进的电阻温度检测器组件来准确跟踪土壤温度水平。

3、变频器

变频恒压灌溉控制系统根据种植区实际灌溉需求设计。该系统是整个灌溉工程的核心部件，放置在灌溉枢纽室内，通过在线检测管道压力，由变频器内部调节器运算输出，实时调节变频恒压灌溉泵的运转频率，实现灌溉管网的恒压供水。

二、全自动灌溉原理

全自动灌溉系统是一种基于物联网的农业智能灌溉管理系统。每种植物都有适合其生长的湿度，湿度过大，植物的根系就会在土壤中腐烂，湿度过小，就不足以满足植物生长所需要的水分。灌溉就是大幅度地满足土壤的湿度在适宜植物生长的湿度范围之内。经资料查证适宜草坪生长的湿度是50%―60%RH。此信号与50% ―60%RH比较，可以分为：大于，等于，小于三种情况。系统按可编程控制器内预先编好的程序自动按一定的灌水量进行灌溉。实现不需要人的直接参与，由系统自动实现灌溉，人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。