遠(yuǎn)程智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用（乾縣、桐梓）.pdf

1、本課題來源于校企合作項(xiàng)目:乾縣2015年規(guī)模化節(jié)水灌溉增效示范項(xiàng)目自動控制系統(tǒng)研發(fā)及實(shí)施項(xiàng)目、陜西富林貴州桐梓紅旗果園智能控制系統(tǒng)。陜西乾縣屬于資源性缺水平原地區(qū)，貴州桐梓縣則屬于工程性缺水山區(qū)，這兩個地區(qū)又都是蘋果種植大縣，大型蘋果園區(qū)約占整個種植區(qū)域的70％以上。該地區(qū)傳統(tǒng)灌溉大多采用渠灌，僅有少部分采用的是節(jié)水滴灌。渠灌的水資源利用率僅為50％，而且極易造成土壤板結(jié)，少部分節(jié)水滴灌則全部采用的是有線控制方式，有線控制方式需要在園區(qū)

2、內(nèi)走線，導(dǎo)致工程難度大大提升，而且后期維護(hù)難度高，整體自動化程度較低。
　　本文針對以上問題，從智能節(jié)水灌溉的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及乾縣園區(qū)、桐梓園區(qū)的實(shí)地需求入手，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、滴灌技術(shù)、中遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)與無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種遠(yuǎn)程智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)并在陜西乾縣與貴州桐梓進(jìn)行了應(yīng)用。該系統(tǒng)采用清潔太陽能供電、LoRa無線通信，克服了傳統(tǒng)有線控制造成的施工困難等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)這兩個地區(qū)大型蘋果園區(qū)的智能節(jié)水灌溉，并將灌溉用水的利用

3、率提高到了80％左右，每年節(jié)省當(dāng)?shù)丶s200人的勞動力，為每個園區(qū)提高約20萬元的經(jīng)濟(jì)效益。
　　本文所做的主要工作如下:
　　1.分析了國內(nèi)外智能節(jié)水灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目需求對智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。
　　2.完成了遠(yuǎn)程無線智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與制作，包括田間控制器、無線中繼、手持控制端、土壤墑情監(jiān)測模塊等，詳細(xì)介紹了各部分的主要電路，繪制了PCB并制作了硬件實(shí)物。
　　3.完成了遠(yuǎn)程

4、智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)下位機(jī)嵌入式程序的設(shè)計(jì)與編寫，分別繪出程序流程圖加以說明，并結(jié)合部分核心代碼詳細(xì)分析了SX1278LoRa擴(kuò)頻無線模塊、語音播報(bào)芯片、數(shù)碼管顯示模塊、液晶顯示模塊以及土壤溫濕度傳感器模塊的驅(qū)動程序。
　　4.完成了系統(tǒng)的上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)與編寫，上位機(jī)軟件分為項(xiàng)目概述、控制界面、監(jiān)測顯示、報(bào)表生成等四部分，實(shí)現(xiàn)了園區(qū)灌溉的智能控制、土壤溫濕度數(shù)據(jù)的獲取、顯示及存儲等功能。
　　5.將系統(tǒng)測量的土壤溫濕度數(shù)據(jù)與順

5、科達(dá)土壤溫濕度分析儀測量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，并分別采用Gaussian擬合算法以及Power擬合算法對溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，最后得出了溫濕度數(shù)據(jù)的擬合校準(zhǔn)公式并應(yīng)用在了土壤溫濕度監(jiān)測模塊中，使系統(tǒng)檢測的土壤溫度、濕度數(shù)據(jù)的相對誤差分別降低到2.34％、2.51％，滿足了系統(tǒng)的要求。
　　6.分別對無線信號穩(wěn)定性及傳輸距離、脈沖電磁閥啟停、太陽能供電、網(wǎng)絡(luò)通信等部分做了實(shí)地測試，之后對整體系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)地測試，并在陜西乾縣園區(qū)與貴