基于WSN的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 基于WSN的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是研制開發(fā)適合我國國情的、低成本的易推廣的、主要應(yīng)用于溫室大棚的節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉提供技術(shù)裝備。由于不同農(nóng)作物有不同的需水特性灌水時(shí)間、灌水量既影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量也影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量,因此,高效節(jié)水灌溉自動控制技術(shù)主要是向適時(shí)適量、按需灌溉的方向發(fā)展。所以,該設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面,一是測,獲取土壤水分信息,并根據(jù)土壤水分信息及溫度和作物需水特性來決定灌溉時(shí)間與灌溉量的多少。這將擺脫以往僅憑經(jīng)

2、驗(yàn)灌溉的灌溉模式,使作物灌溉決策建立在科學(xué)的基礎(chǔ)之上。二是控,研究如何根土壤條件、土壤水分信息及作物需水特性進(jìn)行合理的灌溉決策,即將傳統(tǒng)的憑經(jīng)驗(yàn)由人工手動閥門控制灌溉方式改為自動進(jìn)行適時(shí)適量、按需灌溉控制。單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)測得土壤的溫度和濕度值通過程序來控制水泵的放水量從而提高水的利用效率節(jié)省大量人力,達(dá)到智能灌溉節(jié)約用水的目的。系統(tǒng)采用STC12c5a單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。用濕度傳感器FC-28對濕度進(jìn)行采集,所得電流信號經(jīng)處理得到可用的電壓信號,輸入到A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,再由單片機(jī)對此信號進(jìn)行處理。用溫度傳感器DS18B20對溫度進(jìn)行采集,所得信號經(jīng)內(nèi)部處理,直接得到可用的數(shù)字信號,將采集的

3、溫度值和土壤的濕度值,通過zigbee節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)通過自組網(wǎng)的方式傳送給zigbee網(wǎng)關(guān),zigbee網(wǎng)關(guān)通過串口通信的方式與單片機(jī)連接，單片機(jī)上裝有GPRS模塊，將數(shù)據(jù)通過短信的方式發(fā)送給終端手機(jī)用戶，手機(jī)用戶能夠接收到實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。手機(jī)用戶通過AT指令，反過來經(jīng)過GPRS模塊、串口通信設(shè)置傳感器的閾值電壓。當(dāng)溫度、土壤濕度低于設(shè)定閾值時(shí)，通過zigbee節(jié)點(diǎn)的繼電器，采用外接電源，驅(qū)動外面電機(jī)工作，實(shí)施噴灌；當(dāng)溫度、土壤濕度高于設(shè)定閾值時(shí)，通過zigbee節(jié)點(diǎn)的繼電器，停止驅(qū)動，電機(jī)停止工作，不再噴灌。下面是整個(gè)系統(tǒng)的框圖：1.溫度傳感器的選擇方案1:采用熱敏電阻?？蓾M足+35度到+95度的

4、測量范圍,但熱敏電阻精度、重復(fù)性和可靠性都比較差,對于檢測精度小于1度的溫度信號是不適用的。方案2:采用溫度傳感器DS18B20。DS18B20具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。其測量范圍在-50度到+125度,滿刻度范圍誤差為0.3度,當(dāng)電源電壓在5到10V之間、穩(wěn)定度為1時(shí),誤差只有0.01度,其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。此外DS18B20自帶A/D轉(zhuǎn)換,省去了很多硬件設(shè)計(jì)麻煩。經(jīng)上述比較,方案2明顯優(yōu)于方案1,故用方案2來設(shè)計(jì)。DS18B202.土壤濕度傳感器的選擇我們選用FC-28土壤濕度傳感器，傳感器兩級采用加寬的感應(yīng)銅箔，它的表面表面采用鍍鎳工藝，防止生銹，延長

5、使用壽命，感應(yīng)面積加大，對土壤濕度的檢測更靈敏；而且傳感器的價(jià)格便宜，滿足我們的要求。土壤濕度模塊對環(huán)境濕度最敏感，模塊在土壤濕度達(dá)不到設(shè)定閾值時(shí)，DO口輸出高電平，當(dāng)土壤濕度超過設(shè)定閾值時(shí)，模塊DO 輸出低電平；輸出D0可以與zigbee模塊直接相連，來檢測高低電平，由此來檢測土壤濕度；輸出DO可以直接驅(qū)動繼電器模塊。工作電壓3.3V-5V模塊雙輸出模式，數(shù)字量輸出簡單，模擬量輸出更精確。模擬量輸出AO可以和AD模塊相連，通過AD轉(zhuǎn)換，可以獲得土壤濕度更精確的數(shù)值。如下所示：3.Zigbee模塊的選擇： Zigbee模塊采用工業(yè)級zigbee模塊，頻段為2.4G，通信距離可達(dá)1km，串口(UART)透明數(shù)據(jù)傳輸，模塊支持客戶CC2530程序。滿足我們的要求。如下所示： GPRS模塊的選擇： 選用華為CE0168型號，它具有標(biāo)準(zhǔn)的SIM 卡接口；最大下行速率：85.6Kbit/s，最大上行速率：42.8Kbit/s；支持短消息業(yè)務(wù)，滿足我們通信需要。模塊如下所示： 電機(jī)的選擇：我們首先想制作一個(gè)水泵模型。電機(jī)驅(qū)動水泵模型示意圖：本設(shè)計(jì)的創(chuàng)