基于ZigBee技术的无线智能灌溉系统的研制.pdf

2009年 1月农机化研究第 1期
基于 ZigBee 技术的无线智能灌溉系统的研制
方旭杰 1 , 周益明 1 , 程文亮 2 , 丁潮洪 2 , 杨祥龙 1
( 1. 浙江大学农业生物环境工程研究所, 杭州 310029; 2. 丽水市农业科学研究所, 浙江丽水 323000 )
摘要: 近年来,如何节水省工成为灌溉技术的研究重点之一。针对丽水黑木耳的种植, 研究设计了一套基于
ZigBee技术的无线智能灌溉系统。相对于传统的灌溉方式,该系统实现了灌溉的智能化和无线化,通过在灌溉现
场的长时间运行,充分证明了系统的可行性和可靠性。为此, 主要介绍了 ZigBee 网络中的传感器节点和控制器
节点的硬件设计以及整个智能灌溉系统的软件设计。作为无线传感器网络技术在智能灌溉领域的探索性研究,
可为以后建立大型的远程智能灌溉系统奠定基础。
关键词: 灌溉; 智能化; ZigBee技术; 无线网络
中图分类号: S126; S625. 5 文献标识码: A 文章编号: 1003 - 188X (2009 ) 01 - 0114 - 05
分条件。
0 引言
1 系统方案设计
水是生命之源, 对于任何一种土壤种植作物来
说,灌溉都是必不可少的,适时适量的灌溉不但能给无线智能灌溉系统的网络结构,如图 1所示。所
作物提供合理有效的水分补给,而且也符合国家提倡有节点按照在网络中的功能不同分为协调器节点、传
节水灌溉的大趋势。作物的灌溉一方面要求提高供感器节点和控制器节点。单个网络中只有一个协调
水质量的精确性,灌水均匀度要高;另一方面要求保器节点,它作为整个网络的中心,存放所有的控制策
证供水的可靠性和连续性。在实际应用中要实现这略,它能接收传感器节点向其发送的数据,通过智能
两点要求,单靠手工操作是不可能满足的,因此灌溉判断后,再把灌溉命令发送给控制器节点; 传感器节
系统的智能控制应运而生[ 1 ] 。点分布于灌区的各个地方,配有各种传感器,如测量
在当今信息时代的大背景下,越来越多的新技术温度、空气湿度、光照度等的传感器,负责采集灌区的
被应用到农业中,基于 ZigBee的无线传感器网络技术环境参数,并按一定的时间间隔发送给协调器节点;
就是其中的一种,它具有数据传输安全可靠、组网简每个控制器节点负责一个分灌区的灌溉作业,它直接
易灵活、设备成本低、电池寿命长等独特的优势,而基与灌溉的执行器(如阀门、水泵等)相连,当接收到协
于 ZigBee技术的无线智能灌溉系统具有低成本、可靠调器节点发送的灌溉命令后,则执行相应的操作。
性好、可维护性高、适用性好等特点[ 2 - 3 ] ,能够满足我
国智能节水灌溉发展的迫切需要。
本文针对浙江省丽水的黑木耳种植特点设计了
无线智能灌溉系统,网络中的传感器节点负责环境参
数(包括空气温度、空气湿度和光照度等)的数据采
集,并定时向协调器节点发送传感器所测得的数据,
协调器节点收到这些测得的环境参数后,再根据合适
的控制策略向控制器节点发送相应的灌溉命令,从而
实现合理有效的灌溉,以保证黑木耳生长的最优化水
收稿日期: 2008 - 05 - 08
图 1 无线智能灌溉网络示意图
基金项目: 浙江省科技计划项目(2