[發明專利]一種基于ZigBee的小型區域灌溉系統

在審

• 申請號: 201110366492.2
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN103120113A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 彭力;戴菲菲;徐紅
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明是基于ZigBee技術的智能灌溉系統，屬于智能控制領域。

二、背景技術

我國是一個農業大國，同時是一個水資源嚴重貧乏的國家，其中農業用水量約占總用水量的75％，但目前我國農業灌溉用水的利用率僅為45％，而水資源利用率高的國家已達到80％左右，水資源的嚴重不足制約著我國農業的發展。

干旱缺水已成為我國農業穩定發展和糧食安全供給的主要制約因索，其次是城市缺水。全國670個城市中，有400多個城市不同程度缺水，缺水量約60億立方米，因缺水影響工業產值2000多億元.到本世紀中葉，我國人口將增加到13億，灌溉面積發展到6333萬平方米，人口城市化率將從目前的28.7％增至56％左右，經濟將達到世界中等發達國家水平，水的供給將成為整個經濟社會發展的重要制約因素。我國城市生活用水一方面緊缺，另一方面浪費也十分嚴重。

在灌溉系統中合理地推廣自動化控制，不僅可以提高水資源利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以增加農作物的產量，降低農產品的成本。灌溉系統自動化的水平較低也是制約我國高效農業發展的主要原因。以色列、日本、美國等一些國家已采用先進的節水灌溉制度。由傳統的充分灌溉向非充分灌溉發展，對灌區用水進行監測預報，實際動態管理.采用傳感器來監測土壤的墑情和農作物能生長，實現水管理的自動化。高效農業和精細農業要求我們必須提高水資源的利用率。

另外最近幾年正在日益興起的ZigBee無線網絡技術逐步走向成熟，它由大量的ZigBee無線普通節點與一個或幾個匯聚節點組成，普通節點之間通過ZigBee無線傳輸方式進行數據交互。其中普通無線節點負責采集數據，通過路由節點單跳或多跳得方式傳到匯聚節點進行數據融合、處理。

三、發明內容

本發明的目的在于提供一個基于ZigBee的智能灌溉系統。具體實現包括以下步驟：

(1)土壤的溫濕度采集：通過SHT11傳感器采集；

(2)信息的傳輸：通過ZigBee將采集到的溫濕度從終端節點經由路由節點傳至Sink節點，最后通過串口將數據傳輸到PC機。在各個無線節點之間的通信是通過ID(自身編號)來識別的；

(3)數據的融合處理：利用D-S數據融合將多傳感器的值進行融合，最后進行決策；

(4)數據的顯示、查詢與刪除：利用VB編寫界面，ACCESS數據庫對采集的數據進行保存以便今后的查詢與操作。

本發明的優點在于識別精確，并且能夠及時處理干旱情況。

附圖說明

圖1為本發明中使用的硬件結構框圖；

圖2系統網絡拓撲結構示意圖。

圖3監控系統界面。

具體實施方式：

下面結合附圖和具體實例對本發明做進一步說明：

a)土壤溫濕度的采集：

結合附圖1，利用瑞士Sensirion公司生產的具有I²C總線接口的單片全校準數字式相對濕度和溫度傳感器.該傳感器采用獨特的CMOSens?TM技術，具有數字式輸出、免調試、免標定、免外圍電路及全互換的特點。

傳感器安裝的注意事項：

1)傳感器需放置在水平位置，以免水分在兩端聚集；

2)傳感器不應直接置于暴露于陽光下的地方；

3)不要把傳輸線靠近電源線；

4)當有不止一個傳感器時，它們之間安裝的最小距離為1米，以免出現可能的讀數問題.

另外，土壤溫濕度傳感器的安放位置需要考慮.在溝渠灌溉中，傳感器放在溝渠的2/3長度處，也就是說尾部的1/3處，因為這個區域是水分充溢，也是可能灌溉最差的地方.當有樹時，傳感器應放置在樹干的的東南邊，因為這個區域陽光照得多.在噴灌中，噴水比較均勻，但也受到土質的不同、可滲透層的多少和地形而使水分不均勻.傳感器安裝時就注意下列情況：如果是樹，傳感器須置于樹木的隊列上.確保傳感器不能放置在障礙物的后面，比如灌木叢等，因為這些東西可能會影響傳感器工作區域的水分分布.

b)多傳感器的D-S數據融合：

本發明運用的是一種基于加權相似度的D-S數據融合算法，該算法是依據證據體之間相似度的大小，來調整每個證據體的權值.算法的步驟如下：