【摘 要】
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目前在我国,农业正在由传统管理模式向信息化现代管理模式转变。在传统管理模式下,农业用水量巨大,存在灌溉过量、水资源利用率低等情况,这导致了在大量的人力物力投入下,不仅水资源浪费严重,而且农作物产量和品质有所下降。随着信息技术的发展,自动化与智能化技术逐渐被引入到农业领域,农业朝着信息化现代管理模式发展。ZigBee是目前应用最广泛的一种无线通讯协议,它具有低成本、低功耗、自组网等特点,因其优势,在
【基金项目】
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四川大学与宜宾市人民政府市校战略合作项目——用于山区果园（猕猴桃、柑橘、广柑）的智能滴灌系统（项目号:2019CDYB-5）；
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目前在我国,农业正在由传统管理模式向信息化现代管理模式转变。在传统管理模式下,农业用水量巨大,存在灌溉过量、水资源利用率低等情况,这导致了在大量的人力物力投入下,不仅水资源浪费严重,而且农作物产量和品质有所下降。随着信息技术的发展,自动化与智能化技术逐渐被引入到农业领域,农业朝着信息化现代管理模式发展。ZigBee是目前应用最广泛的一种无线通讯协议,它具有低成本、低功耗、自组网等特点,因其优势,在现代化农业系统中常使用ZigBee进行无线通讯。为了改善传统农业所面对的一系列问题,实现农业现代化与信息化管理,本文研究并设计了基于ZigBee的智能滴灌系统。系统通过ZigBee无线通讯进行数据交换,并设立首部枢纽为滴灌系统提供水源,设立现场控制器节点进行现场数据采集与阀门控制,并且用户利用监控中心的上位机软件远程监控现场数据,系统还采用了模糊控制智能算法,用最合理的滴灌水量保证农作物最高效的生长。该系统能在一定程度上提高水资源的利用率减少浪费,降低人工成本的投入。本文具体的研究内容如下:（1）分析滴灌系统的功能需求与预期目标,通过分析与对比,提出滴灌系统的整体设计方案。将系统设计为三层结构,分别为首部枢纽、现场控制器节点、监控中心,并且采用ZigBee无线通讯来实现系统间的通讯。ZigBee具有低功耗、自组网方等特点,使滴灌系统能耗降低,管理方便。（2）设计系统的首部枢纽。首部枢纽是系统滴灌水的源头,为整个滴灌系统进行水源供应。设计以PLC为主控模块的控制柜对首部枢纽进行控制;PLC通过串口与ZigBee模块通讯进行滴灌命令接收,并且通过变频器控制电机进行抽水工作;通过压力变送器、流量传感器对首部枢纽的工作状态进行监控。（3）设计系统的现场控制器节点。根据功能需求对现场控制器节点的单片机、传感器、电磁阀进行选型,并且根据各元器件的耗能情况对现场控制器节点的太阳能模块进行选型,设计现场现场控制器节点的硬件电路;对现场控制器节点的功能进行分析与编程,实现它的数据采集、电磁阀开闭、无线通讯等功能。（4）设计系统的监控中心。监控中心由ZigBee模块和一台上位机电脑组成,并采用Winform编写电脑上位机程序,上位机程序通过ZigBee获取现场相关传感器数据,通过界面对数据进行可视化显示,为方便对数据的存储与管理,将相关数据存入数据库;上位机程序可实现智能滴灌模式,根据传感器数据调用模糊控制算法来决策现场农田各区域的滴灌时间。（5）滴灌控制算法。采用模糊控制算法进行滴灌时间的决策,设计两级模糊控制器来决策阀门所需开启的时间,运用Matlab对算法进行仿真,并对仿真结果进行分析。
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