基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-30 20:20本頁面
【正文】 自主開發(fā)FDR（頻域反射法）傳感器，降低成本的同時，保證采集精度。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議采用國際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合自主開發(fā)的方式，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、節(jié)點部署、數(shù)據(jù)傳輸、低功耗及可靠性等各種因素，既具有一定的通用性，又滿足精準(zhǔn)灌溉的需求。綜合考慮成本及測量精度，采用自主開發(fā)FDR（頻域反射法）傳感器的方式，測量土壤水分，以降低系統(tǒng)成本，同時保證水分采集的精度。TDR是目前測量土壤含水量的主要方法之一，可對土壤進(jìn)行快速、連續(xù)、準(zhǔn)確的測量，測量范圍廣(0~100%)、分辨率高，且不需要標(biāo)定，適合田間快速測量的要求。在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，烘干法主要用于標(biāo)定檢驗。烘干法是把土壤放在105℃地烘箱內(nèi)烘烤8一10小時，土壤樣本恒重后，計算土壤樣本烘烤前后的重量差，結(jié)果用重量含水率表示。6)遙感法，利用遙感技術(shù)測定土壤含水量，如紅外遙感技術(shù)。4)射線法，通過測量射線在土壤中的衰減情況測量土壤含水量，如中子散射法、X射線法、丫射線法等。根據(jù)測量原理，大致可分為以下幾種:l)重量法，通過測定土樣的重量變化來確定含水量，如烘干法、比重法:2)電測法，通過測定土壤中的電學(xué)特性，如電阻、電容、介電常數(shù)等，間接地測量土壤含水量。整個噴灌裝置如圖2所示。（3）噴頭，用于把水分散成水滴均勻的撒在種植區(qū)。它是由不同管徑的管道主要分為主干管、支管和毛細(xì)管通過相應(yīng)的管道連接件和閥門連接而成。噴灌系統(tǒng)的主要組成包括：（1）首部和水源，這部分是灌溉供水的來源，一般選擇井泉、湖泊、河流然后用水泵抽水加壓，若是在城市溫室的情況下，可以利用城市供水系統(tǒng)這樣可以免去水泵部分。該方式也可以減少滲透但是一般適合于大面積均勻灌溉如苗圃、園林、草坪等。噴灌，利用整套的水管以及水泵加壓或由水的自然落差將水輸送到灌溉區(qū)的方式。該灌溉法不需要溝渠流水也無需噴頭噴水僅需要在重力和毛細(xì)管的作用下進(jìn)入土壤，使作物主要根區(qū)的土壤能一直保持最佳含水率。此外，該方式下鋪管長度較短，一般一，支管用量大，成本很高。物根部。該方法可以大大降低輸水過程中的滲透和蒸發(fā)，但是種植區(qū)的滲漏仍不可避免。圖1 基本結(jié)構(gòu)示意圖四、技術(shù)路線噴灌裝置灌溉方式對作物最終的灌溉效果起著至關(guān)重要的作用，不同的灌溉方式不僅水的利用率大不相同，對于作物的生長影響也有很大的差別。一個完整的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)灌溉控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其實施過程如下：首先傳感器采集田間土壤墑情（土壤濕度），然后將采集的數(shù)據(jù)傳送至基站，再由基站傳送給灌溉專家系統(tǒng)，專家系統(tǒng)在接收到土壤墑情信息后，結(jié)合天氣情況和灌溉知識庫，制定灌溉決策，并形成灌溉控制指令通過基站發(fā)送給灌溉控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)適量灌溉。雖然,將無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)中的技術(shù)尚不多見，但近幾年來，隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)深入研究，利用無線傳感網(wǎng)實施農(nóng)田精準(zhǔn)灌溉已被證明是可行的且擁有廣闊前景。三、整體方案設(shè)計精準(zhǔn)灌溉從最早的水力控制、機(jī)械控制, 到后來的機(jī)械電子混合協(xié)調(diào)式控制,到當(dāng)前廣泛應(yīng)用的計算機(jī)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和無線傳感網(wǎng)絡(luò)控制等,控制精度和智能化程度越來越高, 可靠性越來越好。目前利用精準(zhǔn)灌溉技術(shù)的農(nóng)田面積已達(dá) 800 萬畝，占農(nóng)田總面積的 70%多。美國等發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)集約化程度高，側(cè)重于研究在“3S” (GPS、GIS、RS)技術(shù)支持體系下的大尺度精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，而我國目前農(nóng)業(yè)集約化水平仍較低，“3S”技術(shù)支持體系尚未廣泛建立，因此開展田間尺度精準(zhǔn)灌溉技術(shù)的研究更為迫切和重要。因此, 加速開發(fā)我們自己的、符合我國國情的精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)施勢在必行。國內(nèi)現(xiàn)狀隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，節(jié)水供水系統(tǒng)發(fā)展得也很快，但大多停留在以單片機(jī)控制為核心技術(shù)基礎(chǔ)上，與國外發(fā)達(dá)國家
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