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我国是一个水资源极其匮乏的国家。农业用水一直是我国的耗水大户,占全部耗水总量的60%以上,其中灌溉用水又占农业用水90%左右。传统的高耗低能的沟渠与漫灌方式在实施的过程中存在着巨大的水资源滥用与浪费。针对此现状,本文利用物联网技术、网络技术、传感器技术和自动控制技术设计了一套基于ZigBee无线传感器网络的智能灌溉系统,旨在解决我国农业水利长期存在的问题。本文的工作包括以下几个方面:(1)智能灌溉系统总体方案设计。在研究分析了 ZigBee技术和GPRS技术后,确定了以网状拓扑结构的ZigBee无线传感器网络采集土壤湿度信息和执行相应灌溉指令,以GPRS为核心的网关向远端监控平台发送作物生长环境信息,以远端监控平台为控制平台控制整个系统运行的系统方案。(2)智能灌溉系统的硬件设计。确定以CC2530为ZigBee处理芯片,并设计完成了能够进行ZigBee通信的核心板模块,根据不同的节点类型,将核心板模块与所需传感器相连并设计相应外围电路,完成了网关协调器节点、采集节点和执行节点的网络节点硬件设计工作。(3)ZigBee无线传感器网络节点软件设计及智能灌溉系统远程监控平台的软件设计。分析了 Z-Stack协议栈的工作流程,在此基础上,根据不同网络节点类型的运行流程,完成无线传感器网络系统的软件设计。采用LabVIEW语言完成远程监控平台的软件编程。(4)依据农作物灌溉模型完成灌溉的模糊控制器的设计。以冬小麦的灌溉数据模型为基础,以湿度偏差和湿度变化率为输入量,以灌溉时间为输出量,完成模糊控制器的设计,并由MATLAB对灌溉策略进行了仿真。(5)完成系统硬件与软件的调试与实验,验证系统的可行性。测试不同环境下所设计ZigBee 点的通信距离和ZigBee组网功能;通过实验标定所采用土壤水分传感器;测试完成整个系统从采集节点、执行节点、路由节点、网关协调器节点到远程监控平台的各个功能模块的基本功能。