果园智能灌溉控制系统的研发

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在我国,农业用水量占水资源总量中的比重约为70%,农业用水浪费的现象非常严重。我国水资源已处于紧缺状态,农业用水的利用率较低,其中灌溉用水利用率仅为45%左右,因此如何合理高效的利用水资源,已成为研究的重要课题。传统果园灌溉主要是依靠人工来实施灌溉,水资源的浪费非常严重。为了提高果园灌溉用水利用率,缓解我国水资源紧张的矛盾,在通过查阅与果园灌溉相关文献资料的基础上,研究果树不同生育阶段的需水规律。通过计算参考作物蒸腾量得到果树的实际需水量,进而对果园进行灌溉,以满足果园的生长需水要求。这种灌溉方式不仅可以促进和控制果树的生长,而且可大幅度节约灌溉用水量,提高水资源利用率,进而实现果园高产。  本文构建了一种果园节水灌溉系统,这个系统采用无线传感器网络技术,由现场监控系统和远程监控中心组成,现场监控系统包括传感器节点、阀门控制节点、汇聚节点。其中传感器节点是为了获取果园环境参数、土壤墒情等信息,然后通过无线信息传输模块经由GPRS向服务器上传数据。阀门控制节点控制不同滴灌管道电磁阀门的打开与闭合,汇聚节点是连接传感器节点、汇聚节点与远程监控中心的桥梁,传感器节点采集的数据通过汇聚节点传输到远程监控中心,远程监控中心通过汇聚节点向阀门控制节点发送灌溉控制指令。远程监控中心对上传的数据进行接收、存储、数据分析,并可向阀门控制节点发送灌溉控制指令。用户可设置通过远程监控中心手动控制、定时控制等方式等向阀门控制节点发送控制指令,也可设置根据基于果园需水的灌溉模型,计算得出何时需要灌溉及灌溉量,然后向阀门控制节点发送控制指令。无线传感器网络的使用不仅避免了传统果园灌溉的一些缺点,如各个节点布线不方便、使用起来不灵活等,还节约了系统成本,提高了方案的可实施性。  本文主要研究内容如下:⑴分析了课题研究的目的和意义,探讨了国内外相关技术的研究现状,介绍了相关技术的研究背景,同时阐述了本课题的主要研究内容和研究思路;⑵详细介绍了本课题的系统实施方案;⑶详细介绍了现场监控系统的设计与实现;⑷详细介绍了远程监控中心的软件设计与实现。远程监控中心包括两部分:采用C#编写的WinForm程序和采用ASP.NET技术制作的动态网站。采用C#编写的WinForm程序负责数据接收、分析处理及数据动态展示。采用ASP.NET技术制作的动态网站主要负责信息的展示;⑸详细介绍了基于果园需水的智能灌溉模型。该模块位于远程监控中心中,以果园各种环境参数为输入,以灌溉量为输出,根据果树的生长需水对果园进行适时适量的灌溉。
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