在我国,水稻是主要的农作物之一,作为需水量最大的粮食作物,近年来,由于水田土壤信息不能够得到及时的获取和处理极大的影响了水稻的生长速度以及病虫害的发生。因此,实现水田信息的及时获取,并根据获取到的信息进行精确的调节以及控制是保障水稻适宜生长条件的关键,也是现代精准农业的重要研究方向。为了实现水田的自动灌溉以及相关信息数据的实时采集、处理、可视化与上传,设计实现了基于自动跟踪式太阳能供电系统的水田信息监控系统。该系统具有低功耗、可移动性强、精确度高等特点,本系统基于黑龙江省红旗岭农场的水稻生长情况[1],由信息采集传感器、基于ARMCortex-M3内核的STM32单片机、液晶显示屏、GPRS模块、自动跟踪式太阳能供电系统、灌溉区阀门控制部分和上位机监控界面等部分组成。信息采集节点获得的数据通过液晶显示屏进行实时显示的同时,通过GPRS模块将其发送至上位机显示界面实现远程监控,通过水位传感器的采样值控制阀门开度,进行精准灌溉控制,并且将上传至上位机的信息数据进行保存,以备后期查看。实验结果表明,本系统可实时显示并将传感器数据准确传输至上位机,其供电系统能够在持续阴雨天气满足用电需求,执行部分的控制器可以依据传感器数据以及设置的数据对阀门动作进行准确的控制。本次设计实现的主要工作如下:(1)太阳能供电系统。基于长期性的供电需求,本次设计采用了由太阳能电池板、蓄电池、太阳能控制器以及光照传感器组成的自动跟踪式太阳能供电系统,通过太阳能电池板的旋转以实现转化效率的提高。该太阳能供电系统保证信息采集节点正常运行,和LCD的正常工作。(2)信息采集节点。其作为本次设计的硬件平台基础,具有采集、处理、显示、融合信息以及无线传输等功能,是水田信息自动监控系统的基本构成单元。信息采集节点将各传感器采集到的数据经过计算整理之后,通过GPRS模块实时上传,并利用LCD在我们信息采集位置实时显示。(3)卡尔曼滤波。采集到的数据在上传以及显示之前需经过滤波环节,其主要作用是对采集到的数据进行处理,使其更具有准确性和可信性。在本文中,经过MATLAB的仿真结果展示了本次滤波效果。(4)上位机显示。在本次设计中,采用了野火的网络传输助手对上传数据进行了实时的在线显示,并且上传数据可以以TXT格式保存至上位机当中,以备后续查看处理。(5)阀门控制部分。在控制系统中采用了电动阀门的智能控制,采用独立的AT89C55WD对STM32以及阀门位置传感器采集获得的位置信息进行处理,进行计算之后输出阀门位置控制信号,从而控制阀门开度,通过电气控制实现阀门的开关。