基于无线传感器网络的农田土壤温湿度检测技术.pdf

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1、2011年（第40卷）第5期农林科技甘肃科技纵横基于无线传感器网络的农田土壤温湿度检测技术杨永旭（甘肃省艺术学校，甘肃兰州730020）摘要：农田土壤温、湿度智能检测，就是利用现代传感器技术和现代信息处理技术，依托农田特殊环境，设计一种行之有效的智能检测系统。本文通过对常规农田环境温、湿度检测方法进行分析，在电测法的基础上提出基于无线传感网络的农田环境温、湿度智能检测系统模型。为进一步研究精细农业时空差异性和决策灌溉提供有效工具。关键词：精细农业；土壤温湿度检测；ZigBee技术；无线传感器网络我国建设现代化农业是为了改善农业传统的耕作电测法：主要根据土壤水分与

2、土壤溶液导电性的密切方式，用全新的现代科学技术的高效手段，全面推广科关系测定土壤湿度；利用土壤湿度变化与流经热敏电学种田，确保农产品的稳步增收。科学种田就是采用先阻的电流变化关系，测定土壤温度。这种方法操作简进的现代科技发展成果，合理地提高农业耕作的精确单，仪器低廉，可定点连续测定。但不够灵敏，在高温条程度。其主要特征由精准播种，精准灌溉，精准施肥，精件下不准确，且测定过程中需要人工观察，因此布点不[1]准布控，精准收获和精准管理等构成，因此精确农业可能较多。技术体系及技术产品的开发研究，将成为促进我国农常规的农田土壤湿温度检测方法，有的过程繁琐，业科技革命的重

3、大基础，在这方面的研究，不仅具有目操作不便；有的可操作性强，但太过简单，难以保证精前的广阔市场前景，而且具有长久的经济意义，尤其农确度；有的耗资费时。且共同缺陷为缺乏时效性，难以田土壤温、湿度智能检测方法的研究与推广，对水资源实现对农田环境的实时监控，为了有效改善常规的检的合理发展和利用最具深远的影响。测技术和监测手段，必须借助现代科学技术的先进成果。1常用的农田土壤温湿度检测方法2基于无线传感网络的农田土壤温湿度智能由于农田土壤环境相对比较复杂，其物理特性和检测系统模型化学成份分布具有不均一性，以及耕种植被的影响，造成土壤中温、湿度水分含量的垂直梯度和水平分布

4、的电测法农田土壤温、湿度检测技术中，用到了现代差异，因此，测定土壤温湿度时要求分层和多布点（多温、湿度传感器技术，这种测量方法客观性强，人为因次重复）测定，同时为了掌握土壤温湿度随时间的变化素影响小，具有可重复性，可连续测定。并且，该方法借规律，还要进行周期性测定。人们常用的观测土壤温湿助现代的电子技术和通讯技术，可实现自动化检测，实度方法有以下三种。时监测，为“智能耕作”，提供了前提，因此，人们可以对⑴直接测定法：①土壤湿度直接测量：指把土壤水电测法技术进行改进，将电测法中所用的温、湿度传感分与固体部分相分离的方法，包括称重烘干法和酒精器更换为现代集信息采集、

5、加工和传递与一体的无线法，其优点是直接，简单，但人工取土，实验室分析，导智能传感器节点，利用目前两种先进的无线通信技术：致劳动强度加大，测定过程费时，繁琐。②土壤温度直Zigbee技术和无线传感器网络技术，实现多布点，全方接测量是指用温度计直接测温度。优点直观易读，但精位的土壤温、湿度无线传感器网络智能检测系统。度难以保证。2.1ZigBee技术简介⑵遥感法与GPS田间定位法，这两种方法都要将ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、[2]土壤样品送到实验室中处理分析，耗资费时，不能实现底数据速率、低成本的无线网络技术，它主要工作在连续时间的检测，仅能对

6、某一段时间内土壤的温湿度无须注册的2.4GHzISM频段，传输范围在10—75m.进行分析。ZigBee的基础是IEEE802.15.4,这是IEEE无线个人区⑶间接测定法：测定反映土壤含水量及温度的土域网工作组的一项标准，被称作IEEE802.15.4（ZigBee）壤物理参数或气体体积的方法，此方法中最常用的是技术标准。其特点是低功耗、低成本、短时延、网络容量57甘肃科技纵横农林科技2011年（第40卷）第5期大、信息安全、可靠等优点。ZigBee主要应用在短距离测网络由分布在农田中多个智能传感器节点组成，实范围，且数据传输速率不高的各种电子设备之间，其典时

7、采集土壤水分，温度参数。基于ZigBee无线通信协议型的传输数据类型有周期性数据，间歇性数据和重复组建Mesh网络，所有节点数据最终路由到网关节点，性低反应时间数据。由网关节点将全部数据通过GPRS无线通信传输方式2.2无线传感器网络技术的简介转发到远程数据中心，检测网络中的所有节点均可采无线传感器网络是一种无中心节点的全分布系用太阳能电池板供电，远程数据中心负责数据的接收，统，通过随机投放的方式，众多传感器节点被密集部署存储和分析。于监控区域。这些传感器节点有传感器、数据处理单元和通信模块，它们通过无线信道相连，自组织地构成网络系统。传感器节点借助于其内置的形

8、式多样传感器，测量所在周