农田信息获取系统设计及其在精准农业中的应用

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1、中国科学技术大学硕士学位论文农田信息获取系统设计及其在精准农业中的应用姓名：余晓波申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：宋良图2011-05摘要摘要我国传统的农业生产主要依靠经验进行管理的发展模式已经不适应农业的可持续发展需要。土地的过度开发、生态环境恶化、农产品质量下降、农业生产投入高等现象都反映出传统农业管理模式的弊病。精准农业的提出为未来农业指明了一种可持续发展模式。精准农业的核心思想就是对农作物的个体差异实行精细的数字化管理。例如：获取每个小区域的土地水分、肥力和农作物个体生长发育等要素信息，按需对每个较小尺度的区域农作物进行灌溉和施肥。这样的种植模式不仅可以科

2、学的使用土地，而且能减少滥用化肥和农药造成的农田环境污染，节约成本投入，提高农产品的产量和品质。要实现以上的精准农业模式，需要结合现代各种科学技术。本文研究的是精准农业中农田信息获取方面的方法途径。农田信息获取包括传感器信号采集、区域信息汇聚、数据传输和处理四个部分。本文利用信号处理、ZigBee、GPS、GPRS等技术搭建了一个远程农田信息获取系统，实现对农作物生长环境的实时监控。主要做了以下几方面的工作。1.细化系统硬件设计，制作供电系统、多种传感器信号处理、ZigBee无线传输的硬件电路，并对设计的电路进行仿真分析。2.完成TI公司ZigBee协议栈的驱动层和应用层相关设计，使

3、其符合本系统的应用。完成服务器端远程数据获取软件的相关设计。3.完成农田信息获取系统的整体集成。模拟农田环境，搭建软硬件系统。实验验证，系统可以实时获取远程农田信息，工作稳定。4.介绍了农田信息获取技术在平移灌溉和变量施肥中的相关应用。经东北实地安装演示，本系统可以完成远程农田信息数据获取，效果理想。对本系统的设计方案进行相关修改也可应用于其他很多精准农业技术中需要解决远程数据获取的地方。关键词：数据获取ZigBeeGPRSIAbstractAbstractChina'straditionalagriculturalproductionwhichmainlydependsonthe

4、managementexperienceofthedevelopmentmodelhasnotsuitedtosustainable agriculturaldevelopment.Over-exploitationofland,environmentaldegradation, reducedqualityandhighcostsofagriculturalproduceshavereflectedthe disadvantagesofthetraditionalagriculturalmanagementmodel.Precisionagriculture specifiedas

5、ustainabledevelopmentmodelofthefutureofagriculture.Thecoreidea ofprecisionagricultureistheimplementationofrefinedmanagementofcrops.For example:understandingofeachsmallareaoflandofwater,fertilityandotherfactors. Fertilizationandwateringofcropsasrequired.Thismodelnotonlycanimprovethe useofland,an

6、dreducedinvestmentinagriculturalproduction,improveyieldand qualityofagriculturalproducts.Toachievetheaboveprecisionagriculture,requiresa combinationofallmodernscienceandtechnology.Thisstudyistoobtainaccurate informationonagriculturalareasinthefieldapproaches.Inthispaper,wetalkabout thefieldinfo

7、rmationacquisitionapproachesinprecisionagriculture.Agriculturalinformationretrievalsystemincludesthesensorinformation collection,regionalinformationgathering,datatransmissionandprocessing.Inthis paper,weusesignalprocessing,ZigBee,