智能节水灌溉系统的无线传感器网络设计

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1、大连理工大学硕士学位论文智能节水灌溉系统的无线传感器网络设计姓名：张磊申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：冯林20091216大连理工大学硕士学位论文摘要21世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是资源问题，更是关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。基于此，采用节水、节能的灌溉方法已成为全世界灌溉技术发展的总趋势，推广节水灌溉也已成为世界各国为缓解水资源危机和实现农业现代化的必然选择。目前，美国，以色列等发达国家使用先进的节水灌溉技术大大提高了水资源的利用效率；美国加州更是以立法的形

2、式强制要求新公司必须使用智能灌溉系统。在我国，农业用水约占用水总量的70％左右，由于多年来采取传统的大水漫灌方式，目前我国农业用水的有效利用率仅为40％左右，远低于美国等发达国家70％至80％的水平。采用先进的节水灌溉技术，提高水资源的利用率对缓解我国水资源紧张、改善生态环境、提高经济效益、实现可持续发展具有重要意义。无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork)技术起源于上世纪70年代。在近30年的发展中已经取得了显著的成绩。随着无线通信技术、信号处理技术、微电子技术以及网络技术的迅猛发展，无线传感器网络正在

3、从单一化模式向微型化、集成化、智能化、网络化方向发展，逐渐成为获取信息的重要技术之一。而作为无线传感器网络中的一种协议标准，ZigBee技术更是以其优良的性能为众多的近距离无线通信应用领域提供了低成本、低功耗、高可靠性的解决方案。本文给出一种实现智能节水灌溉系统的ZigBee无线传感器网络设计方案。将ZigBee无线传感器网络、现代移动通信网、以太网三网结合，由ZigBee无线传感器网络实现对农田土壤湿度进行实时监测，利用移动通信网与光纤以太网来实现系统与远程监控人员的信息交互。主要讨论了ZigBee无线传感器网络的拓扑结构设计、

4、定向扩散路由协议的改进以及底层数据融合算法的实现。并经实验验证了该设计方案的可行性。关键词：ZigBee；网络拓扑；路由；数据融合智能节水灌溉系统的无线传感器网络设计TheDesignofWirelessSensorNetworkforIntelligentSystemofWaterSavingIrrigationAbstractWaterinthe21stcenturyisbecomingavaluablescarceresource。thewaterresourceproblemhasbeennotonlythequestio

5、nofresourcesisalsorelatedtothecountry’Seconomicandsocialsustainabledevelopmentandlong-termstabilityofthemajorstrategiciSSHeS．Basedonthis，usingwater-saving，energy·savingirrigationmethodshavebecometheworld’Sgeneraltrend．Atpresent．intheUmtedStates，Israelandotherdeveloped

6、countries，theuseofadvancedwater-savingirrigationtechnologyhasgreatlyenhancedtheefficiencyofwateruse；IntheUnitedStates，Californiaisevenbasedontheformoflegislationtomandatethenewcompanytousetlleintelligentirrigationsystems．InChina,agriculturalwateruseaccountsforabout70％

7、ofthetotalwateruse，becauseovertheyearstotakethetraditionalfloodirrigationmethod，atpresenttheeffectiveutilizationrateofChina'sagriculturalwateruseisonlyabout40％，farbelowtheUnitedStatesandotherdevelopedcountries，70％to80％level．乃euseofadvancedwater-savingirrigationtechnol

8、ogytoimprovetheutilizationofwaterresourcestoalleviateOUrshortageofwaterresources，improveecologicalenvironment,enhanceeconomi