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2022-06-24
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基于物联网的智能大棚灌溉系统的设计
摘要：智能灌溉系统可以随时随地掌握温室作物灌溉情况，从而更加及时准确
灌溉作物。大幅度提高灌水精度，合理实施灌溉制度，以提高水资源的利用率。
同时，在大型温室种植大大降低了人力成本，提高了生产效率。传统农业在逐步
转型中，物联网技术得到了不断的发展和应用，已经渗透到各行各业，温室的智
能灌溉也将继续发展和改善。创造更大的价值。
关键词：物联网；智能大棚灌溉系统；设计
前言
随着农林业的发展，为了解决普通农户的温室大棚生产管理中的节水灌溉和
人力消耗等问题，智能灌溉系统应运而生。由于目前水源不足严重影响人类的生
产和生活，传统的灌溉方式已无法适应市场需求，减少水资源的浪费亟待解决。
现代智能型微机控制灌溉系统正在逐渐推广，它是集传感器、通讯、计算机等技
术于一体的理论系统，能够有效解决传统灌溉中水资源浪费的问题。
1 智能灌溉系统的组成
1.1 智能灌溉系统平面图
整个农业园区由处于不同空间地理位置上的多个地块组成，每个地块又布置
多个温室大棚。传统的温室大棚灌溉是由人工操纵独立的灌溉机械完成的，灌溉
的方式往往采用漫灌或浇灌。智能灌溉要求无线传感器网络覆盖整个农业园，完
成信息采集、传输和自动控制任务。在每个温室大棚内安装灌溉管道，管道上安
装一个流量传感器和电磁阀，用于流量监测和控制；各地块的一个典型温室大棚
内安装土壤墒情监测器，用于监测该地块的土壤养分等数据。
1.2 基于传感器网络的数据采集与传输
在智能灌溉系统中，土壤墒情传感器网络节点安装在温室大棚中，根据监测
对象的需要，为传感器节点配置不同类型的传感器。土壤墒情传感器监测大棚内
的土壤含水量、土壤温度、湿度等信息，通过信号线连接到首部控制终端，实现
土壤墒情数据的采集；温室大棚流量传感器监测管道水流量，并上传到终端。在
各地块中间安装小型气象站，用于监测地块的气象信息。终端采集的数据通过移
动 GPRS 完成远程信息传输，上传到监控中心，用于后台的综合管理。
1.3 田间控制
终端可以基于 GPRS 无线通信接收监控中心下发的命令，通过多路信号线连
接到灌溉系统首部的触电器和地块内各温室大棚的电磁阀，实现地块灌溉和大棚
流量控制。终端内还可以预先下发设置灌溉方案，即确定灌溉量、灌溉时间等参
数，基于地块和大棚采集到的数据，自主判断并自动执行灌溉方案。
2 设计目标与系统整体方案设计
本设计是以基于单片机智能浇灌系统的工作原理为参考，它由大棚内的温湿
度采集模块、单片机主控模块、LCD 液晶显示模块、系统报警模块、供水模块构
成。这是一个集信息采集、单片机控制、显示、报警和供水于一体的温室大棚智
能自动灌溉系统。本设计的整体方案不仅要有智能自动方式，还需要有手动按键
方式，在传感器部分出现故障后可通过按键操作继续进行灌溉，而不受制于其它
模块。在智能自动灌溉的模式下，首先我们需要设定大棚内的适宜农作物生长的
正常温湿度范围，其次将大棚内温湿度采集模块采集到的实际温湿度值通过数据
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